相差10個緯度,東西跨越23個經度,集水面積75.2萬多平方公裏,
黃河全長5464公裏,河源至河口落差4830米。流域內石山區占29%,黃
土和丘陵區占46%,風沙區占11%,平原區占14%。各地自然景觀差異很
大,尤其有世界上最大的黃土高原,土壤侵蝕十分嚴重。
黃河流域屬大陸性氣候。蘭州以上大部分為半濕潤區,蘭州以下,西北部為幹旱區,南部和東南部
為濕潤區,其余為半幹旱半濕潤區。冬季受蒙古高壓控制,盛行偏北風,氣溫低,降水少;春季蒙古高
壓衰退,西太平洋副熱帶高壓開始北上西伸,氣溫回升,降水增多;夏季大部分地區受西太平洋副熱帶
高壓的影響,盛行偏南風,水汽豐沛,是壹年中降水最多的時段;秋季西太平洋副熱帶高壓逐漸衰退,
蒙古高壓向南擴展,降水開始減少,但常發生連陰雨天氣。氣溫的地區分布特點是由南向北、由東向西
逐漸降低。多年平均氣溫最高的地區大於14℃,最低的地區小於-4℃。年極端最高氣溫為洛陽盆地44.2
℃,年極端最低氣溫為河源地區-53.0℃。降水自東南向西北逐漸減少,多年平均年降水量最多的地區為
秦嶺,局部達900毫米以上。年降水最多的站為泰山頂達1108.3毫米;年降水量少的地區為內蒙古杭錦後
旗、臨河壹帶,在150毫米以下,年降水最少的站為內蒙古杭錦後旗的陜壩,只有138.4毫米。上遊降雨
強度較小,歷時較長,暴雨極少,日降水量很少超過50毫米;中下遊降雨強度較大,歷時較短,暴雨較
多。陜西、內蒙古交界處的烏審旗,1977年8月1日發生過壹次特大暴雨,暴雨中心木多才當,10小時降
雨1400毫米(調查值),超過世界最高記錄;三門峽至花園口間,1982年7月底至8月初的壹次大暴雨,暴
雨中心宜陽縣石 鎮24小時降雨734.3毫米,也是黃河流域罕見的大暴雨。
由於氣候和地形、地貌等自然地理景觀的影響,黃河的水文情況非常復雜,主要有以下三個方面的
特點:
第壹,徑流的時空變化大。豐水年與枯水年的比值,幹流為2.5~3.5倍,支流為2.5~40.8倍。各地
區的年徑流變差系數為0.11~0.53。多水區和少水區徑流深相差140多倍。年徑流系數最大為0.7,最小只
有0.01。
第二,汛期長、洪水次數多。壹年中有伏、秋、淩、桃四個汛期,總歷時長達10個月。伏、秋汛合
稱為大汛,由降雨形成。其洪水來源有蘭州以上、晉陜區間、龍門至三門峽區間、三門峽至花園口區間
和大汶河流域。上遊洪水漲落比較緩慢,歷時較長,蘭州水文站壹次洪水歷時平均40天,最長可達66天
,最短22天;中遊洪水漲落較快,尤其晉陜區間的洪水陡漲陡落,歷時較短,幹流龍門站洪水歷時平均
46小時,最長80小時,最短20小時,連續洪水壹般為3~6天,漲水平均8小時,最長30小時,最短2小時;
支流洪水更是來猛去速;下遊幹流洪水主要來自中遊,其特點與來源有關,但又受高含沙量變動河床和
灘區建築物的影響,往往使洪水演進規律發生異常變化。淩汛主要發生在寧夏、內蒙古和黃河下遊兩個
河段,均由冰塞、冰壩壅水形成。黃河下遊的冰情變化極不穩定,約有十分之壹的年份不封河,有的年
份則三封三開。60年代以來由於三門峽、劉家峽水庫防淩運用,冰情有較大變化,淩災有所減輕,但鹽
鍋峽水庫至劉家峽河段於1961~1962年度,青銅峽水庫上遊於1967~1968年度,天橋水庫上遊河曲河段於
1981~1982年度都曾發生過嚴重冰塞,造成不同程度的損失。桃汛是寧夏、內蒙古河段開河時融冰水和河
槽蓄水下泄形成的冰淩洪水,流至下遊正值桃花開放季節,洪峰不高,漲落較緩。1972年後為了下遊灌
溉,三門峽水庫調蓄桃汛水量,下遊不再有桃汛洪峰。
