一個創(chuàng)舉：中國式的站網(wǎng)發(fā)展方向——記甘肅省定點洪水調(diào)查及動點暴雨洪水調(diào)查的發(fā)展和結(jié)果

（一）

1987年6月25五日，水電部水文局召開了全國水文站網(wǎng)專題座談會，參加會議的除水文局領(lǐng)導(dǎo)外，還有全國重點省市水文總站領(lǐng)導(dǎo)及主要技術(shù)人員，可說是水文領(lǐng)導(dǎo)及專家云集，是一次研究全國水文站網(wǎng)的重量級的會議，對全國水文站網(wǎng)的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。

會上我的發(fā)言是：“關(guān)于干旱半干旱地區(qū)水文站網(wǎng)布設(shè)的若干問題。”我的發(fā)言在站網(wǎng)座談會上的反響很大（文康語），王錦生（水文局總工程師）的主旨發(fā)言中講：“在干旱地區(qū)，甘肅搞定點洪水及動點調(diào)查取得了很大成效”，陳道弘（水文局原總工、老專家、老前輩）講：聽了陳的講話，很有啟發(fā)，肯定了我們四人騎車子搞1萬km²的洪水調(diào)查，是一個創(chuàng)舉，在站網(wǎng)建設(shè)方面取得了新經(jīng)驗。新疆水文總站主任周聿超指出“一線二點原則是適用于西部的站網(wǎng)布設(shè)原則，一個是資源，一個是研究；定點洪水調(diào)查也應(yīng)當(dāng)是一種基本站網(wǎng)”。吉林主任彭士煌對我省的方法評價也很高，認(rèn)為這是中國式的站網(wǎng)發(fā)展方向，是一個創(chuàng)造。

（二）

1968年，“文化大革命”依然如火如荼，在蘭州整天學(xué)習(xí)、批斗、寫大字報……心情緊張，直怕什么時候一塊大石頭會掉在頭上。那時候也提抓革命促生產(chǎn)，我和劉振和商量，我們抓住這個題目下去促生產(chǎn)吧，就是搞面上的洪水調(diào)查。選定了臨洮分站這一塊，給頭兒打了招呼，于是就離開蘭州到了臨洮。計劃是這樣的，先搞洮河中下游這一塊，約1萬km²，原則上是沿干流從上到下，大小溝道都測，逢大支流進入，適當(dāng)增測幾處三級支流。這次測洪水，主要是調(diào)查歷史最大洪水，或再加次大洪水?？傊?，可以將這一大塊流域各處歷史上所產(chǎn)生的特大洪水都能測到。

為什么要這樣測呢，這不是太費工夫了嗎，有什么意義。

在干旱、半干旱地區(qū)，特別是黃土高原地區(qū)，以往也設(shè)了一些水文站，也有小面積站，還有像堯甸這樣的徑流實驗站。但觀測多年，往往測不到大洪水，設(shè)了許多雨量站，也往往抓不住暴雨中心，水文站所測的資料多數(shù)是雨、洪不配套，所以采用暴雨洪水分析計算很困難。當(dāng)然原來想得也不是很遠(yuǎn)，僅憑熱情和干勁就搞起來了。

在分站，我們兩個人，再加上曹心善、何根全二人組成洪調(diào)隊，一架水平儀，一人一輛自行車，就上路了。

從10月初開始，首先進入漫壩河支流（李家村水文站以上），繼而測洮河西岸（左岸）支流，最先測牙下集附近的小支流，發(fā)現(xiàn)1963年7月在這里發(fā)生了特大洪水，水淹牙下街，損失嚴(yán)重。繼而沿洮河北上，先后進入東峪溝、三岔河，測到了康樂縣城南中集河1943年8月發(fā)生的特大暴雨洪水，沖毀了整個康樂城，民間物資及商鋪財產(chǎn)大部沖毀、流失。該洪水僅在中集小支流中下段發(fā)生大暴雨，籠罩面積不超過幾十平方公里，主雨區(qū)直徑不足10公里，因其上游上彎公社雨量就很小。

經(jīng)過兩個月的艱苦工作，截至11月底，調(diào)查工作測完了洮河最下游茅籠峽的峽口上段兩岸的支流，至此工作全部結(jié)束，共計實測溝道洪水84處，列如下表，其分布如圖

