“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)—“地”（雨量站、蒸發(fā)站）

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       2026年全國(guó)水利工作會(huì)議上，水利部部長(zhǎng)李國(guó)英發(fā)布重要講話，針對(duì)“十五五”目標(biāo)實(shí)施，提到繼續(xù)完善“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)2026年水利重點(diǎn)工作，要系統(tǒng)謀劃推進(jìn)數(shù)字孿生水利體系建設(shè)，構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)。

       “天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)，“地”是該體系五大維度中承上啟下的關(guān)鍵一環(huán)，主要是利用雨量站、蒸發(fā)站、地下水站、土壤墑情站、視頻監(jiān)測(cè)站等地面監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)流域下墊面、水循環(huán)關(guān)鍵要素和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)高精度、實(shí)時(shí)化、連續(xù)性的觀測(cè)，用于校準(zhǔn)遙感反演結(jié)果、驅(qū)動(dòng)水文模型以及觸發(fā)預(yù)警閾值。

（一）雨量站

       雨量站是指安裝有雨量計(jì)（如翻斗式雨量計(jì)、稱重式雨量計(jì)、虹吸式雨量計(jì)等）的固定或移動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的降水量（通常以毫米為單位）。

       根據(jù)自動(dòng)化程度，雨量站可分為：人工雨量站（人工定期讀取數(shù)據(jù)）、自動(dòng)雨量站（具備自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、傳輸功能，可遠(yuǎn)程監(jiān)控）。

       “雨量站”是水文監(jiān)測(cè)體系中的基礎(chǔ)性設(shè)施，主要用于實(shí)時(shí)、連續(xù)地觀測(cè)和記錄降雨量，是地面降水信息采集的“神經(jīng)末梢”；為流域面雨量計(jì)算、洪水預(yù)報(bào)、山洪災(zāi)害預(yù)警等提供基礎(chǔ)輸入；與“天”（衛(wèi)星反演降水）、“空”（雷達(dá)估測(cè)降水）形成多源融合校正，提升降水監(jiān)測(cè)精度，作為“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系的重要組成部分，在“地”環(huán)節(jié)中發(fā)揮著不可替代的作用。

雨量站的主要技術(shù)特點(diǎn)：

1、高時(shí)空分辨率

       雨量站在時(shí)間分辨率上可達(dá)分鐘級(jí)（如5分鐘、10分鐘），空間上布設(shè)密度高，尤其是在山洪易發(fā)區(qū)、中小河流流域等場(chǎng)景。

2、自動(dòng)化與智能化

       支持自動(dòng)采集、存儲(chǔ)與傳輸，支持邊緣計(jì)算（如本地閾值報(bào)警），可集成太陽能供電+蓄電池，適應(yīng)野外無電環(huán)境。

3、多通信冗余保障

       多通信通道，利用主通道（4G/5G）+ 備用通道（北斗短報(bào)文）確保極端天氣數(shù)據(jù)不中斷。

4、標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性

       需符合《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)，采集的數(shù)據(jù)格式要能夠兼容省級(jí)、國(guó)家級(jí)信息化平臺(tái)。

5、抗干擾與耐候性

       防風(fēng)、防塵、防凍設(shè)計(jì)，翻斗式雨量計(jì)需定期維護(hù)以防堵塞，新型稱重式可測(cè)固態(tài)降水（雪、冰雹）。

雨量站的應(yīng)用場(chǎng)景：

1、山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警

       在山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)強(qiáng)降雨過程，觸發(fā)預(yù)警閾值，支撐“叫應(yīng)”機(jī)制，與村級(jí)預(yù)警廣播、短信平臺(tái)聯(lián)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)預(yù)警及時(shí)發(fā)布與綜合管理。

2、中小河流洪水預(yù)報(bào)

       針對(duì)中小河流洪水預(yù)報(bào)，雨量數(shù)據(jù)可作為流域面雨量輸入數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)水文模型，支撐“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）體系建設(shè)。

3、水庫調(diào)度與防洪決策

       監(jiān)測(cè)庫區(qū)及上游集雨區(qū)降雨，優(yōu)化汛限水位控制，服務(wù)于水庫調(diào)度與防洪決策，支撐水庫群聯(lián)合調(diào)度。

