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第一节 水文测验

2003/12/22 16:09:53

清咸丰十年(1860年)上海海关曾在张华浜设置吴淞信号站,树立水位标尺,但未见早期记录,仅存1890~1912年各月最高、最低潮位统计资料。民国元年(1912年)起,上海浚浦局陆续在黄浦江设立吴淞口等潮位站。民国12年督办苏浙太湖水利工程局在苏州河设立黄渡水位站。1937年抗日战争爆发后,上海地区水文测站工作中断,仅有黄浦公园水位维持纪录。

建国后,随着经济建设的发展,水文测站逐步增多,调查测验项目逐步扩展。1958年,进行了长江口、黄浦江水文泥沙全潮调查测验。1981年,开展了黄浦江水文水质监测同步调查。1987~1989年,建立近海遥测波浪浮标系统和市区范围的防汛自动测报系统。水文测验项目有水位、流量、含沙量、降水量、蒸发量、波浪,以及风速风向等,较为齐全。

一、水文站网

民国元年到4年(1912~1916年),上海浚浦局在黄浦江干流先后设有吴淞口、外白渡桥(今黄浦公园)、汉冶萍(今建源码头),松江(米市渡)、淀山湖(淀峰)和长江口外绿华山等水标站(即潮位站)。民国11年在松江和汉治萍设标准流量站(即水文站),施测全潮流量。民国11~12年督办苏浙太湖水利工程局在青浦蒲汇塘(后迁柘泽塘)、川沙县龚路镇和宝山吴淞炮台湾设雨量站,后在嘉定县黄渡设水位站。

建国以前,上海地区航道、水利、海关和市政(工务)部门先后设置水位站,最多时达17个,以后一些站又陆续撤销,没有一个主管单位统一规划和建设水文站网。

1949年5月,上海地区尚有水位站7个,即上海浚浦局所属的淀峰、米市渡、建源码头、黄浦公园、吴淞口站,上海港务局所属的曹家渡站和市工务局所属的长江口高桥(长)站。其他夏字圩、吴淞(蕰)等10个站均已停测。

建国以后水文站网发展大致分三个阶段:

1.1950~1962年,主要是恢复和重建测站。

上海港务局接管了吴淞口、黄浦公园、中浚等9个站,新设了黄浦江高桥(黄)站;华东水利部、江苏省水利厅接管了高桥、黄渡等5个站,并恢复和重建夏字圩、金山嘴、朱泾等站,新设了泖田、堡镇、赵家村、三角渡、闸港、大团等站;市政工程局设置了浙江路桥、塘桥等站。

1957年,在水利部部署下,各省市进行了第一次水文基本站网规划,开展有计划的站网建设。1958~1959年江苏水利部门增设了南翔、泗泾和嘉定南门等站。1958年起,上海河道工程局新设吴泾等潮位站,市气象局设置长江口引水船站,海军东海舰队设佘山、鸡骨礁潮位站,恢复了绿华山站。1959年,上海市区扩大,原属江苏省境内的测站和新设站全部移交河道工程局,仅有个别站移交市城建局和上海气象局管理。

1960年,水文测站管理体制下放后,测站减少近1/3,有的测站中断业务工作3~4年,站网萎缩。

2.1963~1977年,进行测站调整充实。

水文站工作室1962年,国务院发出关于加强水文工作的指示,水文测站逐步得到恢复。1963年起,市农业局水利处设水文组,分管郊县水文测站。接收了堡镇、曹家渡等6个站,又逐步恢复和重建了泗泾、北新泾等11个站。1964~1966年,新设了邱移庙、大团(下)、枫围、三和、金泽、陈坊桥、南桥(奉贤)、赵屯、望新和张堰等16个水位站,以上合计33个,并设五号沟闸流量站1个。1963~1965年,河道工程局新设了长兴、横沙、崇明南门和老石洞等潮位站。1966年起水文体制又层层下放,直到1972年水电部召开全国水文工作座谈会,下放趋势才得以制止。1974年市农业局成立水文站后,设立了芦潮港、沙港、航头、虹桥、中港等5个水位站和吴淞(蕰)流量站,又恢复了黄渡、浙江路桥、曹家渡3个站的测流,接收了金山嘴水位站。1976年上海航道局新增了长江口下浚、九段东等潮位站。1977年国家海洋局东海分局在东海设大戢山潮位站,在杭州湾设滩浒岛海洋站。

[水文平测亭]

