山洪灾害防治区水文气象站网布设原则
目 录
1 山洪灾害防治区水文站网布设原则
1.1 现有水文站网布设特点
1.2 水文站网布设原则
2 山洪灾害防治区气象站网布设原则
2.1气象站网基本情况
2.2气象站网布设原则
1 山洪灾害防治区水文站网布设原则
山洪灾害是由于山洪暴发而给人类社会所带来的危害。山洪灾害突发性强、危害大，已经成为我国当前防灾减灾工作中的突出问题。
降雨是激发山洪发生的主要因素，其产生的主要天气系统有：台风、热带云团、锋面、低涡、切变线以及低空暖湿急流等，多为中小尺度系统；山地对降水的增幅作用很大，有时候一次暴雨过程在山丘区造成的降水量可以是平原地区的十几倍，甚至更大些，而在背风坡降水量明显减少。因此，山地迎风坡不仅暴雨频繁增加，而且往往是暴雨中心的所在地点。例如，我国广西壮族自治区南部特大暴雨多出现在十万大山东南坡，广东省特大暴雨则分布在南岭南麓，华北地区特大暴雨多出现在燕山南麓和太行山东坡，西南地区特大暴雨多出现在大雪山和苗岭东侧以及米仓山和大巴山南麓，海南岛特大暴雨多分布在五指山迎风坡一侧。我国著名的五大暴雨中心都是出现在迎风坡，如河南“75.8”特大暴雨带位于伏牛山麓的迎风坡。在许多高山地区，暴雨中心一般并不位于高山的山脊或近山脊处，而是在半山坡，这是由于地形对降水的增幅作用与大气中水气随高度迅速减少这一对矛盾相互作用的结果。如果山体高度在凝结高度以上，雨量在山坡上的分布极不均匀，其原因除降雨强度随高度变化外，还与中小尺度暴雨中心的移动路径有关，它往往又是造成面积为200km2以下单沟山洪灾害的主要原因，水文站网（包括水文站和水位站）布设的范围主要是有山溪洪水灾害的山洪沟。
1.1 现有水文站网布设特点
通过对我国各地区现有水文站网布设情况的调查，可归纳为下面几个特点：
（1）东密西疏：东部地区水文事业起步较早，人口密度较大，水系发达，且通过多年的站网建设和优化工作，日臻完善，基本满足《水文站网规划技术导则（SL 34-92）的要求。西部地区因自然条件、经济条件等因素的制约，水文站网建设工作相对滞后，且站网密度较稀。
（2）经济发达地区密、落后地区疏：经济发达的省、自治区、直辖市由于经济建设的需要及良好的投资条件，为站网密度提高提供了条件。经济欠发达的省、自治区、直辖市站网密度稀。
（3）大河密、小河疏：由于过去国家水文工作重点放在大江大河的治理上，因此大江大河水文站的布设密度基本能满足《水文站网规划技术导则》（SL 34-92）要求，小河流相对稀疏。
（4）平原地区密、山区疏：平原地区设站难度小，投资少，站网密度相对较大。而山区则相反，站网密度小。
（5）山洪灾害防治试点区密、非试点区疏：一些山洪灾害严重的地区，由于当地政府的重视，为开展防治试点工作，增加了投资，站网密度相对有所提高。
1.2 水文站网布设原则
1.2.1 站网布设目的
收集与灾害相关的水文资料，分析、研究山洪发生的特点和规律，用于灾害的预警预报、治理等，满足山洪灾害防治的要求，并可兼顾山丘区的水资源开发利用。
1.2.2 站网布设范围
水文站网布设范围主要在各省、自治区、直辖市的山洪灾害重点防治区内（山洪灾害重点防治区据本次山洪灾害防治规划确定），对各省、自治区、直辖市的山洪灾害一级重点防治区应优先考虑，其次是二、三级重点防治区，最后是一般防治区。水文（位）站主要布设在有山溪洪水灾害的山洪沟流域内。
1.2.3 站网类别
本次布设的站网属山洪灾害防治专用小河站。站网布设以水位站为主，水文站为辅。在山洪灾害频发的山洪沟且具有布设水文站条件时可考虑布设水文站。水位、水文站均兼测雨量，如与气象（雨量）站网布设有重复或矛盾时，应统筹考虑。对重要的水位站，应进行临时流量测验，对水位流量关系进行分析拟定，并考虑利用历史洪水调查资料对延长的高水水位流量关系进行验证，对冲淤变化较大的山洪沟，在发生山溪洪水，断面产生较大变化后，对水位流量关系进行重新分析拟定与验证。水文站在观测一段时间，积累一定的资料，暴雨洪水规律、产汇流参数、水位流量关系确定后，流量可实现间测或停测，水位流量关系发生较大变化时恢复观测。山洪灾害防治确有必要、且条件允许时可增测含沙量及蒸发量等项目。
