水文监测体系创新及关键技术研究
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前言

水文监测体系由水文测验管理体系、服务体系、技术支撑体系及质量控制体系等组成。自1955年颁布的《水文测站暂行规范》确定我国水文测站采用驻守方式起,至20世纪80年代前后完成了一系列水文测验技术标准的制定或修订,标志着我国基于水文测站驻守管理方式的水文监测体系基本建成。该水文监测体系对确保我国防洪水文测报的准确性和及时性,水利水电工程建设所需水文资料的连续性等发挥了重要作用。

近30年来,随着我国经济的快速发展,社会对水文监测信息的需求发生了重大变化。特别是近年来最严格水资源管理制度的实施,中小河流治理以及河流两岸民众对水文关注度的提高,现有的水文测站监测信息己远远不能满足要求。为满足社会需求,就必须大量增加水文测站,而现有的人员和技术手段满足不了大规模新增驻守水文站的实际需要,且与我国目前的水文监测体系不相适应,必须另辟蹊径。

长江水利委员会水文局(以下简称长江委水文局)在水利部水文局的领导和支持下,自20世纪70年代开始进行水文巡测技术研究,提出的水位流量关系落差指数法,经过几十年的发展和完善,从仅适应顺直河段到如今适应顺逆不定、湖泊、感潮等各类河段水位流量关系单值化,为水文巡测奠定了技术基础。利用水位流量关系单值化技术的突破,长江委水文局于20世纪80年代初成立了我国首个水文巡测队伍——洞庭湖水文水资源勘测队,为水文测验管理体系试点创造了条件。

进入21世纪,新技术、新仪器的不断涌现,使流量泥沙快速监测、实时在线测量等成为可能。长江委水文局于2005年7月1日在全国率先实现了所属l18个中央报汛站水位、雨量及相应流量自动报汛,但水文测验管理体系及流量、泥沙测验的方式方法尚不能支撑巡测及应急快速监测的要求。

从2008年开始,长江委水文局开展了水文测验方式方法创新活动。至2010年底,全局共完成81个测站6个方面共计263项技术创新成果,其中有巡测方案52个,单值化分析41站,流量测验优化方案73站、悬移质泥沙测验优化方案55站、声学多普勒流速仪投产34站、激光类现场测沙仪或浊度仪投产8站等。受水利部水文局的委托,完成了13部水文测验规范的编制或修订。同时,还组织完成了《水文测验服务需求研究》《水文测验精度研究》《水文测验技术标准适应性研究》及《水文测验技术管理研究》等4个专项研究。至此,新水文监测体系中的测验管理体系、服务体系、技术支撑体系及质量控制体系等基本完善。

本书是对长江委水文局数十年来水文测验技术的全面总结,是长江委水文局几代科技人员研究成果的结晶。本书共分10章。第1章主要介绍实现水文监测体系创新的背景、现状及需要解决的关键技术;第2章主要介绍水文测验服务体系需求,研究了各类不同需求的精度指标及测次、长度要求;第3章通过与国外发达国家的对比,介绍了创新后水文测验管理体系的特点及对关键技术的要求;第4章介绍了各种不同流量测验方式的技术创新,涉及水文测验载具的自动化、流量快速测量、实时在线测验等技术;第5章介绍了泥沙测验技术的创新,包括悬移质、各种类型的推移质、河床质等测验方法和仪器的进步;第6章主要介绍水文应急监测技术;第7章介绍了水文测验的精度控制技术,提出了各类不同仪器和方法的测量误差及精度控制指标;第8章介绍了水文资料整编新技术;第9章介绍了现有水文测验技术标准与新体系的适应性及修改建议;第10章对研究成果进行了总结和展望。

本书第1章由陈守荣、熊明撰写,第2章由熊莹撰写,第3章由赵昕撰写,第4章由张孝军、熊明撰写,第5章由黄双喜、毛红梅撰写,第6章由段文超撰写,第7章由魏进春撰写,第8章由香天元撰写,第9章由魏进春撰写,第10章由熊明撰写。全书由王俊主持,熊明具体组稿、统稿,王俊、程海云、陈松生审定。毛红梅参与全书的图表、文字编辑及校审工作。

本书参阅了大量相关文献以及长江委水文局在各阶段的相关研究成果,在此谨致谢意。

由于本书涉及面广,未免挂一漏万,不足之处,敬请批评指正。

著 者

2014年9月于武汉