第二节 水文测验

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一、测验内容
水文站主要测验内容包括水位、流量、含沙量、比降、泥沙颗粒分析、洪峰、冰
情、水化学、水质等。同时,进行气象观测,主要包括气温(只在凌汛期观测)、降水
量、 风向、风力等,其中高村、孙口、艾山、泺口4个水文站只在汛期观测降水量,
作为防汛参考。黄河口丁字路口水文站平时不运行,只在有专业任务时根据需要测验
规定项目。
水位站主要任务是观测水位,山东黄河水文水资源局管理的黄河干流水位站 (除
邢庙站) 和东平湖老湖区水位站,为常年观测;东平湖分洪专用水位站,只在分洪时
观测;河务部门管理的河道水位站,一般只在汛期或专业需要时(如调水调沙)观测。
同时,在凌汛期,水位站还要观测水温、气温及流冰密度和岸冰等有关冰情。
河道测验的内容主要是对设定的测验断面进行测量,绘制河道横断面图,测验河
道断面冲淤变化。同时,进行河势图测绘、河道纵断面测绘以及河岸变化等。
河口及三角洲附近海区测验,包括固定断面水深测验、水下地形测量、潮位观测、
海流观测、水温测验以及尾闾河段河势观测、淤积形态调查等。

二、测验仪器、设备
(一)水位测验
20世纪60年代,水文站及险工附近的水位站,全部用钢管替代木质水尺。1999年,
山东黄河水文水资源局按照《水位观测标准》要求,对所属水文站、水位站的水尺,
重新规划建设, 每个水文站及常年水位站建造5支新型钢管永久性水尺,陈山口水文
站在陈山口和清河门两座出湖闸各建造3支钢管永久性水尺。 1997年,山东黄河水文
水资源局开始建设水位遥测设施, 到2000年,陆续建成HW-1000型非接触式超声波水
位计27处,实现水位自动遥测自记,并纳入山东河务局遥测网。为克服风浪或飘浮物
影响, 2001年,山东黄河水文水资源局与河海大学合作开发研制的WPM7100-A型移动
式遥测水位计, 在泺口水文站投入运用。2001年开始,由河务部门管理的东平湖7个
水位站及部分险工、 控导工程的水尺先后改建为自动遥测水位站,至2005年建成3 4
处。
(二)流量测验
流量测验主要采用流速仪法,使用LS25-1型流速仪及LS25-3A型流速仪。2002年,
山东黄河水文水资源局研制XXL-1型直读式流速仪计数器, 用于各水文站流量测验,
取代电铃秒表测记方式。2004年,孙口水文站开始使用水文测船流量测验系统 (简称
流量测验系统) 。流量测验系统由水文绞车变频控制系统、前置仪、流量测验系统软
件三部分组成,实现由计算机直接采集垂线水深、测点流速和垂线起点距等数据,通
过流量测验测算软件,解决多船测验的对接问题,并兼顾精测法和输沙率测验,由计
算机控制自动采集数据和计算流量。
(三)沙量及泥沙颗粒分析测验
沙量测验外业取样先使用采样器、标准水样桶,然后进行室内分析。各水文站设
有标准化泥沙分析室,1997年以前配备机械天平称量,1998年引进电子天平,感量为
0.01克,泥沙分析工作效率提高。
1980年开始,泥沙颗粒分析推广使用消光法。1999年执行水利部制定的《河流泥
沙颗粒分析规程》 ,使用DLY-95型光电颗粒分析仪。附属设备包括:计算机,称量2
00克、 感量0.0001克的电子天平,0.062毫米粒径以上的分析筛、震筛机、烘干箱以
及水温表、量筒等。
2004年6月, 山东黄河水文水资源局引进英国制造的马尔文MS2000激光粒度分析
仪(简称MS2000分析仪),该仪器随测量随分析,随时计算出结果,泥沙颗粒分析的时
效性提高; 泥沙颗粒分析范围宽广,规定粒度测量量程为0.020—2000微米,基本包
括了黄河泥沙的主要粒径;分析速度快,可以完成软件之间转换功能,在资料整编时
无需将颗粒级配原始资料逐个录入, 使整编工作变得更为方便快捷。2005年1月正式
投产运用。
(四)移渡设备
吊箱缆道。1980年,山东黄河水文测区水文站全部使用过河缆道吊船测验,实现
了水文测验移渡设备缆道化。1991年,利津水文站建造自立式钢塔过河缆道,主跨度
为664米; 左岸钢塔高27米,右岸钢塔高25.4米,设计时为吊船、吊箱两用缆道。吊
箱未能投入运用,吊船部分运行良好。1998年,利津水文站将原吊箱改建成自带电瓶
式电动吊箱,解决了低水测验和冰期测验问题。2000年,陈山口水文站在陈山口和清
河门两座出湖闸分别建造吊箱过河缆道一处。2002年,利津水文站更新使用新型遥控
变频电动/手动测验吊箱, 在缆道上下游修建副缆道,成为吊箱、吊船双功能过河缆
道。同年,艾山水文站建造一条自立式钢塔吊船过河缆道,用于中高水测验。高村水
文站在基本水尺断面上游260米处建造低水测验吊箱缆道一处, 在上游建造副缆道一
处, 满足黄河流量2000立方米每秒以下及流速不超过3.5米每秒和冰期的水文测验。
截至2005年,山东黄河水文测区共有过河缆道14处。
2002年上半年, 山东黄河水文水资源局研制成功ELD/S-260电动手动两用吊箱,
用于利津水文站, 进行流量、输沙率测验记载;2002年10月,研制成功EXDbp/S-200
型变频电动吊箱,用于高村、艾山水文站。2003年,研制成功EDDYbp/S-260型遥控变
频电动吊箱,该吊箱操作室人员在发现吊箱离水面较近时,可以及时对吊箱进行提升
操作,避免吊箱入水事故的发生。到2005年,山东黄河有4处水文站使用吊箱。