3.1978年起,逐步向测站自动化发展。

1978年市水文总站成立后,提出了《上海市水文站网调整规划工作意见》,经市农田基本建设指挥部批准,于1979~1983年新建大治河西闸、淀浦河东闸、金汇港北闸、金汇港南闸、练祁河闸、三甲港闸、新建闸、鸽龙南闸,杨思闸、蕰西闸和蕰东闸等11个专用水文站,并设泖港、邬家路桥水位站2个。1985年起,市水文总站接收了米市渡、泖田、淀峰、夏字圩等4个水位站。

1980年,石化总厂在金山卫设海洋水文站。1983年宝钢总厂研制氯离子遥测系统,于1986年起在长江口宝钢水库上、下游监测水体的氯离子浓度和水面蒸发观测等项目。1984年长办水文局提出《长江口水文站网布局及观测意见书》,后由长委会长江口水文实验站在南北支河段,布设六滧、共青圩和崇明洲头3个潮位站。

1986~1990年,市水文总站在部分测站建立了雨量、水位遥测系统,在近海芦潮港站配备了近海遥测波浪浮标系统,在黄浦江干流松浦大桥站建成了跨度460米的测流缆道工程,水文站网的设施逐步向现代化方向发展。

截止1990年,上海地区的水利、航道、海洋和气象等部门共建各类水文测站95个,其中属于市水文总站的为65个,占总数的68.4%。

 

表8-1        1990年上海市水文测站统计表

顺号

测站类别

测站数

主要观测项目

流量

水位

雨量

蒸发量

1

上海市水文总站

 

 

 

 

 

 

1.基本水文站

4

4

4

4

2

 

2.专用水文站

11

11

11

11

4

 

3.水位站

35

 

35

27

4

 

4.雨量站

15

 

 

15

1

 

小计

65

15

50

57

11

2

上海海上安全监督局水位站

13

 

13

2

 

3

国家海洋局东海分局潮位站

1

 

1

1

 

4

上海气象局气象站

12

 

1

12

11

5

长委会长江口水文实验站水位站

3

 

3

 

 

6

金山石化总厂水文站

1

 

1

1

 

 

总计

95

15

69

73

22

二、测验技术及设备

建国前,上海地区水文测验仪器多数由国外进口。建国以后,随着我国水文气象仪器设备研制和生产的发展,仪器设备逐渐国产化,但也引进部分国外较先进仪器。

1.水位

咸丰十年上海海关在吴淞信号站(张华浜)设置水尺,最早开始进行水位观测。民国元年(1912年)起采用英国“史蒂文斯”周记式自记水位计(英制单位)。同年吴淞口炮台湾设岛式自记水位台,民国22年增建水位钟。

建国以后,水文测站主要采用重庆水文仪器厂生产的SW-40型、上海气象仪器厂生产的HCJ型和上海地质仪器厂生产的SWZ-1A型等浮子式日记水位计。60年代后期,采用上海航道局设计制造的HC-732型周记水位计。1985年市水文总站研制试用YSW-1型压力式水位计。

1986年起为防汛工作需要,在主要防汛站点采用南京水文自动化研究所生产的SS-3型数传水位计,由调度中心定时或随时遥测水位,快速准确提供信息。

1990年市水文总站与上海声海科技公司、四维电子工程研究所协作,研制气介式超声波水位计,可用于无测井设施的河道码头和海岸滩地等处。

2.流量

上海地区的流量测验工作,于民国3年由上海浚浦局在黄浦江的横潦泾等处开始进行。民国11年起,在横潦泾和汉冶萍等处正式施测连续半个月以上的全潮流量。

建国后,50年代江苏省水利厅在黄浦江上游夏字圩、三角渡、赵家村等处施测全潮流量。60年代起上海航道局在米市渡、吴淞口等处施测全潮流量。一般采用抛锚定船测流,流量测验仪器较多采用重庆水文仪器厂的LS68旋杯式流速仪,其测速范围为每秒0.20~3.5米,当流速特小时,改用78型旋杯式低流速仪,其测速范围为每秒0.02~0.50米。

[动船法测流系统中的测流控制设备]

70~80年代,市水文总站对测流的过河设备作了研制改进,逐步在蕰藻浜的吴淞(蕰)站、苏州河的黄渡、蕰藻浜东闸、淀浦河东闸、杨思闸、大治河西闸、金汇北闸、新建闸等多处应用电动缆道测流。1990年,市水文总站在黄浦江干流松浦大桥上游300米处设置过河缆道自动化测流,其缆道跨度为460米,并供潮水河测流的实验应用。此外,还在苏州河上的浙江路桥站、淀山湖出口处的淀峰站和边界巡回测流等多处利用桥梁进行测流。

