绪论

水文信息测报与整编即水文信息采集与处理技术，是研究各种水文信息的测量、计算与数据处理的原理和方法的一门学科。它的任务是：根据国民经济发展的需要，进行水文站网的规划与测站布设，通过定位观测、巡回测验、自动遥测、水文调查等方法，对各种水文要素(如水位、水温、冰凌、流量、泥沙、降雨、蒸发、水质等)进行定量观测和分析；对测量(采集)的水文信息进行计算、处理；将整编好的水文信息以水文年鉴或电子水文年鉴的形式进行发布。

一、水文信息的作用

水文是水利的尖兵，兴修水利和对水利工程进行科学管理、运用，都必须先研究和掌握有关地区水资源的量和质。对水土流失的程度，水旱灾害的大小，冰、沙和水中污染物危害的可能性等问题的研究，也必须具备足够而准确的有关水文、气象、水文地质和水力因素等多方面的信息。有关水资源的量和质，以及有关水文方面的信息，通称“基本水文信息”或“基本水文资料”。其他与水有关的国民经济建设，也都必须先收集基本水文信息用以分析和解决有关问题。例如，工矿企业集中的城市，如果盲目开采地下水，将会导致地面下沉，如果肆意往河渠中排污，势必引起水源污染。

“基本水文信息”的内容，大致可分为两个方面的工作成果：一是针对拟测对象而进行的实地勘测记录、计算的各种图表，这些称为“原始水文信息”；二是对“原始水文信息”按年度进行系统加工而成的“整编成果”，并按流域、水系刊印成水文年鉴或制作水文年鉴的电子版本，在计算机网络上发布。原始信息也好，水文年鉴也好，都是用“数据”来记载已发生过的“历史水文事件”。收集和研究这些历史水文事件的目的，在于获得“未来水文事件”的信息，而这些“未来水文事件”的信息正是水利、水电事业和其他国民经济建设部门处理有关问题的依据。

二、水文信息测报与整编的科学性与研究内容

水文学是地球物理科学的一部分，它研究地球上各种水体(大气中的水汽，地球表面的江河、湖泊、沼泽、冰川、海洋和地下水等，统称水体)的存在、循环和分布，物理与化学特性，以及水体对环境的影响和作用，包括对生物特别是对人类的影响。按照水体所处的位置和特点的不同，水文学可分为水文气象学、河流水文学、湖泊水文学、海洋水文学(海洋学)、地下水文学等。

水文信息测报与整编是水文学的重要组成部分，它是研究如何测定自然界水循环与陆地过程中各种水文要素变化规律的一门科学，属于测定技术的范畴。有人作出“没有测定技术就没有科学”的评语，不是没有道理的。因此，水文信息测报与整编的前身称为水文测验学。随着测验技术和信息技术的结合与发展，逐渐形成了以水文测验为基础的水文信息测报与整编，它所研究的内容主要有以下几方面。

1.站网规划理论

站网规划理论包括站网规划和测站布设。为了能收集到大范围内的基本水文资料，为国民经济各部门建设服务，必须科学而经济地规划布设足够数量的水文测站，开展对水文要素的定位观测。这些水文站点构成了“探索区域性水文规律的控制观测体系”，称为水文站网。合理地规划布设水文站网，是水文测验工作首先要解决的重要问题。

我国水文站网于1956年开始统一规划布设，经过多次调整，布局已比较合理，但尚难完全符合客观的水文规律和国民经济不断发展的需要，还必须不断加以调整、补充，使之日趋完整、合理。

进行定位观测的水文站，是在有关河道上经过选择而在有关河段布设的。各水文站的地理位置在站网规划时已大致被确定。但是，水文站落实到哪一段河道，尚需经过勘测并根据地形、地貌、河床稳定情况、水流流向以及测站控制原理所要求的条件来选定。

2.水文测验技术标准的拟定和修订

对上述水文站网所属各水文站，必须拟定统一的观测技术标准(如各种水文要素的测算方法、仪表设备使用的技术规程、观测时制和精度要求等)，然后按此标准去搜集资料，所得成果才能起到站网控制观测的作用。否则，各站观测成果精度不一、项目不全、时制不同等等，用这样的资料就难以分析出区域的水文规律，也就失去了布站进行控制观测的作用。我国在20世纪50年代就拟定了水文测验规范，并经过六七十年代的两次修订，该技术标准对保证我国50—80年代的国家基本水文资料的质量起到了重要作用。随着科学技术的发展，国民经济建设对水文资料的要求不断变化，以及国际水文测验技术的交流，原有的技术标准就难以与新形势相适应，将它进行修订、改革是完全必要的。国际间已成立有“国际标准化组织”(简称ISO)和“世界气家组织”(简称WMO)都从事水文观测技术标准的研究。我国在20世纪80年代以后，积极研究和引进有关国际标准，结合我国的实际情况和科学技术发展的要求，不断修订我国的水文测验规范，为发展我国水文测验技术起到了促进作用。