1.2.4 观测方式
水位、雨量以自动遥测（含自动传输）方式为主，流量、含沙量以巡测为主，不一定都采用流速仪测验方式，根据实际情况及安全条件可采用水力学、浮标及声学多普勒流速剖面仪（ADCP）等测验方式。
1.2.5 观测时间
观测时间为可能发生山洪灾害的季节，观测资料除为山洪灾害防治使用外，如还有其他用途（如用于分析研究地区水文规律等）可据需要延长观测时间。
1.2.6 站网管理
站网纳入各省、自治区、直辖市的水文站网统一管理。
1.2.7 站网布设依据
站网布设应满足山洪灾害防治的需要；如各省、自治区、直辖市已有水文站网规划，本次站网布设应与其协调；符合《水文站网规划技术导则》（SL 34-92）的要求。
1.2.8 站网布设原则
（1）站网布设范围主要针对重点防治区内人口较为稠密、有较重要工矿企业或重要的基础设施的山溪洪水灾害易发的山洪沟。如果山洪沟流域内人口稀少，当它发生山洪时对生命财产直接危害较小，但其流入的高级河流流域人口稠密，受灾害间接影响较大，则该山洪沟也应纳入本报告提出的站网布设范围内。
（2）站网布设应符合“容许最稀站网”的原则，为保持观测资料的连续性和一致性及经济效益问题，尽量利用现有测站；为避免重复投资，还应把其它部门如交通、工矿企业等部门的水文（位）、雨量观测站纳入全盘考虑，根据山洪灾害防治需要可对测站设施及观测项目、要求作适当改造和调整。首先建成容许最稀站网，然后根据当地山洪灾害防治需要，逐步发展并优化站网。在经济水平、科学技术、测验手段等日益提高和对山洪灾害规律不断加深的认识过程中，定期地或适时地分析检验站网存在的问题，进行站网优化调整。
（3）站点位置可在居民点、较重要工矿企业或重要的基础设施的上游，有条件时可考虑有一定的洪水传播时间（15min以上）。
（4）湿润山丘区的山洪灾害重点防治区站网密度一般控制在300～1000km2左右/站，平均3～5条山洪沟1个站，干旱、半干旱山丘区的山洪灾害重点防治区考虑需要与可能可适当放宽要求。对于灾害频发的重点防治区，经济条件允许时可适当增加站网密度。对于一般防治区站网密度一般控制在1000～3000km2左右/站，并可据当地的实际情况（灾害及经济等情况）适当减小或增加站网密度。
（5）站网布设时还应考虑通信、交通等运行管理维护条件。
2 山洪灾害防治区气象站网布设原则
目前布设的基本气象站网主要是监测大气中中间尺度（水平尺度在105m、时间尺度为104s）以上天气尺度系统的运动状况的。对于引发山洪灾害的中小尺度系统因监测站网稀疏，监测困难。因此，很有必要在目前大气监测网的基础上，合理布设适应山洪灾害监测需要的气象监测站网，这是做好强降雨及其产生的山洪灾害预报、预警和预防工作的前提。
2.1气象站网基本情况
新中国成立时，全国共有101个气象台站。在三年经济恢复时期，对原有不同情况的气象台站和不一致仪器设备、技术规范进行了大力整顿，并建设统一的气象站网，到1952年底，气象台站数增至317个。1953年，第一个“五年”计划建设开始，为适应第一个“五年”经济建设需要，气象站网建设迅速发展，到1957年，全国气象台站数发展到1647个。1962年气象台站数已达2361个，除个别自治区外，基本上实现了地（州）有台，县（旗）有站。从上述气象台站数的发展和布设可以大致看出：一是经济建设需要，促进、要求增设气象台站；二是气象站网布设基本按行政区进行。