第三,含沙量高並且水沙異源。黃河上遊蘭州以上和中遊三門峽以下水多沙少;黃河中遊三門峽以
上水少沙多,由於黃河流經黃土高原,水土流失,攜帶大量泥沙進入黃河,支流窟野河溫家川水文站最
大含沙量達1700公斤每立方米。幹流陜縣水文站多年平均輸沙量達16億噸,形成了居世界首位的多沙河
流,由於河流含沙量高帶來了特殊的產流、匯流、產沙和輸沙規律,並造成河槽沖淤遊蕩,河床劇烈變
化,水位變化無常。
黃河水文工作是治黃的基礎,是各項治黃工作的重要依據。黃河水文觀測已有四千多年的歷史,早
在大禹治水時期(公元前21世紀前),就以樹木標誌水位;殷代(公元前13~前11世紀)又開始有描述雨情和
占蔔預測洪水的記載;戰國時的慎到(公元前395~前315年)曾在黃河龍門流浮竹觀察水流速度;秦代(公
元前221~前206年)建立了報雨制度;西漢後期(公元前77~前37年)創造了雨量筒,開始降雨的定量觀測;
西漢元始四年(公元4年)對黃河泥沙進行過觀測論述;隋朝(公元581~618年)設立“水則”觀測水位;明
萬歷元年(1573年)開展了“塘馬報汛”;到了清朝(1644~1911年)自蘭州以下多處設立水誌樁測報水情,
並在濼口觀測過含沙量。黃河下遊傳遞水情的手段也由快馬改進為電話。
清朝末年到民國時期的黃河水文工作已發展到采用近代科學技術方法。1912年設立了泰安雨量站。
1915年設立了支流大汶河南城子水文站。1919年至1933年又先後增設了黃河幹流陜縣、濼口、柳園口及
支流涇河張家山等水文站和支流渭河鹹陽、交口鎮、陽平關、涇河船頭等水位站。1933年陜縣發生了壹
次大洪水,洪峰流量22000立方米每秒,造成了黃河下遊的嚴重水災,引起了國民政府對測報洪水的重視
,促進了黃河水文工作的發展。1937年黃河水文觀測站點有增加,曾達到水文站(包括渠道站,下同)43
處,水位站29處,雨量站185處。後因戰爭影響,壹大批測站停測,1939年只有水文站26處,水位站4處
,雨量站80處。抗日戰爭勝利後,1947年又恢復到水文站60處,水位站33處,雨量站73處。建國前夕
1949年尚有水文站44處,水位站48處,雨量站45處。民國時期還進行過部分水文資料整編,開展過水文
分析研究,隨著通信技術的改進,報汛手段除電話外又設立了專用電臺,但總的情況發展仍然比較緩慢
,站網稀疏,設備簡陋,技術粗放,資料不系統。
建國後,黨和政府對黃河治理十分重視,在治黃工作的推動下,黃河水文工作得到了很快的發展。
大體可分三個階段:
50年代。建國初期,黃委會統壹了全河治理,確定了治理黃河的目的是“變害河為利河,上、中、
下三遊統籌,幹支流兼顧”的方針。黃河水文工作根據治黃要求,以為防洪服務為主進行恢復發展。
1955年第壹屆全國人民代表大會第二次會議通過了《關於根治黃河水害和開發黃河水利的綜合規劃的決
議》,治黃工作進入了由防洪過渡到治本的階段。黃河水文工作除繼續為防洪作好水文測報外,並為黃
河治理規劃、工程建設、河道治理、引黃灌溉、水土保持等全面服務。50年代末期,在國民經濟“大躍
進”的形勢下,黃河水文工作也加快了建設步伐,在1958年和1959年大搞技術革新和技術革命之後,
1960年又提出“開展全面服務,保證治黃重點,大力支援農業,洪水枯水泥沙並重,大中小河兼顧,基
本站、實驗站並舉,定位觀測與調查研究結合”的方針,全面高速度地發展,但是也出現了建設過快、
戰線過長、工作不切實際的現象。總的來說,50年代是壹個大發展階段,水文站網已初步形成,水文測
驗已全面展開,測驗規範己大力貫徹,實驗觀測分析研究已取得了不少成果,歷年資料整編已全部刊印
