心得體會：黃河流域降水量觀測若干問題調(diào)研與思考

心得體會：黃河流域降水量觀測若干問題調(diào)研與思考降水量是最基本的水文要素，降水量資料是防汛抗旱、水資源管理、水工程運行等的基本依據(jù)，是水文預(yù)測預(yù)報、水文分析計算、流域及區(qū)域水利規(guī)劃等的重要資料，是氣候變化、水文情勢變化、產(chǎn)流匯流機理、侵蝕產(chǎn)沙機理等基礎(chǔ)科學(xué)研究的基礎(chǔ)資料。黃河流域降水量觀測的基本現(xiàn)狀雨量站網(wǎng)不斷發(fā)展變化。黃河流域采用現(xiàn)代科學(xué)方法觀測降水量最早始于1912年的X泰安站。1935年雨量站數(shù)量達到新中國成立前高峰，有190處，到1949年又減少到45處。新中國成立后，降水量站迅速增加到1951年的213處。1986年是歷年降水量站最多的一年，為2488處，1990年降為1925處，此后又有所恢復(fù)，至 2010年為2210處。降水量采集與記錄方式不一。目前，黃河流域降水量信息采集方式主要有雨量計（人工）、虹吸式（自記）、翻斗式（自記） 3種；降水量信息記錄方式有普通自記（自記紙）、固態(tài)存儲、人工記錄、自動測報等。前期的自記雨量計主要是虹吸式，黃委水文局于2002年前后開始大批量使用 JDZ型固態(tài)存儲雨量計。在2010年的2210處降水量站中，翻斗式自記雨量計最多，有1305處（其中固態(tài)存儲自記雨量計 1266處，自記紙自記雨量計 39處），占總降水量站的59%；虹吸式自記雨量計有 186處，占總降水量站的 8%；人工雨量器有719處，占總降水量站的 33%。黃河流域人工雨量站仍占三分之一，上游區(qū)該比例高達46%。虹吸式自記雨量計的比例為 8%，主要分布在黃河上游地區(qū)。在2210處降水量站中，只有2個站使用口徑為11.3厘米的虹吸雨量計，其余降水量站口徑均為20厘米；85%以上雨量計口的安設(shè)高度為70厘米，其余站的安設(shè)高度為90厘米、120厘米等；黃河流域目前采用翻斗式固態(tài)存儲自記雨量計分辨率為0.2毫米，其余分辨率均為0.1毫米。黃委水文局及流域省（區(qū)）約有 80%以上的降水量站采取不同形式委托方式進行降水觀測，并由附近水文站（或勘測局）技術(shù)人員負責(zé)技術(shù)指導(dǎo)和業(yè)務(wù)管理，每年汛前去各雨量站進行檢查和業(yè)務(wù)輔導(dǎo)，汛后進行資料收集等。降水量觀測存在的主要問題近年來，水文監(jiān)測有了較大發(fā)展，為流域經(jīng)濟社會發(fā)展提供了有力支撐，與此同時，水文監(jiān)測本身也面臨諸多新問題，主要反映在兩個方面，一是新技術(shù)、新儀器設(shè)備的廣泛應(yīng)用帶來了與傳統(tǒng)觀測成果一定程度的不一致問題，二是水文監(jiān)測環(huán)境朝不利的方向發(fā)生變化。反映在降水量觀測方面，又體現(xiàn)在以下幾個方面。第一，站網(wǎng)密度偏低。截至目前（以 2010年為代表，下同），黃河流域共有雨量站2210處，每站控制面積 360平方千米，該密度小于《水文站網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定的每站控制面積 300平方千米，更小于世界氣象組織推薦的最稀密度每站控制面積100～250平方千米的標準。對黃河流域而言，站網(wǎng)密度偏低帶來的主要問題有：難以發(fā)現(xiàn)真正的降雨中心，難以確切掌握降雨的空間分布，對徑流、洪水、泥沙等成因分析產(chǎn)生困擾，給暴雨洪水、降雨徑流等模型的應(yīng)用帶來偏差。第二，人工觀測任務(wù)仍較大。在 2210處雨量站中，尚有人工雨量站 719處，占總雨量站的33%。這些人工雨量站大多是對比觀測所用，但也有部分為純?nèi)斯び^測站。截至目前，黃委水文局尚有 16處純?nèi)斯び^測雨量站，全部在上游測區(qū)。