（三）

工作完成以后，回蘭州進行了工作總結(jié)，也寫出了詳盡的報告，可惜，因為我們也下放五七干校，所以資料流失，四年以后，再回蘭州時，我只找到了那些實測的原始成果，成為不幸中的大幸。

在這樣的工作中，我們發(fā)現(xiàn)了什么問題，有什么啟發(fā)呢？可以歸結(jié)為以下幾點：

1.揭示的問題

①所調(diào)查的流域范圍在洮河下游，太子山麓以北流域，面積近1萬km²，年降水量北部350mm，南部以550mm分界，地貌以黃土丘陵溝壑為主，高程在1700～2200m之間，屬半干旱、半濕潤地區(qū)，暴雨的成因和氣候特性有一致性。

②暴雨洪水的特殊性，暴雨籠罩面積小，歷時短強度大。洪水都是局部產(chǎn)流，全流域性大洪水很少發(fā)生，洪峰歷時短、峰高、洪量小。

③暴雨的空間分布是散在的，在1萬km²的面積內(nèi)，發(fā)生大暴雨的地點，從南到北，從西到東都沒有一定的分布規(guī)律，老鄉(xiāng)說：“隔墻無雨”，應(yīng)該說最少也是隔山無雨。

④調(diào)查洪水發(fā)生的時期，大概最早百年左右，多數(shù)是五六十年內(nèi)產(chǎn)生的洪水（限于當(dāng)?shù)乩先四挲g），在近百年的時間尺度內(nèi)，一次次大暴雨發(fā)生的時間是隨機的。

⑤對于一個較大支流流域來說，暴雨分布很少有全流域均勻性的，因此發(fā)生大洪水也都是局部產(chǎn)流，如康樂縣中集河大洪水，下游干流調(diào)查Qm=775m³/s，中集流域面積67km²，而產(chǎn)流區(qū)在其下段。

⑥現(xiàn)有雨量站密度過稀，很少能控制小流域降水量的分布。

⑦所設(shè)東峪溝小面積徑流實驗站（F=582km²），布設(shè)四處測流斷面，20多處雨量站，多少年來，未能測到可進行洪水計算的雨洪資料。后來在其下游出口處發(fā)生特大暴雨洪水（臨洮79.8洪水），暴雨中心在溝口以外，中心雨量（調(diào)查值）401mm，所產(chǎn)生的洪峰流量約1460m³/s（由洮河下游把口站實測洪水過程切割推求），產(chǎn)流面積約350km²。

⑧在一個水文站（中小面積測站）所測到的洪水資料系列往往是畸形的，即一個或兩個特大值（包括調(diào)查歷史大洪水），其余多是小值，致使洪水頻率計算中，頻率曲線上經(jīng)常出現(xiàn)吊燈籠和掛項鏈的情況，即一個特大值高高掛在曲線的上端，大部分點據(jù)排在曲線的下部，定線十分困難。特大值的重現(xiàn)期如何確定，也是困擾著水文專家們的一道難題。

2.出路何在

①水文計算中采用的站年法，即是把在氣候一致區(qū)內(nèi)的一些較短系列的資料，加在一起，組成一個長系列，進行頻率計算。比如對雨量資料進行頻率計算時就用過這種做法。后來人們發(fā)現(xiàn)這樣做也不行，因為它往往使推算出的期望值偏小，所以現(xiàn)在也很少使用了。

②根據(jù)我們普查發(fā)現(xiàn)，特大洪水的出現(xiàn)，往往是孤立的、點狀的，很少是大面積連片的。它的空間分布（二維）是隨機的，在時間的發(fā)生上也是偶發(fā)的。于是就想出用時空轉(zhuǎn)換的方法，把一個具有一定面積規(guī)模的地域（氣候一致區(qū)），作為研究的整體，去研究大洪水在面上發(fā)生的機率，則可推導(dǎo)出發(fā)生在一個具體中小流域上的洪水頻率。這樣的大題目，說實在的我們一時也拿不出能付諸實施的理論和方法。