出版,逐年資料整編體系也已建成,水文情報預報,已在防洪防淩中發揮了重大作用,為黃河水文工作
的進壹步發展奠定了良好的基礎。
60~70年代雖曾受國民經濟暫時困難及“文化大革命”的影響,但後期又得到了恢復發展,穩步提
高。在這壹階段裏,由於黃河幹支流相繼建成了15個大型水庫,支流上也修建了大量中小型水庫,引黃
灌溉和水土保持面積不斷擴大,使黃河水文自然變化規律受到了很大影響。在這種形勢下,治黃對水文
工作提出了完善站網,提高測驗質量,算清水賬、沙賬,加強水文情報、預報,深入探討水文變化規律
的要求。據此進行了調整發展站網,整頓加強設施,以土洋結合和開展協作的方法研究創造了適應黃河
特點的測驗工具儀器,改進了技術,提高了水文測報質量,開展了氣象預報和水質監測,增加了服務項
目,全面展開了實驗研究和水文分析計算並開始引進先進設備和技術,各項水文工作都獲得了新的進展
進入80年代,遵照國家“調整改革,整頓提高”的方針和治黃工作確保防洪安全,合理利用和保護
水資源的精神,以改革為動力,以洪水測報為中心,研制、引進了各種先進設備和技術,開始建立自動
測報系統,逐步向現代化邁進。
壹、站網建設
水文站網是水文工作的戰略部署,建國後即以全面控制洪水、徑流、泥沙為原則,恢復舊站,建設
新站。1950年全河水文站即已恢復到民國時期的最高水平,1955年全河水文站、水位站、雨量站已為
1949年的4.7倍、2.7倍、13.8倍。1956年編制了黃河流域水文站網規劃,為科學合理地建設站網提供了
依據。1960年站網密度已超過了全國平均水平,尤其泥沙站網大大超過了壹般河流。1960年以後,為了
適應黃河流域自然情況和治黃工作的新變化,又修訂了四次站網規劃,其中60~70年代三次,80年代壹次
。60年代受國民經濟暫時困難和“文化大革命”的影響,曾不適當地撤銷了壹大批測站。到了70年代逐
漸恢復和發展並設立了壹批小河站。1990年全河水文站網已有水文站451處(其中渠道站129處),水位站
60處,雨量站2357處。其中屬黃委會系統的分別為139、35、763處。全河水文站每萬平方公裏4.28站,
為1949年每萬平方公裏0.52站的8.23倍。全河雨量站每萬平方公裏31.32站。水文站體制也由全部水文站
常年駐站觀測,改為大部分支流站實行站隊結合。隨著水文站網的逐步完善,黃河流域的徑流、泥沙、
洪水等各項水文因素的形成變化,已得到全面控制。
二、水文測驗
(壹)基本測驗
測驗工作是水文工作的基礎。建國後,各項基本觀測迅速全面展開。在測驗設施方面,除了進行高
程和平面控制建設外,主要創建了適合各站特性的各種測驗設施,用測船測驗的水文站壹般架設吊船纜
道,山溪性河流架設纜車(吊箱)纜道,斷面較窄河床比較穩定,漂浮物較少的水文站架設流速儀纜道。
在洪水時用浮標測流的水文站都架設了浮標投放器。1987年全河已架設吊船纜道64處(其中黃委會系統37
處),纜車和流速儀纜道252處(其中黃委會系統94處)。黃委會系統除黃河下遊河面特別寬,遊蕩多變的
夾河灘水文站外全部架設了纜道。蘭州水文站還建成了半自動流速儀纜道,寧夏固原水文站架設了雙剎
型電動獨輪纜道。電動升降纜車己作為中國水文業務技術經驗之壹,列入世界氣象組織推行的《水文業
務綜合子計劃》向各國推薦。少數使用機動船的站,則加大了馬力,建立了機船組,提高了測洪能力。
河口水文實驗站建造了黃河上最大的600匹馬力40.15米長的淺海測量船。
在測驗工具儀器方面,首先配齊了各站必需的測驗和測量工具儀器,然後根據各站特點逐步改進提