另一方面，由于黃河流域地處北方地區(qū)，因降雪、冰凍等原因，除個別試驗用加熱式自動雨量站外，其他雨量站在冬季均采用人工觀測，采用稱重法觀測降雪，人工觀測的任務(wù)仍較大。第三，全年報送雨量的站偏少。由于冬季觀測困難，加之流域降水主要集中在汛期，且徑流、洪水、泥沙等過程基本發(fā)生在汛期，大部分雨量站只在汛期報送雨量。截至目前，全流域全年報送雨量的只有 155處，全部為水文站，其中，黃委水文局所屬站為 87處。第四，不同類型雨量計觀測資料存在偏差。由于底部泥沙沉積、雨中含沙、雨大時翻斗內(nèi)余水留存等原因，固態(tài)存儲雨量計觀測結(jié)果有偏大的可能性，與人工和虹吸兩種雨量計觀測成果存在一定程度的偏差。第五，安裝場地與安裝高度影響觀測精度。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和雨量站的增多，降雨觀測場地難以保障，新增雨量站大多采取了豎桿形式，更有甚者，為數(shù)不少的雨量站安裝在民居屋頂。據(jù)觀測，當(dāng)屋頂風(fēng)速在3米每秒時，降雨偏小10%；風(fēng)速5米每秒時，降雨偏小 20%；風(fēng)速7.5米每秒時，降雨偏小 30%。由于當(dāng)前的民居大多為2層及以上的樓房，降水量系統(tǒng)偏小的問題更應(yīng)引起注意。第六，多套自動觀測設(shè)施并存。由于項目來源不同，部分站存在多套雨量自動觀測設(shè)施并存且同時運行的現(xiàn)象，對觀測成果形成干擾。第七，委托觀測費用偏低。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和農(nóng)村生活水平的提高，現(xiàn)有委托觀測費用已缺乏吸引力，委托觀測員難尋的現(xiàn)象普遍存在。對策與建議本人在對河南測區(qū)和中游測區(qū)進行實地考察和調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合水文局以往相關(guān)分析和總結(jié)進行收集整理分析，提出以下對策和建議。第一，繼續(xù)增大雨量站網(wǎng)密度。由于黃河流域降雨空間分布極不均勻，目前雨量站網(wǎng)密度雖有較大提高，但仍不能滿足監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報要求，因此應(yīng)繼續(xù)增大雨量站網(wǎng)。按照《水文站網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定的標準每站控制面積 300平方千米，黃河流域雨量站應(yīng)達到 2510處左右，而要達到世界氣象組織推薦的最稀密度每站控制面積100～250平方千米的標準，則應(yīng)達到 3000～7500處。近年應(yīng)首先達到《水文站網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定的密度標準，然后逐步向世界氣象組織推薦的標準靠攏。第二，提高雨量監(jiān)測自動化程度。雨量監(jiān)測自動化是發(fā)展方向。雖然當(dāng)前普遍采用的JDZ型固態(tài)存儲雨量計尚存在一定問題，但對比觀測結(jié)果表明，其誤差在可接受范圍，同時隨著雨量計不斷改進，精度應(yīng)越來越高。只要管理到位，就可以很大程度上克服儀器的缺陷。因此，應(yīng)采取積極措施，逐步將人工觀測雨量站升級為自動雨量站。第三，開展不同高度雨量對比觀測?？梢灶A(yù)見，雨量觀測場地難以保障的問題會越來越嚴重，桿式雨量計的應(yīng)用會越來越普遍，而在民居屋頂安裝雨量計的現(xiàn)象也難以避免，因此，當(dāng)務(wù)之急是在有條件的雨量站（如水文站）進行不同高度雨量對比觀測，為資料處理和指導(dǎo)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。第四，積極開展自動雨雪量計研發(fā)和推廣。對黃河流域而言，由于降雪和冰凍影響，基本沒有全年自動觀測降水的雨量站。由于技