图2-2 2005年山东黄河水文站使用过河缆道吊箱进行水文测验。

吊船缆道。 1986年,高村、孙口水文站采用机动船进行测验。1997-2000年,对
高村、 孙口两站5艘机动测船进行更新改造,并在孙口站新建机动吊缆船。同时,艾
山、 泺口、利津3水文站对钢板船进行更新,陈山口水文站改用流速仪过河测流,测
船报废。截至2005年,山东黄河水文测区水文站共有机动船6艘,无动力钢板船6艘。
根据滩区和枯水测验需要,各水文站配备玻璃钢冲锋舟和雅马哈船外挂浆机。
2002年,山东黄河水文水资源局研制成功适合山东测区的ELD1/S-300-1型缆道水
文绞车和KCD400水文缆道综合控制台,较好地解决了水文测船上绞车的供电和匀调速
问题,先后在高村、孙口、艾山、泺口、利津水文站应用。
(五)其他测验设备
测区断面基线标志。1985年始,山东黄河水文测区探索使用钢标作为断面、基线
标志,陆续在各水文站推广使用。水文站在测验流量时,用六分仪进行过水断面起点
距测量, 夜间靠标志灯指引目标。2003年,山东黄河水文水资源局研制YTL-A型遥控
测验标志灯,采用高科技新型发光材料和太阳能电池供电,使用无线遥控开关,在测
船上便可对标志灯实施开关,夜测能力提高。截至2005年,山东黄河各水文站共有钢
制断面、基线标志27座,水泥电线杆断面、基线标志71根。
气象观测。 山东黄河水文测区的5个水文站及常年观测的13个水位站,均设有气
象观测百叶箱。水位站百叶箱内装有气温表及最高、最低气温表。
水准点。水文站、水位站的水准点多设在坝基和断面附近高滩处,由于黄河修堤
和其他因素的影响,许多水准点被埋没或遭受到破坏。1999年,开始建设新的水准点,
每个水文站左右岸各建造一组三等水准点, 每组设水准点3个;每个水位站在基本水
尺断面附近建造3个水准点。所有水准点均采用混凝土钢管标识。