高。雨量觀測,由雨量筒改進為自記雨量計和遙測雨量計,1990年雨量自記程度全河已達46%,其中黃委
會系統達到60%。水位觀測由直立固定水尺發展到活動水尺和各種適合測站特性的自記水位計、遙測水位
計,1987年水位自記程度全河已達20%,其中黃委會系統達到24%。測速儀器由壹般流速儀改進為防沙防
草流速儀。測沙工具由直立式懸移質采樣器改進為橫式采樣器,進而研制了同位素測沙儀。泥沙顆粒分
析儀器初期為篩分析、比重計、底漏管,於1960年改為粒徑計,1980年發展為光電顆分儀。
測驗規範是測驗工作的法規,為了統壹測驗標準,提高測驗質量,1951年黃委會首先制訂了壹個簡
單的測驗規定。1956年後認真貫徹了水利部頒發的《水文測站暫行規範》,並制訂了補充要求,改進了
測驗方法。在測流方面,對測流的各個環節都進行過試驗研究,不斷改進提高。泥沙測驗方面,建國壹
開始就十分重視,除了各站壹般泥沙測驗外,還有部分站開展了精密泥沙測驗。1956年按測驗規範規定
改為輸沙率測驗。為了研究泥沙的形成、輸移規律,1950年就開始在黃委會系統14個水文站上取樣進行
顆粒分析,到了80年代全河已發展到124站,其中黃委會系統68站。黃委會系統顆粒分析室也由1950年的
1處增加到1980年的12處,後又調整為7處。
冰情是黃河上又壹種復雜的水文現象,觀測冰情的站1960年全河已達400處,其中黃委會系統181處
。為認真貫徹水文測驗規範的規定,除壹般冰情觀測外,還開展了特殊冰情觀測。
開發利用黃河水資源,不僅需要掌握水量還必須了解水質。1958年開展了天然水為主的水化學成分
測驗。1972年開展了水質汙染監測後,天然水化學成分測驗與水質監測相結合。1975年建立了黃河水源
保護和水質監測系統,增加了水化學成分測驗站,布設了大量的水質監測站點。分析方法除天然水化學
成分貫徹《水文測驗試行規範》外,水質監測汙染物分析均按特定的規範執行。80年代逐步引進了各種
先進的分析儀器,改進了分析技術,分析質量已達到國際標準。黃河水質狀況經過調查和對監測資料分
析研究,基本搞清了黃河水質的主要水化學成分和礦化度分布情況。大量的數據和分析資料說明建國後
黃河水質汙染日趨嚴重,1990年低於三類水質的河長,幹流為34%,支流達59%。
水文調查是彌補水文定位觀測不足的壹項重要水文工作。自50年代初開始,黃委會就組織了多次黃
河幹支流洪水調查,獲得了大量的寶貴資料。如黃河幹流三門峽1843年的洪水,洪峰流量36000立方米每
秒;黑崗口1761年的洪水,洪峰流量30000立方米每秒;支流伊河龍門鎮公元223年的洪水,洪峰流量
20000立方米每秒;沁河九女臺1482年的洪水,洪峰流量14000立方米每秒等,都是大大超過實測資料的
罕見特大洪水。80年代黃委會勘測規劃設計院將全河172個河段的調查洪水成果匯編成冊,刊印出版。沿
黃甘肅、寧夏、山東等省(區)也將調查洪水資料匯編刊印。
由於測驗工作不斷充實,測洪能力不斷加強,測流歷時不斷縮短,測驗方法不斷改進,測驗精度不
斷提高,水沙不平衡現象逐漸減少,散亂的水位流量關系逐漸變為較規律的曲線,為治黃提供了完善、
可靠的水沙、水質等資料。
(二)實驗觀測
為了掌握黃河的水沙特性,除了大量的基本水文測站外,還開展各項實驗觀測,探求水沙的形成變
化規律。
1953年首先在河口建立了前左水文實驗站,進行黃河三角洲淤積延伸和尾閭擺動規律的觀測研究。
1956年開始在上詮、三門峽和三盛公相繼建立了大型水面蒸發站,研究了水庫水面蒸發和壹般蒸發器與
天然水面蒸發的關系,並為計算大範圍陸面蒸發提供了資料。1957年在花園口遊蕩性河段建立了河床演