目前已建立的大气观测系统，包含地面观测、高空气象探测和卫星、雷达遥测的立体气象监测站网，在全球综合性气象监测中的密度是较高的，其站网密度和探测的信息质量都符合世界气象组织的规定和要求，也能基本满足目前气象业务、科研和服务工作的需要，但因种种原因，目前的气象监测站网还存在以下问题：
（1）布局东密西疏，平原多，山地少。我国现有的地面观测站2409个，如果这些台站均匀分布，每1万km2约2.6个站，平均站距约为60km左右，这和世界气象组织就中纬度平原地区二级气象站网所规定的合理站距50～60km大致相当。但由于我国幅员辽阔，山地的面积远超过平原面积，台站分布很不均匀，形成了地面监测站网东密西疏，平原多，山地少的局面。特别是山洪灾害发生的山丘区，一方面站网密度显著比平原地区稀，另一方面受山丘区地形、地貌制约，代表性差，远远不能滿足山洪灾害预报预警减灾业务工作的需要。
（2）单一的高空探测系统已不能适应国民经济和社会发展的要求，特种观测站点少,分布不合理。
（3）随着城市建设的发展,对气象监测站网的业务环境造成了一些不利影响。约有10% 的气象台站探测环境己完全不符合业务要求。部分探空站、天气雷达站亦由于高层建筑遮挡,形成盲区,限制了探测范围。
（4）目前我国的天气雷达获得的探测信息少，技术性能偏低，可靠性和稳定性差，组网能力弱等；
（5）特种观测仪器与观测方法、测试分析手段、质量控制等方面基础薄弱，观测项目少；一些对气候变化有较大影响，迫切需要观测的资料项目(如一些主要温室气体)没有开展。间接影响气候的一些物质的分布规律、变化趋势及源汇收支问题等观测，有些国内尚属空白。
2.2气象站网布设原则
在满足要求精度的前提下，站距尽可能大、站网密度尽可能的稀少和“在国家统一规划下，把自然条件与行政体系结合起来，重点考虑山洪灾害预警减灾服务业务的要求，兼顾科研和气象现代化，尽量做到合理”布设和建设气象台站。这是过去气象监测站网的规划布设原则，山洪灾害防治区气象监测站网布设设计原则也应遵循这一科学原则，因为这既保证了山洪灾害预报预警的需要，而且尽可能地减少建站时的投入和监测站网运行的维持和维护费用。
贯彻《全国山洪灾害防治规划技术大纲》中强降雨是由中小尺度天气系统产生的，山洪灾害防治区要以满足对中小尺度天气系统监测分析和实时山洪灾害预警预报的要求为原则，以现有气象站网为基础，综合考虑各部门业务需求，布设气象监测系统站网。
根据上述原则，综合考虑通信条件、信息收集、管理维护和电力供应等方面环境条件，实事求是地进行布设，以保证站网的正常运行。
通过山洪灾害强降雨监测系统的建设，将建成覆盖我国密度适宜、布局合理的三维立体综合大气监测系统，实现对强降雨等中尺度灾害性天气的有效监测，改善对强降雨天气的预报、预警水平。系统建成后，可以提供强降雨等灾害性天气系统较为准确的位置及强度，以及强降水的面雨量和雨量时空极值监测结果；实时提供满足山洪灾害防御所需的4～12h短时强降水预报和0～3h临近强降水警报，提高我国山洪灾害的综合防御能力。
2.2.1 自动气象站和自动雨量站网
（1）自动气象站：自动气象站可进行气压、气温、湿度、风向、风速、降水等项目的连续监测，进行数据处理并及时通过通信网络完成实时观测报文信息的传送。通过建立自动气象站，弥补目前气象资料探测空间和时间分辨率的不足，可以提高气象资料的监测密度，从而为提高山洪灾害预报精度和预报准确率起着基础性作用。在山洪灾害重点防治区，自动气象站间距设计为20～40km；一般防治区40km左右。
（2）自动雨量站：自动雨量站可对降水进行实时监测，通过通信网络完成实时雨量信息的传送。自动雨量站作为自动气象站的一个补充，它具有价格便宜、建设简单的特点，主要用于山洪灾害预警预报。在山洪灾害重点防治区，自动雨量观测站间距设计为10～20km，一般防治区按间距20～40km的标准布设雨量站网。