3.水文信息采集

水文信息采集有两种情况：一种是对水文事件当时发生情况下实际观测的信息；另一种是对水文事件发生后进行调查所得的信息。

在水文站上定位观测的信息属于对水文事件当时发生情况下实际观测的信息。为此，需要研究观测各种水文要素的适用仪器设备及其使用技术、水文要素的测算原理和施测方法等。收集原始水文资料的主要目的，在于能用它整编出理想的水文年鉴，以提供给有关部门应用。因此，在日常观测工作中，必须根据水文年鉴整编方案的要求，采取技术措施去获取理想的原始资料。由于水文要素之间的关系或单个水文要素都随着时间和影响因素的变化而变化，若不能测出整个变化过程，则需采用“抽样”测法，以取得代表该变化转折点的资料，来满足进行年度整编所需要的理想资料。为此，除采取上述有关技术措施外，尚需研究所谓“测次”和“施测时机”问题。

由于自然界地理环境的平面变化大和水文现象的随机性强等特点，仅靠站网布局的定位观测，有时难以观测到全面而真实的基本水文资料。以暴雨观测为例，由于暴雨中心的降落位置游移不定，因此雨量站网所布局的雨量站，不一定能观测到每场暴雨的最大暴雨量，特别在缺乏雨量站网的历史时期，漏测最大暴雨量的情况就更为严重，但暴雨资料非常宝贵，这就需要辅以水文调查的办法，去取得资料，以弥补定位观测的不足。暴雨观测如此，其他水文要素的观测亦同样需要开展相应的水文调查工作。水文调查是对水文事件发生后进行调查，以获取水文信息。

水文信息采集的项目有：水位、流量、泥沙、降雨、蒸发、冰凌、水温、地下水以及水生态环境等有关的水文气象信息。

4.水文信息数据处理

各种水文测站采集的水文信息原始数据，都要按科学的方法和统一的格式整理、分析、统计、提炼成为系统、完整且有一定精度的水文信息资料，供有关国民经济部门应用。这个水文信息数据的加工、处理过程，称为水文信息数据处理。

水文信息数据处理的工作内容包括：收集、校核原始数据，编制实测成果表，确定关系曲线，推求逐时、逐日值，编制逐日表及水文信息要素摘录表，进行合理性检查，编制整编说明书。

5.水文信息的传输与管理

布置在流域（区域）上的雨量站、水位站和水文站，采集了大量的水文信息资料，如何将这些信息迅速、实时地传输到流域（区域）或全国的水文信息中心，又如何将这些信息供给有关部门应用，这就涉及水文信息的传输和管理。目前，水文部门采用了多种通信手段（有线与无线的，微波与卫星通信等）进行水文信息的传输，研制了不同功能的信息管理系统对水文信息进行管理，并正在形成全国、流域和省、市、区计算机网络中心，统一进行水文信息传输、交换和管理。

三、我国水文信息测报与整编的发展概况

我国水文信息测报与整编有着悠久的历史。早在4200多年以前的夏禹治水，观察了河流的水文变化情势，认识到“顺水之性”，采用了疏导之策取得成功。公元前3世纪的《吕氏春秋·圜道》中准确而朴素地对水文循环的定性描述，与后世的定量证明完全相符，为后来许多史学家推崇备至。公元前3世纪，李冰父子在四川修建的都江堰水利工程，设置了3个石人水尺，以分别观测内江、外江和渠首的水位，并巧妙地利用当地地形，合理地解决了分洪、排沙和灌溉、航运等水文问题。

我国现代水文测验工作始于19世纪中叶。为控制我国沿海和内河航运，于1865年在汉口等地设站观测水位和雨量；并于1841年在北京开始了雨量观测；始建于1910年的海河小孙庄水文站最先采用浮标法测流；最早使用流速仪测流的测站是1915年设站的淮河蚌埠水文站；1919年在黄河设站观测水位、流量和含沙量。但由于我国水文站网缺乏统一规划，设备落后，至1949年全国各种水文站点仅2600处(未包括我国台湾地区的数据，下同)，其中水文站仅148处，且分布很不合理，资料残缺不全，未经整编，无法使用。

随着国家的建设与发展，水文测验工作有了很大的进步和提高，全国已建立起较为完整和科学的站网体系。据不完全统计，截止2013年年底，全国水文部门共有各类水文测站86554处，其中：水文站4011处、水位站9330处、雨量站43028处、蒸发站14处、墒情站1912处、水质站11795处、地下水监测站16407处、实验站57处。同时，水文测验规范也在不断充实和完善。在1955年制定的《水文测站暂行规范》基础上，经过几次修订，统一了全国水文测验技术标准，推动了水文测验技术的不断发展。1982年以来，又在总结我国经验和吸收国标标准有关内容的基础上，对先前规范进行了全面修订，已颁行了8册。1990年1月开始实施《水文资料整编规范》，1994年2月开始实施《河道流量测验规范》。至2007年已有96个标准颁布实施。随着我国经济的迅速发展和科学技术水平的快速提高，我国水文信息测报与整编的技术也有明显的改进。目前，我国大多数可能使用水位、雨量自记的测站都使用了自记水位计和自记雨量计，使用缆道测流的测站已达50%以上，遥测、遥控和自动测报系统已较普遍地建立，超声波测流、光电测沙和多普勒流速剖面仪等已在生产上相继应用。过去，我国水文测验资料都是以《水文年鉴》的形式刊印并发布。1988年后，全国各流域和省（直辖市、自治区）水文机构都已配备了计算机，通用整编程序已鉴定并推广应用，全国分布式水文数据库正在逐步建设和完善，与观测手段相衔接，将形成完整的全国水文信息系统。现在，水文信息测报与整编正朝着采集自动化、传输网络化、计算科学化、整编规范化的方向发展。