變測驗隊,進行了河床沖淤擺動變化規律的觀測研究。在高村以下的自然彎曲河段和由人工控制、半人
工控制的彎曲河段建立了彎曲河道觀測隊,進行了彎曲河道變化規律的觀測。1958年在陜北黃土高原地
區岔巴溝設立了子洲徑流實驗站,觀測研究了黃土地區徑流形成變化規律和水土保持的影響。同年又設
立了三門峽庫區水文實驗站,隨著位山、鹽鍋峽、八盤峽、青銅峽、天橋、巴家嘴等大中型水利樞紐工
程的修建,都相繼成立了實驗站(隊),開展了以庫區泥沙運行規律為主的觀測研究。累計建立實驗站(隊
)14個,測取了各種水文實驗資料,撰寫了大量的分析報告和專著,這些成果已在治黃規劃、河道整治、
水庫建設管理運用、河口治理等治黃工作中發揮了重要作用。
(三)資料整編
建國初期,根據治黃規劃的急需,1952~1956年對1953年前的全部黃河基本水文測驗資料進行系統
的整編,於1956年刊印出版。在此基礎上,確定自1954年的資料開始轉向逐年整編,並建立了在站整編
、集中審查、復審匯編、刊印出版四個步驟和保證質量提高工效的制度。每年的測驗資料壹般隔年刊印
出版。整編方法除貫徹全國統壹規定外,又結合黃河特點進行了補充1976年開始試行電子計算機整編,
1984年從國外引進了電子計算機,此後正式展開並開始籌備和建設水文資料數據庫,以推動資料整編工
作的改革。
水文實驗資料整編,自1960年整編三門峽庫區實驗資料開始,相繼展開對各實驗資料的整編,同時
還進行了小河站資料整編,並在整編資料基礎上作了五次黃河流域水文特征值統計。在70年代初還進行
了黃河流域特征值的量算,將原用的黃河流域面積745000平方公裏修改為752443平方公裏,原用的河長
4845公裏修改為5464公裏。
截至1990年***整編刊印了各種水文資料368冊,除提供水利部和黃委會有關單位使用外,還供應了
其他165個單位部門應用。
三、水文氣象情報預報
情報工作。向黃河防汛總指揮部報汛的水情站網,在50年代,由1949年的11處增加到1959年的404
處。水情傳遞手段,壹開始就采用了公用電報、電話和專用電臺、電話相結合的通信網。水情拍報辦法
,由簡單的定時拍報,改進為分段次標準拍報。基本上形成了壹個比較完整的水文情報系統。60年代,
水情站網曾壹度大幅度下降。1970年開始回升,70年代末穩定在500處左右。鑒於淮河1975年8月大洪水
時水情信息不靈的教訓,黃委會在三門峽以下建立專用無線通信網。自80年代初開始,在三門峽至花園
口間建立自動遙測系統。現在黃委會水情部門建立了雨、水情信息自動接收、處理、傳輸系統,大大提
高了水情傳遞時效。
水文預報。1951年開展了黃河下遊的洪峰預報;1955年發展到黃河中下遊幹支流的降雨徑流和洪水
過程預報;1959年又發展到上遊,並全面開展了洪水、枯水、冰情,長期、中期、短期各種預報。60年
代末到70年代,采取協作的辦法,加強預報技術的研究,並組織了壹次由科研單位、大專院校和黃委會
的大協作,研究改進了黃河長期暴雨洪水預報。70年代末又組織了壹次有關省(區)和流域水文、水利部
門的協作,研究建立了黃河下遊洪水預報系統。1975年黃委會成立了氣象組織,由全部依靠沿河氣象部
門提供天氣預報,改為自行開展天氣預報,並與有關省氣象臺建立了汛前長期降水預報會商和汛期暴雨
聯防,把天氣預報與水文預報結合起來,增長了洪水預報的預見期。1982年後,逐步推廣運用電子計算
機,並在三門峽至花園口間建立自動遙測聯機實時洪水預報系統,改進了以三花間預報為重點的全部預
報方法,提高了預報精度。天氣預報也建立了衛星雲圖,測雨雷達及各種氣象信息自動接收處理系統,