③找個笨辦法吧！

在面上撒網(wǎng)，設(shè)許多小面積洪調(diào)站，也就是定點洪調(diào)點網(wǎng)，在國家水文站網(wǎng)上測不到的稀遇大洪水，定點網(wǎng)上可以測到。所謂定點洪調(diào)點就是每個水文站負(fù)責(zé)施測測站附近（二、三十里范圍）2—3條（有的可以多些）小河流的洪水，每年秋后去調(diào)查一次當(dāng)年發(fā)生的最大洪水。原來設(shè)想是堅持30年，取得一個可用的洪水系列。這樣，就可以積累許許多多的小河洪水資料系列，也就基本解決了原來站網(wǎng)規(guī)劃中所設(shè)想的面上洪水計算的內(nèi)插問題。

④除了定點洪水調(diào)查外，我們知道大暴雨在時間系列上的發(fā)生是稀遇的，因此提出搞大暴雨動點調(diào)查，就是在某地發(fā)生特大暴雨后，即時去調(diào)查。所謂特大暴雨是指比較稀遇的（如50年一遇以上）暴雨，這樣不但測到暴雨區(qū)的范圍，暴雨中心雨量，甚至雨量分布圖，而且還可以調(diào)查暴雨區(qū)產(chǎn)生的大洪水等許多資料。

⑤搞這些工作可以說是費省效宏的。

首先水文站利用汛后去附近調(diào)查幾個洪調(diào)點，可說是舉手之勞。但這些資料積累起來就成了寶貴的洪水資料了。因為我們水文站的洪水資料，多年測來也只一個系列而已。

大暴雨動點調(diào)查是由分站組織調(diào)查的，第一是在轄區(qū)內(nèi)有這一責(zé)任；第二有技術(shù)能力；第三有交通設(shè)施，所以完成這件事是并不困難的。然而取得的資料卻意義重大。比如我們歷年調(diào)查的大暴雨資料均已編入全國大暴雨圖集。當(dāng)然也可以進行有關(guān)洪水分析研究，為解決洪水計算問題提供信息和途徑。因為解決面上的洪水計算問題，及其預(yù)報是我們水文工作的主要任務(wù)之一。

⑥在這些思考和認(rèn)識的基礎(chǔ)上，水文總站的一部分技術(shù)人員對這樣的設(shè)想有了共識，于是就以水文總站的名義，正式下達了測站任務(wù)，布置全省各個水文站實施。這個工作是從1976年開始執(zhí)行的，全省共布設(shè)約300個定點洪水調(diào)查斷面，并建立了有關(guān)檔案和資料管理制度。

這個工作開展以后，當(dāng)然也有思想阻力，包括某些領(lǐng)導(dǎo)。但這一工作很快得到水利部水文局的認(rèn)可，王錦生總工程師曾專門調(diào)查了解，給予了充分的肯定，并即在水利部通訊上發(fā)表了肯定性報導(dǎo)，思想認(rèn)識上就統(tǒng)一了，所以工作開展的非常順利。在西峰還專門成立了洪調(diào)隊（在涇河流域缺少省屬水文站網(wǎng)），負(fù)責(zé)該片的定點及動點調(diào)查工作。

⑦在20世紀(jì)80年代后期，全國水文站網(wǎng)專題座談會后，水文局進一步布置了關(guān)于西部地區(qū)建站和資料搜集方法的研究課題，由南京水文所和甘、寧兩省區(qū)參加。后來南京所文康教授根據(jù)甘肅涇河流域資料（包括洪調(diào)資料）研究提出了《地區(qū)場選樣洪水綜合分析方法》，為系統(tǒng)綜合應(yīng)用水文站資料，洪水調(diào)查資料，解決地區(qū)洪水綜合計算提供了途徑。至此，也就解決了我們前面提到的時空轉(zhuǎn)換洪水計算設(shè)想的宿愿。

⑧經(jīng)過幾年的努力，在解決西部水文站網(wǎng)建設(shè)的研究中，水文局決定編寫一部“干旱、半干旱地區(qū)洪水調(diào)查點的布設(shè)及洪水普查辦法”，作為《水文站網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》的輔助性文件。此辦法責(zé)成由甘、寧兩省區(qū)負(fù)責(zé)，已于90年代初由作者執(zhí)筆，寧夏水文站周光甫總工審查修改完成。經(jīng)部水文局組織審查修改定稿，正式頒發(fā)有關(guān)省區(qū)參考執(zhí)行。

2010年2月