在长江口外和杭州湾等处进行的测验,一般采用南京水文自动化仪器厂、重庆水文仪器厂研制的ZSX各型的直读流速流向仪,厦门海洋研究所研制的SLY-1型声学多普勒海流计。这些仪器具有测速历时短,适应流向多变海区应用的特点。

3.雨量、蒸发量

清同治十二年(1873年),徐家汇天文台最早开始进行降水量观测。观测用雨量器为直径20厘米的圆筒,人工量读。民国5年设置了法国“倾筒式”自记雨量计。

建国后60~70年代,上海地区应用自记雨量计逐渐普及,采用上海气象仪器厂SJ1型虹吸式自记雨量计。为防汛工作需要,部分测站应用南京水利水文自动化研究所生产的DY1090型遥测雨量计。

同治十三年徐家汇天文台采用蒸发管(piche式)观测蒸发量。蒸发管为一端封闭的玻璃管,人工量读。建国后,1951年起气象部门应用20厘米圆型盆式蒸发器观测。1952年,水利部门规定使用80厘米圆型套盆式蒸发器,1975年起改为使用E601型蒸发器。

4.波浪

1960~1961年,市防讯指挥部设置长江口高桥海洋站,采用岸用光学测波仪观测波浪。1976年,市农业局于杭州湾口设置芦潮港海洋站,仍沿用光学测波方法。1985~1990年市水利局为海涂开发利用,委托中科院南海所与市水文总站协作,研制OSB-1型近海遥测波浪浮标系统,投放在奉贤中港,南汇东滩和崇明团结沙外3处进行施测。

 

表8-2         主要水文测验仪器和设施表

项目

型号

仪器名称

配备设施

流速

LS68(LS78)

旋杯式流速仪

测船、桥梁、缆道

LS25—1

旋桨式流速仪

测船、桥梁、缆道

流速流向

ZSX

直读流速流向仪

测船、浮标

SLY—1

声学多普勒汽流计

测船、浮标

HCJ—1

印刷海流计

浮标、三角架

含沙量

XCL

拉式悬移质采样器

测船

颗粒分析

SA—CP3(日产)

离心式粒径测试仪

室内用

波浪

SBA1—2

岸用光学测波仪

岸站人工观测

OSB—1

遥测波浪浮标

岸站接收

水位

YSW—1

压力式水位计

 

SW—40

日记自记水位计

岛式或岸式测井

FWY390—1

长期自记水位计

岛式或岸式测井

HC—732

周记自记水位计

 

SS—3

数传水位计

中心站接收

降水量

SM1

雨量器(φ200mm)

 

SJ1

虹吸式自记雨量计

 

DY1090

数传雨量计

中心站接收

蒸发量

AM3

蒸发器(φ200mm)

 

E—601

蒸发器(φ618mm)

 

风速风向

EL

电接风速风向计

指示器、记录器

三、水文调查

随着上海地区经济建设的发展,已有定点施测资料尚不能完全满足各方面(如海运、环保、供水和围垦等)需要,因此进行各种不定期的水文综合调查工作。

1.长江口水文泥沙测验调查

为长江口航道整治、潮汐电站建设和滩涂资源开发等需要,1958~1990年在长江河口地区共组织过24次水文泥沙测验调查工作。

1958年9月,上海航道局首次进行长江河口水文泥沙全潮测验调查,设有干流(白茆口),南支(七丫口),南港、北港、南槽、北槽,北支(青龙港)各断面以及口外铜沙洋面单点,进行同步施测。

1960年,水电部上海勘测设计院为开发长江北支潮汐资源,在北支青龙港和庙港两处断面进行水文泥沙测验调查。

1969年8月,为崇明岛坍岸影响问题,由市农业局水文组负责会同崇明县农业局、航道局航测队,华东师大河口海岸研究所等单位,对崇明岛施翘河段丁坝前冲深50米的深谭,进行水文测验调查工作。

1984年8月,长江流域规划办公室水文局和水电部上海勘测设计院联合成立“长江口全潮测验指挥部”,在长江口组织进行了一次规模最大的全潮水文泥沙同步调查。分别在干流徐六泾,南支七丫口、南港(高桥)、北港(六滧)、南槽、北槽,北支青龙港、三条港等8个断面进行测验。测验项目有流速、流向、含沙量、悬移质颗粒级配,水温,含盐度和风速风向等。参加调查的单位还有华东水利学院(现河海大学)和上海航道局,东海舰队上海基地给予协助。市水文总站配合承担黄浦江干流的水文泥沙同步施测调查。