自动气象站、自动雨量站都要在原有站网基础上进行布设，所布设的水文站网、自动气象站均观测雨量，应纳入雨量站网密度计算，避免重复布站。以上提出的站网密度可根据当地的实际情况（经济状况、人口密度、山洪灾害发生频度等），考虑山洪灾害防治的需要进行适当的调整。
2.2.2多普勒天气雷达站网
建设多普勒天气雷达，利用定量测量降水技术，能够连续跟踪监测突发性的强对流和连续性的大范围降水等灾害性天气过程，提高短时天气预报能力；还能够准确提供过程面累计降水量信息等。通过建设多普勒天气雷达，可以提高影响山洪灾害发生的强降雨和长时间降雨的预报准确率，同时还能为山洪灾害发生后政府指挥救灾提供更为有效的气象服务。在气象部门已实施大气监测自动化系统、三峡气象保障系统建设以及正在和计划建设的雷达监测系统的基础上，按雷达覆盖的原则，在山洪易发区域，现有雷达探测未能覆盖的区域增建多普勒或713天气雷达站。
2.2.3 雷电定位监测站网
雷电活动往往与导致山洪灾害发生的暴雨等强对流天气现象相关密切。雷电定位监测仪通过对雷电辐射的声、光、电磁场信息的测量，进而确定雷电放电的空间位置和放电参数，实时监测探测范围内雷暴的发生、发展、移动方向等，从而加强灾害性天气的监测和预报，提高山洪灾害强降雨预报准确率。雷电定位监测与天气雷达相配合，可以更好地发挥雷达的作用。在充分利用全国雷电定位现有设备的基础上，在山洪灾害重点区域增加雷电监测系统，重点地区雷电监测系统的雷电定位监测子站间距设计为100km。
2.2.4 地球观测系统（EOS）探测信息地面接收站网
地球观测卫星可以对整个地球从陆地、海洋到大气层，用可见光和红外光谱，以1～2d的全球覆盖周期进行全方位的系列观测，包括地球和海洋表面特性、雷暴、云、辐射和气溶胶，以及辐射平衡、森林植被和生态环境监测等，具有视野广阔、快速、经济、动态性强的特点。建立地球观测系统（EOS）探测信息地面接收站，将卫星数据实时处理成区域各通道图像、彩色合成图像和全球拼图等，可以开发研制诸如植被指数、晴空亮温、云分类图、水汽分布图、洪水监测、各类专题图像等多种卫星定量遥感产品。将其应用到山洪灾害预警中，一方面可以开展水汽含量的定量反演，对中短期天气进行预测预报，提高山洪灾害预报准确率，另一方面可以实时遥感监测山洪灾害发生发展情况以及地表生态环境状况，为各级政府指挥救灾提供技术保障。山洪灾害重点省（区），地球观测系统（EOS）探测信息地面接收站间距设计为400km（基本上是省会城市建设一个，省会城市间距离过近，可考虑不建在省会，而建在地市城市；距离过远，可考虑中间再加建一个）。
2.2.5 静止气象卫星探测信息地面接收站网
FY系列气象静止卫星实现对中国区域的大气变化连续监测，可获取可见光和红外光图、云中水汽含量、云顶温度等信息。为山洪灾害的监测预警提供丰富的产品。
布设原则：在地（市）级气象台建立静止气象卫星探测信息地面接收站。
2.2.6 风廓线监测网
风廓线监测主要用于弥补常规探空站网探测的时空密度不够。它与多普勒天气雷达相配合，可以实时获取逐时（最快以3min间隔）更新的水平风速、风向廓线、垂直速度廓线、FFT谱谱宽W和湍流折射率结构常数的廓线，对提高山洪灾害预报模式的精度和预报准确率有着积极的作用。在充分利用我国气象部门风廓线布点设备的基础上，在山洪灾害重点区域增设风廓线仪，山洪灾害重点区域的风廓线监测站间距设计为150km。
2.2.7 地基GPS水汽遥感监测网
水汽在山洪灾害预报应用中具有极其重要的作用，通过地基GPS水汽遥感监测，可以获得很高时空分辨率、达到毫米精度的水汽资料，以填补探空资料在时间空间分辨率上的不足，提供快速变化的信息。这种信息通过资料的四维同化，对改进中尺度数值预报模式精度，提高山洪预报准确率有很好的应用前景。在山洪灾害重点区域增设地基GPS水汽遥感监测站，间距设计为100km。