3.4 水文调查

绝大多数水文测站都是1949年后设立的，多数河流定位观测所搜集的水文资料系列较短。因此，水文资料的积累，无论在资料的系列上或是测站的地区分布上，都还不能满足工程建设的需要。所以，必须通过水文调查来补充定位观测的不足，使水文资料更加系统、完整，更好地满足国民经济建设的需要。

水文调查的内容可分为：流域调查、水文专门调查、水文定位观测的补充调查及其他调查，本节主要介绍洪水、暴雨及枯水等水文要素的调查。

3.4.1 洪水调查

对历史洪水应有计划地组织进行；当年特大洪水，也应及时组织调查；对造成河道决口、水库溃坝等的灾害性洪水，力争在情况发生时或情况发生后较短时间内进行有关调查。

洪水调查工作中，应调查洪水痕迹、洪水发生的时间，测量洪水的痕迹高程等；了解调查河段的河槽情况；了解流域自然地理情况；测量调查河段的纵、横断面；必要时应在调查河段进行简易的地形测量；最后对调查成果进行分析，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程及重现期，写出调查报告。

调查历史洪水的方法有文献考证和实地调查。文献记载多属描述性质，大多难以定量，但可以了解到在文献考证期内大洪水发生的年份、次数、量级及大小顺位，以便合理确定历史洪水的重现期。通过实地调查洪水痕迹，可以取得调查期内若干次历史大洪水的定量资料。

如调查的洪痕靠近某水文站，可先求水文站基本水尺断面处的洪水位高程，通过延长该站的水位流量关系曲线，推求洪峰流量。在调查河段无水文站的情况下，洪峰流量的估算可采用以下方法。

1.比降法

（1）匀直河段洪峰流量计算：

式中：Q为洪峰流量，m³/s；A为河段平均过水断面，m²；R为河段平均水力半径，m；S为水面比降，‰；n为糙率。

（2）非匀直河段洪峰流量计算：

其中

式中：S_e为能面比降；h_f为两断面间的摩阻损失；h为上、下两断面的水面落差，m；、分别为上、下两断面的平均流速，m/s；L为两断面间距，m；g为重力加速度，m/s²。

（3）若考虑扩散及弯曲损失时洪峰流量推算：

式中：α为扩散、弯道损失系数，一般取0.5；其余符号意义同前。

糙率n值的确定可根据实测成果绘制的水位糙率曲线备查，或查糙率表，或参考附近水文站的糙率资料。对复式断面，可分别计算主槽和滩地流量再相加。

2.用水面曲线推算洪峰流量

当所调查的河段较长且洪痕较少、各河段河底坡降及断面变化、洪水水面比较曲折时，不宜采用比降法计算，可用水面曲线法推求洪峰流量，方法如下。

假定一个流量Q，由所估定的各段河道糙率n，自下游已知的洪水水面点起，向上游逐段推算水面线，然后检查该水面与各洪痕的符合程度。如大部分符合，表明所假定流量正确；否则，重新假设Q值，再推算水面线直至与大部分洪痕符合为止。

3.4.2 暴雨调查

在暴雨形成洪水的地区，洪水的大小与暴雨密切相关，暴雨调查资料对洪水调查成果起旁证作用。洪水过程线的绘制、洪水的地区组成，也需要组合上面暴雨资料进行分析。

暴雨调查的主要内容有：暴雨成因、暴雨量、暴雨起始时间、暴雨变化过程及前期雨量情况、暴雨走向及当时主要风力风向变化等。

对于远期的历史暴雨，时隔已久，难以调查到确切的数量，只能作定性分析。对于近期的历史暴雨，一般通过群众对当时雨势的回忆或与近期发生的某次大暴雨对比，得出定性概念；也可通过群众对当时地面坑塘积水、露天水缸或其他器皿承接雨水的程度，分析估算降雨量，并对一些雨量记录进行复核，对降雨的时、空分布作出估算。对于现代暴雨的调查，有时是为了了解暴雨地区分布情况，调查的条件较为有利，对雨量、雨势、降雨过程可以了解的更具体，还可参考附近雨量站记录，综合分析后估算出降雨量及其过程。

3.4.3 枯水调查

枯水调查主要为了掌握江河最低水量的历史变化规律，避免在进行水文分析计算时因实测年限过短而对水文现象认识不足，造成损失。

历史枯水的调查工作必须在水位极枯或较枯的时候才能进行，不像洪水调查那样，随时都可以进行，但其方法与洪水调查方法基本相似，一般比历史洪水更为困难。河流沿岸的古代遗址、古代墓葬、古代建筑物、记载水情的碑刻题记等考古实物以及文献资料，都是进行历史水文调查的重要资料。如在四川涪陵长江江心岩石上，发现唐代刻的石鱼图案，并有历代刻记的江水枯落年份最低水位与石鱼距离的记载，经过测量整理，得到1200年间长江枯水系列的宝贵资料。但通常情况，历史枯水调查都难以找出枯水痕迹，一般可根据当地较大旱灾的旱情、无雨天数、河水是否干枯断流、水深情况等来分析当时最枯流量、最低水位及发生时间。对当年枯水调查，可以结合抗旱灌溉用水调查进行。当河道断流时，应调查开始时间和延续天数；有流时，可用简易测流法，估测最小流量。

3.4.4 水文遥感

水文遥感是遥感技术在水文学研究中的应用。在空中或远处利用传感器收集水体和周围环境的电磁波辐射，经过加工处理，使这种信息成为可识别的数据或影像，通过分析，显示水体分布，反映水文现象的时空变化。

近20多年来，遥感技术在水文水资源领域得到广泛应用并已成为收集水文信息的一种重要手段，尤其在水资源水文调查的应用，更为显著。概括起来，主要有以下几方面：

（1）洪涝灾害的监测。利用卫星影像绘制出洪水淹没范围，定其发展趋势，及时为抗洪救灾措施提供决策依据。

（2）改善水文预报。利用卫星云图可以监测流域上空暴雨云系的移动和发展，根据云图上云雨数量和特征可以提前估算河流洪水；把雷达测雨装置和水文预报系统连接起来，可以缩短水文预报作业时间，增长有效预见期；利用卫星对积雪深度和雪线位置变化情况的探测，可以作出春汛和融雪径流的中期预报。

（3）水资源调查。在多光谱卫星影像上，河流、湖泊和沼泽的分布、大小及形态显示清晰。利用不同时期的卫星照片，还可以查明地表水体变化情况。另外还可分析饱和土壤面积、含水层分布以估算地下水储量。

（4）利用卫星数据收集系统，传递地面水文观测资料和估算无资料地区的径流。通过卫星数据收集系统把地面自动遥测站收集的水文气象资料传递到水文机构的数据处理中心，从而大大加快水文情报的传递。在无资料地区，建立描述雨洪径流的数学模型参数和遥感测得的流域自然地理特征参数之间的关系，则可对无资料地区的径流做出估计。