1988年3月,水电部上海勘测设计院与美国陆军工程师团水道实验站协作,在长江口进行全潮水文泥沙测验调查,在白茆、崇头、新建、六滧及高桥等布设5个断面,施测流速、流向、悬移质泥沙、河床质、含盐度、水温、风速风向和潮位等,历时9天。并用固定锚系浮标12条垂线,自动纪录流速、流向、盐度等项目,历时28天。

1989年8月6~12日,为长江口水资源和海涂资源开发需要,市水文总站在长兴岛青草沙断面进行水文泥沙及氯化物等测验调查。

2.黄浦江水文泥沙测验调查

1958年2月4~6日为黄浦江航道整治需要,上海河道工程局在吴淞口至杜家港(吴泾附近)布设了13个断面,进行流量、含沙量和含盐度等项目测验,是一次规模较大的同步测验调查。

80年代起,黄浦江水文调查工作与水质调查结合进行(见第二节)。

3.黄浦江上游水文巡测调查

1976年起,为制定太湖流域整治规划和淀山湖开发需要,青浦县水文站首先进行汛期环淀山湖巡测,巡测线包括33个水文断面。1977年环湖巡测线布设20个断面,并设立淀峰、小汶港两个巡测基点站,采用基点和巡测点同步施测的方法。1983年汛期,青浦县水文站恢复巡测工作,巡测线自青浦县淀峰至金山县秀州塘一线。

1985年后,市水文总站组织该线巡测调查工作,由青浦县、金山县和松江县水文站划段分工承担巡测线。

1986年起巡测线上增加水质监测项目。

4.历史高潮、雨洪等调查

为扩充资料信息来源,克服固定测站范围有限的不足,及时开展历史高潮、雨洪调查成为水文部门的一项基本任务。

1977年8月21日20时至22日20时,宝山县塘桥站24小时暴雨达581.3毫米,超过全市所有纪录到的历史特大暴雨。市农业局水文站迅速组织“77.8”暴雨调查组,进行现场调查,同时抢测苏州河、蕰藻浜(暴雨中心所在的河段)流量资料。调查时发现苏州河以北部分农药仓库进水,污染水源外溢,宝山县部分居民饮水后有中毒反应,吴淞(蕰)水文站即赴现场作水质化验,并向市、县卫生部门报告。由于及时采取措施,避免了大范围的人畜中毒事故。

1981年9月1日第8114号台风侵袭本市,蕰藻浜吴淞(蕰)水文站的自记水位计发生故障,缺测最高值,经该站进行潮位调查,在相邻河段的5个单位测得高潮位痕迹,并作相关验算,推得吴淞(蕰)站该处最高潮位为5.57米,及时补充纠正。

四、水文资料整编

建国以前,上海地区水文资料以上海浚浦局、扬子江水利委员会两部门保存为主。所存资料有的系原始记录,有的散见于海关年报或刊物,有的是综合成果(例如1916~1936年间黄浦江水文报告英文版)等,缺乏系统的整理汇编。

建国初,在水利部统一部署下,对历史水文资料进行整理汇编。从1950年起,由水利部

南京水利实验处负责汇编了《长江流域水文资料》第十辑(太湖区、长江下游干流区),长委会汇编了《长江流域水文资料》(下游干流区),上海地区的历史水文资料均系统地编制在内。

1952~1963年由江苏省水利厅将上海地区的水文资料汇刊在《太湖区水文资料》中,但卷册不统一。从1964年起,上海地区水文资料由上海航道局和市农业局分别整编,然后送江苏省水利厅进行上、下游地区合理性检查校核,再由江苏省水利厅负责刊印在《长江流域水文资料》(第6卷第20册,太湖区)。同时,还有部分资料由安徽省水利厅负责刊印在《长江流域水文资料》(第6卷第6册,长江下游干流区)。上述刊布资料截止1988年。

水文资料的整编方式,长期以来一直采用手算办法,1987年起为提高整编资料的质量和加快刊布时间,市水文总站对水位、降水量、蒸发量等项目,陆续采用电子计算机整编资料。整编刊印成果质量标准和要求,按水利电力部颁发《水文年鉴编印规范》(SD244-87)执行。

关于长江口和杭州湾的水文气象资料,由上海海监局、国家海洋局东海分局和市气象局按各部门有关规定自行整编。石化总厂所属金山卫站潮水位资料,参加市水文总站的整编。

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