三、测验方法
(一)水位观测
水位观测执行《水位观测标准》,主要项目包括:测定水尺零点高程、观测水位、
目测风向风力及水面起伏度等。水位观测测次以能测得洪峰和完整的水位转折变化为
原则。使用水位计或HW-1000型超声波遥测水位计时,每日8时、18时(或20时),用水
尺观测的水位校核一次水位计。其他时间段的水位,在自记记录纸上或遥测水位计显
示终端上,根据水位变化按要求摘录水位。
(二)流量测验
流量测验项目包括观测基本水尺水位和水面比降,施测河道断面,在各测速线上
测量测点流速,观测记录气象及河流附近情况,最后计算流量测验数据。1994年,国
家颁布实施《河流流量测验规范》,要求对实测流量成果估算不确定度。流量测验次
数,以能完整控制流量变化过程,准确推算逐日流量和各项特征值为原则。非汛期及
凌汛期一般按3天测1次流量, 当流量小于100立方米每秒时适当增加测次;洪水期,
洪峰期间严密控制洪峰过程,洪峰起涨、峰腰、峰肩、峰顶处都要施测流量,洪峰过
程每天测流量不少于1次。当流量大于2500立方米每秒时,1—2天施测流量1次。汛期
按五点法施测流量不少于5次。1999年起,黄河实行水量统一调度,每年3-6月高村和
利津站每天施测流量1次,泺口站每两天施测流量1次。
(三)泥沙测验
泥沙测验包括断面输沙率测验和单样含沙量测验及悬移质泥沙颗粒分析测验。输
沙率测验项目包括在测沙垂线上采取各点的水样,在各测样点上测定其流速;在输沙
率测验开始和终了各采集一次单位水样,用以建立单样含沙量与断面平均含沙量关系;
凡是需要作颗粒分析的输沙率测次同时取河床质,加测水温和水面比降。输沙率测次
以满足建立单样含沙量和断面平均含沙量的关系,由单样准确推求全年的输沙量为原
则。
单样含沙量测次要求能控制含沙量变化过程,满足推求逐日平均输沙率,其测次
主要布置在洪水期。非汛期及凌汛期,每日8时取样1次;汛期,沙峰期间或含沙量大
于50公斤每立方米时, 每日取样4次;水量平稳,含沙量变化不大,而且含沙量小于
25公斤每立方米,每日8时取样1次,含沙量大于25公斤每立方米时,每日取样2次。
悬移质泥沙颗粒分析项目包括各种粒径的级配、泥沙平均粒径、最大粒径和泥沙
颗粒平均沉速。1995年国家标准《河流悬移质泥沙测验规范》实施后,测次有所提高。
至2005年,悬移质单位水样颗粒分析测次,一般每取样5次作1次颗粒分析,较大洪水、
沙峰起涨、峰腰、峰肩、峰顶等含沙量变化的转折点,均取样做颗粒分析。

四、水文资料整编
1986年前,每年11月中下旬,各水文站选派整编工作人员,在山东黄河水文水资
源局进行年终资料整编。工作内容包括:点绘全年水位、流量、含沙量过程线,进行
上、下游水沙量平衡对照和水位(含水位站)过程对照,对突出测次进行分析。对各项
原始资料、 水位-流量关系线、单-断沙关系线交换审查,对不合适的水位-流量关系
线、 单-断沙关系线进行修正;电算数据加工上机计算以及对电算成果作初步审查。
次年3-4月份,进行审查、复查。每年5月份,黄委水文局主持水文资料整编成果验收。
1987年起,山东黄河水文水资源局所属水文、水位站的水位、流量、含沙量资料,
使用全国通用计算程序,进行电算整编,计算程序能计算生成逐日平均水位表、流量
表、 含沙量表、输沙率表。各项成果表和泥沙颗粒分析资料,水位-流量相关曲线及
单-断沙相关曲线仍采用手工计算整编。
水文资料由黄河水利委员会水文局(简称黄委水文局)组织刊印,山东黄河水文水
资源局所属水文站、水位站(常年观测的站)的水文资料整编成果,列入《黄河流域水
文资料》(该资料从1919年刊印到1990年,1990年停办),1991年以后的资料采用纸介
质和磁介质两种方法存储。
1994年开始,按照国家水文数据库建设需要,山东黄河水文水资源局承担所属水
文站、水位站的水文资料数据录入工作,历时2年多,把1919-1990年所有刊印资料全
部录入完毕,并通过黄委水文局审查。
1984-2000年, 各级河务部门管理的水位站观测资料散存于省、市、县三级河务
部门,未进行统一整编,资料应用受到局限。2001年初,山东河务局防汛办公室开始
进行资料整编,2004年12月,刊印出版《黄河下游山东段水位补充资料》。
1986-2005年, 山东黄河水文水资源局基本水文资料经过整编后形成10种整编成
果表:逐日平均水位表、逐日平均流量表、逐日平均输沙率表、逐日平均含沙量表、
洪水水文(位)要素摘录表、实测流量成果表、实测输沙率成果表、实测大断面成果表、
冰厚与冰情要素摘录表、 冰情统计表。6种泥沙颗粒分析整编成果表:实测悬移质颗
粒级配表、悬移质断面平均颗粒级配成果表、日平均悬移质颗粒级配表、月年平均悬
移质颗粒级配表、实测河床颗粒级配成果表、实测流速含沙量颗粒级配成果表。