4、農(nóng)業(yè)灌溉與墑情分析

       結(jié)合土壤墑情站，評(píng)估有效降雨對(duì)作物供水的貢獻(xiàn)，用來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉。

5、城市內(nèi)澇監(jiān)測(cè)

       在城市易澇點(diǎn)布設(shè)高密度雨量站，支撐城市洪澇監(jiān)測(cè)與模型研究，與排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)。

       雨量站雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卻是“天空地水工”一體化感知體系中不可或缺的地面感知節(jié)點(diǎn)。它以高精度、高時(shí)效的降水?dāng)?shù)據(jù)，為水旱災(zāi)害防御、水資源管理、水利工程安全運(yùn)行等提供堅(jiān)實(shí)支撐，是現(xiàn)代水利“看得見、測(cè)得準(zhǔn)、報(bào)得快、防得住”的重要基石。隨著物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、北斗通信等技術(shù)的融合，雨量站正朝著更智能、更可靠、更融合的方向持續(xù)演進(jìn)。

（二）蒸發(fā)站

       蒸發(fā)站是指專門用于監(jiān)測(cè)蒸發(fā)量的地面觀測(cè)站點(diǎn)，是水文監(jiān)測(cè)體系中的重要組成部分，它通過直接或間接方式觀測(cè)水面或陸面的蒸發(fā)量，為水資源平衡分析、干旱評(píng)估、農(nóng)業(yè)灌溉調(diào)度和水文模型參數(shù)率定等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

 

根據(jù)觀測(cè)對(duì)象不同，蒸發(fā)站主要分為兩類：

       1、水面蒸發(fā)站：使用標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器模擬天然水體蒸發(fā)過程；測(cè)量的是水面蒸發(fā)量（單位mm），反映大氣對(duì)水體的蒸發(fā)能力。

       2、陸面/土壤蒸發(fā)站：通過渦動(dòng)相關(guān)儀、蒸滲儀、Penman-Monteith公式反演等方式估算實(shí)際蒸散發(fā)，包含植被蒸騰與土壤蒸發(fā)，更貼近生態(tài)-水文過程。

       在水利業(yè)務(wù)中，E601B型蒸發(fā)站是最常見、最標(biāo)準(zhǔn)化的類型，廣泛應(yīng)用于基本水文站網(wǎng)。

蒸發(fā)站的主要技術(shù)特點(diǎn)：

1、標(biāo)準(zhǔn)化觀測(cè)設(shè)備

       E601B型蒸發(fā)皿配套專用測(cè)針或超聲波/浮子式水位計(jì)，可以每日自動(dòng)測(cè)量水位變化（扣除降雨影響的條件下：蒸發(fā)量=初始水位-末水位+期間降水量）。

2、自動(dòng)化升級(jí)趨勢(shì)

       傳統(tǒng)人工蒸發(fā)站正加速向自動(dòng)蒸發(fā)站轉(zhuǎn)型，搭配高精度水位傳感器和雨量計(jì)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)水位且自動(dòng)扣除降雨對(duì)水位的影響，在無電網(wǎng)地區(qū)結(jié)合太陽能供電，最后所有數(shù)據(jù)通過RTU自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程傳輸。

3、環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制

       為了減少風(fēng)致濺失，需要針對(duì)蒸發(fā)站安裝防風(fēng)圈；并設(shè)置對(duì)照桶，測(cè)量自然滲漏，用于修正；部分站點(diǎn)可以配備水溫、氣溫、濕度、風(fēng)速等輔助氣象傳感器。

4、高精度與低頻特性

       蒸發(fā)過程比較緩慢，通常日尺度觀測(cè)即可滿足實(shí)際的業(yè)務(wù)需求，自動(dòng)站可實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)甚至10分鐘級(jí)數(shù)據(jù)采集，用于科研或模型驅(qū)動(dòng)。

5、維護(hù)要求高

       蒸發(fā)站的維護(hù)要求較高，需定期補(bǔ)水、清洗蒸發(fā)皿內(nèi)壁藻類，冬季結(jié)冰期需加熱或停測(cè)，同時(shí)水質(zhì)變化（如鹽分濃縮）也會(huì)影響蒸發(fā)速率，需進(jìn)行監(jiān)控。

