心得体会：黄河流域降水量观测若干问题调研与思考

心得体会：黄河流域降水量观测若干问题调研与思考降水量是最基本的水文要素，降水量资料是防汛抗旱、水资源管理、水工程运行等的基本依据，是水文预测预报、水文分析计算、流域及区域水利规划等的重要资料，是气候变化、水文情势变化、产流汇流机理、侵蚀产沙机理等基础科学研究的基础资料。黄河流域降水量观测的基本现状雨量站网不断发展变化。黄河流域采用现代科学方法观测降水量最早始于1912年的X泰安站。1935年雨量站数量达到新中国成立前高峰，有190处，到1949年又减少到45处。新中国成立后，降水量站迅速增加到1951年的213处。1986年是历年降水量站最多的一年，为2488处，1990年降为1925处，此后又有所恢复，至 2010年为2210处。降水量采集与记录方式不一。目前，黄河流域降水量信息采集方式主要有雨量计（人工）、虹吸式（自记）、翻斗式（自记） 3种；降水量信息记录方式有普通自记（自记纸）、固态存储、人工记录、自动测报等。前期的自记雨量计主要是虹吸式，黄委水文局于2002年前后开始大批量使用 JDZ型固态存储雨量计。在2010年的2210处降水量站中，翻斗式自记雨量计最多，有1305处（其中固态存储自记雨量计 1266处，自记纸自记雨量计 39处），占总降水量站的59%；虹吸式自记雨量计有 186处，占总降水量站的 8%；人工雨量器有719处，占总降水量站的 33%。黄河流域人工雨量站仍占三分之一，上游区该比例高达46%。虹吸式自记雨量计的比例为 8%，主要分布在黄河上游地区。在2210处降水量站中，只有2个站使用口径为11.3厘米的虹吸雨量计，其余降水量站口径均为20厘米；85%以上雨量计口的安设高度为70厘米，其余站的安设高度为90厘米、120厘米等；黄河流域目前采用翻斗式固态存储自记雨量计分辨率为0.2毫米，其余分辨率均为0.1毫米。黄委水文局及流域省（区）约有 80%以上的降水量站采取不同形式委托方式进行降水观测，并由附近水文站（或勘测局）技术人员负责技术指导和业务管理，每年汛前去各雨量站进行检查和业务辅导，汛后进行资料收集等。降水量观测存在的主要问题近年来，水文监测有了较大发展，为流域经济社会发展提供了有力支撑，与此同时，水文监测本身也面临诸多新问题，主要反映在两个方面，一是新技术、新仪器设备的广泛应用带来了与传统观测成果一定程度的不一致问题，二是水文监测环境朝不利的方向发生变化。反映在降水量观测方面，又体现在以下几个方面。第一，站网密度偏低。截至目前（以 2010年为代表，下同），黄河流域共有雨量站2210处，每站控制面积 360平方千米，该密度小于《水文站网技术导则》规定的每站控制面积 300平方千米，更小于世界气象组织推荐的最稀密度每站控制面积100～250平方千米的标准。对黄河流域而言，站网密度偏低带来的主要问题有：难以发现真正的降雨中心，难以确切掌握降雨的空间分布，对径流、洪水、泥沙等成因分析产生困扰，给暴雨洪水、降雨径流等模型的应用带来偏差。第二，人工观测任务仍较大。在 2210处雨量站中，尚有人工雨量站 719处，占总雨量站的33%。这些人工雨量站大多是对比观测所用，但也有部分为纯人工观测站。截至目前，黄委水文局尚有 16处纯人工观测雨量站，全部在上游测区。另一方面，由于黄河流域地处北方地区，因降雪、冰冻等原因，除个别试验用加热式自动雨量站外，其他雨量站在冬季均采用人工观测，采用称重法观测降雪，人工观测的任务仍较大。第三，全年报送雨量的站偏少。由于冬季观测困难，加之流域降水主要集中在汛期，且径流、洪水、泥沙等过程基本发生在汛期，大部分雨量站只在汛期报送雨量。截至目前，全流域全年报送雨量的只有 155处，全部为水文站，其中，黄委水文局所属站为 87处。第四，不同类型雨量计观测资料存在偏差。由于底部泥沙沉积、雨中含沙、雨大时翻斗内余水留存等原因，固态存储雨量计观测结果有偏大的可能性，与人工和虹吸两种雨量计观测成果存在一定程度的偏差。第五，安装场地与安装高度影响观测精度。随着经济社会发展和雨量站的增多，降雨观测场地难以保障，新增雨量站大多采取了竖杆形式，更有甚者，为数不少的雨量站安装在民居屋顶。据观测，当屋顶风速在3米每秒时，降雨偏小10%；风速5米每秒时，降雨偏小 20%；风速7.5米每秒时，降雨偏小 30%。由于当前的民居大多为2层及以上的楼房，降水量系统偏小的问题更应引起注意。第六，多套自动观测设施并存。由于项目来源不同，部分站存在多套雨量自动观测设施并存且同时运行的现象，对观测成果形成干扰。第七，委托观测费用偏低。随着经济社会发展和农村生活水平的提高，现有委托观测费用已缺乏吸引力，委托观测员难寻的现象普遍存在。对策与建议本人在对河南测区和中游测区进行实地考察和调研的基础上，结合水文局以往相关分析和总结进行收集整理分析，提出以下对策和建议。第一，继续增大雨量站网密度。由于黄河流域降雨空间分布极不均匀，目前雨量站网密度虽有较大提高，但仍不能满足监测和预测预报要求，因此应继续增大雨量站网。按照《水文站网技术导则》规定的标准每站控制面积 300平方千米，黄河流域雨量站应达到 2510处左右，而要达到世界气象组织推荐的最稀密度每站控制面积100～250平方千米的标准，则应达到 3000～7500处。近年应首先达到《水文站网技术导则》规定的密度标准，然后逐步向世界气象组织推荐的标准靠拢。第二，提高雨量监测自动化程度。雨量监测自动化是发展方向。虽然当前普遍采用的JDZ型固态存储雨量计尚存在一定问题，但对比观测结果表明，其误差在可接受范围，同时随着雨量计不断改进，精度应越来越高。只要管理到位，就可以很大程度上克服仪器的缺陷。因此，应采取积极措施，逐步将人工观测雨量站升级为自动雨量站。第三，开展不同高度雨量对比观测。可以预见，雨量观测场地难以保障的问题会越来越严重，杆式雨量计的应用会越来越普遍，而在民居屋顶安装雨量计的现象也难以避免，因此，当务之急是在有条件的雨量站（如水文站）进行不同高度雨量对比观测，为资料处理和指导应用打下基础。第四，积极开展自动雨雪量计研发和推广。对黄河流域而言，由于降雪和冰冻影响，基本没有全年自动观测降水的雨量站。由于技