並開始研究建立專家系統,改進預報方法,提高了預報準確率。黃河的水文、天氣預報已開始接近國際
先進水平。
建國以來,黃河水文氣象情報預報,已對歷年黃河防洪、防淩工作提供了約300萬站次情報,4000
多站次預報,尤其在1958、1981、1982年的黃河大洪水中,準確及時地提供了洪水情報和預報,使防洪
工作采取了有力的防禦措施,以最小的損失取得了戰勝各次洪水的偉大勝利。
四、水文計算和分析研究
這是治黃規劃和水利工程建設的基礎,是治黃的重要科學依據,建國以來進行了大量的工作。1954
年編制《黃河綜合利用規劃技術經濟報告》(簡稱黃河技經報告)時,對黃河幹支流進行了壹次全面系統
的水文分析計算,同期還分析研究了黃河流域的降水和徑流形成變化規律,此後在修訂補充治黃規劃時
對有關內容又進行了深入分析計算。60年代首先統壹了全河主要水文站的主要水文數據,確定了陜縣多
年平均年徑流量為423.5億立方米,平均年輸沙量為16億噸,並圍繞探求根治黃河水害的途徑和三門峽水
庫改建,進行了有關水沙分析研究。鑒於錢寧1959年提出黃河下遊淤積的主要成分是粒徑大於0.05毫米
的粗沙,1965年後對此進行了粗沙來源的調查研究。同期,1962~1965年對上遊劉家峽至鹽鍋峽河段的冰
塞開展了觀測研究,提出了計算方法。進入70年代後,根據水利電力部(簡稱水電部)指示,黃委會編制
了黃河治理規劃,並以黃河下遊河道治理和防洪為主進行了水沙變化規律的分析研究,除搞清了黃河下
遊的粗沙來源外,還研究了黃河泥沙的輸移規律,分析計算確定了黃河下遊花園口的可能特大洪水流量
為55000立方米每秒。同時,對三門峽、花園口的主要歷史洪水進行了分析,系統研究了黃河下遊的淩汛
,取得了不少有重大價值的成果。到了80年代在修訂黃河治理開發規劃時,再次進行了水沙分析計算,
並對多年來分析研究的泥沙運行規律、歷史洪水、黃河冰情、黃河水資源,以及黃河流域的氣候等進行
了綜合分析,撰寫成專著。還開展了高含沙渾水流變特性試驗和水內冰、河曲段冰塞的觀測研究,取得
了許多寶貴成果。
黃河的水文研究,自1981年撰寫冰情論文參加國際冰情學術討論會後,開創了黃委會參與國際學術
交流的新局面,已有不少水文研究成果進行了十余次國際交流,不斷引進國外先進的水文科研成果,推
進了黃河水文研究工作的發展。
建國以來,作為防災減災和水資源開發利用基礎的黃河水文事業,得到了黨和政府的重視,投入了
大量的資金,到1990年僅黃委會系統事業費就有人民幣2.2億元。建立了壹支業務熟練、思想過硬的水文
隊伍。全河水文職工到1990年為4680多人,其中黃委會系統2500多人,已建成了壹個比較完善的黃河水
文系統。廣大的黃河水文職工辛勤勞動,艱苦奮鬥,尤其工作在水文測報第壹線的水文職工,在十分困
難的條件下,與暴雨、洪水、泥沙、冰淩作鬥爭,僅黃委會系統就有31人獻出了寶貴的生命。40多年中
黃河水文工作已為治黃提供了大量的水文資料和水文氣象情報、預報,水文分析研究成果,走出了壹條
具有黃河特色的水文事業發展道路,無論在黃河治理開發和流域經濟發展中,都發揮了不可替代的作用
。但是,黃河是世界上水文變化最復雜、測驗條件最困難的河流,尤其隨著黃河的治理和流域經濟發展
,黃河水文情況已發生了很大的變化,水文測報質量遠不能適應需要,水沙量尚未完全算清,水文規律
尤其是在新的變化中的許多問題沒有得到解決。黃河水文工作者必須不遺余力地、孜孜不倦地在已取得
的成績基礎上,進壹步完善站網,加強測報,深入研究,更加努力克服困難,使黃河水文事業不斷發展
提高。