蒸發(fā)站的應(yīng)用場(chǎng)景：

1、區(qū)域水平衡分析

       用于計(jì)算流域“降水–蒸發(fā)–徑流”關(guān)系，評(píng)估水資源可利用量。

2、干旱監(jiān)測(cè)與預(yù)警

       結(jié)合蒸發(fā)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、降水量數(shù)據(jù)，來進(jìn)行干旱模型的構(gòu)建，用于旱情監(jiān)測(cè)與預(yù)警。

3、水庫調(diào)度與水量損失評(píng)估

       大型水庫年蒸發(fā)損失可達(dá)數(shù)億立方米，水量的損失評(píng)估需納入調(diào)度方案（如青海龍羊峽水庫年蒸發(fā)約1.2億m³）。

4、農(nóng)業(yè)灌溉制度制定

       結(jié)合參考作物蒸散發(fā)，指導(dǎo)精準(zhǔn)灌溉（如滴灌、噴灌配水）。

5、水文模型參數(shù)率定

       部分水文模型，例新安江模型、SWAT等需蒸發(fā)參數(shù)作為邊界條件或校驗(yàn)參數(shù)的依據(jù)。

6、氣候變化研究

       長(zhǎng)時(shí)間序列的蒸發(fā)數(shù)據(jù)用于分析“蒸發(fā)悖論”（全球變暖但蒸發(fā)下降）等現(xiàn)象。

7、生態(tài)需水評(píng)估

       濕地、湖泊生態(tài)系統(tǒng)的維持需考慮蒸發(fā)消耗。

蒸發(fā)站在水利行業(yè)具體作用：

1、支撐水資源精細(xì)化管理

       蒸發(fā)是水資源“看不見的流失”，精確量化后可優(yōu)化配置；在干旱區(qū)（如新疆、甘肅），蒸發(fā)量常超過降水量，是水資源規(guī)劃的核心參數(shù)。

2、提升水文預(yù)報(bào)與模擬精度

       蒸發(fā)作為產(chǎn)匯流模型的“損耗項(xiàng)”，直接影響徑流模擬結(jié)果；自動(dòng)蒸發(fā)站數(shù)據(jù)可驅(qū)動(dòng)分布式水文模型，提升中小流域預(yù)報(bào)能力。

3、服務(wù)國(guó)家水網(wǎng)與調(diào)水工程

       南水北調(diào)、引漢濟(jì)渭等重大工程需評(píng)估輸水渠道和調(diào)蓄水庫的蒸發(fā)損耗；蒸發(fā)站數(shù)據(jù)用于優(yōu)化調(diào)蓄時(shí)機(jī)與庫容控制策略。

4、強(qiáng)化抗旱“四預(yù)”能力

       實(shí)時(shí)蒸發(fā)數(shù)據(jù) + 土壤墑情 + 降水 = 構(gòu)建多源干旱指數(shù)；支撐“輕度–中度–重度”干旱分級(jí)預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)。

5、推動(dòng)數(shù)字孿生流域建設(shè)

       蒸發(fā)站作為“地”感知層節(jié)點(diǎn)，為數(shù)字孿生平臺(tái)提供真實(shí)蒸發(fā)邊界條件；支持虛擬流域中“水–能–糧”耦合過程的動(dòng)態(tài)仿真。

       蒸發(fā)站雖不如雨量站“顯眼”，卻是水循環(huán)監(jiān)測(cè)中不可或缺的“守望者”。它在“天空地水工”體系中扮演著“地面真值提供者”、“遙感產(chǎn)品校驗(yàn)者”、“水賬本核算者”三重角色。隨著智慧水利和數(shù)字孿生流域建設(shè)深入推進(jìn)，蒸發(fā)站正從傳統(tǒng)“日測(cè)人工站”邁向“自動(dòng)、智能、融合”的新一代地面感知節(jié)點(diǎn)，為國(guó)家水安全、糧食安全和生態(tài)安全提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基石。

 

 

來源：公眾號(hào)毅觀察