长沙水文站水位自记台。组图/卢七星
11月30日,寒雨连江,当日降水量为2.6mm,几天的降雨让湘江的水位达到31.7米,相比于三天前的那个长沙最后一个晴天,涨了1.15米。湘江水位的变化,都被水文观测记录下来。
长沙水文站:靠近文津渡的两层小楼
长沙水文站,是一栋两层小楼,靠近文津渡,矗立在湘江边。
湘江大道将这个小小的水文站跟城市隔离开来,一面是疾驰的车流,一面是缓慢向北的江水,像被时间拉扯着。洪水来临时,它像个守护在河堤上的战士,更多的时候,沉默着,与河流对话。
“今年九月份,长沙一滴雨都没下,人工降雨都没有。”站长梁文胜有着水文人特有的热情,他刚从乡下抗旱归来。水文站的监测范围不只有湘江,还有流域降雨、地下水,甚至还包括土壤的水分含量,是一个非常庞大的系统,远比我们想象的复杂。
“未来气候可能更极端。”他说这句话的时候,像个神秘而又笃定的预言家。而实际上,他们的工作也包括预报、预测。预测的依据,是日复一日枯燥而反复的记录——水文人的最日常的工作。
长沙水文站的历史可以追溯到1908年,长沙海关在水陆洲上设置水尺观测水位,为航运服务。第二年,开始观测降水量。
水陆洲的水尺,是长沙水文站的起点。经历过数次搬迁后,尘埃落定,与历史悠久的文津渡相邻,但是很少人注意这个不起眼的水文站,更不会想到,这是一个“百年老站”。在这条百年时间轴上,梁文胜和他父亲占据了一大半的历史,这种子承父业,在他这一辈,并不少见。
水文监测大部分已经实现智能化,“不打伞,不湿鞋”,只需要打开办公室的电脑,水温、降水量、水位、水质等数据都清晰呈现,只有流量才需要开船用仪器去测。从电脑屏幕看着被数字化的湘江,总觉得遥远、虚幻,其实湘江就在身后流淌。我不知道这种智能化,是增添了水文工作的乐趣,还是让这项工作变得更加枯燥。梁文胜还是喜欢到湘江边走走,以岸边的水尺确定水位。“30.55米。”梁文胜看着江水漫过矗立江边的水尺刻度,读出水位。
如果赶上下雨,他还要测量降水量。水位和降水量,这两项最基础的观测,已经持续了百年。
长沙水文站量雨器,为20厘米口径的圆筒。
雨量器在水文站的二楼楼顶,两个圆筒,一个是自计雨量器,数据会自动反馈到系统;还有一个需要人工测量——像自计雨量器的一个保险,也是相互印证。还有更多的雨量器被放置在野外,也有的放在农户家里,搜集着湘江94660平方米流域的降雨量。野外的雨量器需要维护,在雨天逆行,翻山越岭,也是水文人的日常。
“雨量器都是20厘米口径的圆筒。”最初的雨量器口径比现在更小一些,1909年,长沙海关在水陆洲设降水量观测站,开启了湖南采用近代方法观测雨量的历史,最初采用英制雨量器(口径为19.54cm)。民国时,雨量器的口径混乱起来,采用20厘米和20.32厘米等数种。新中国成立以后,大部分水文站采用25.3厘米的雨量器。1954年9月,才统一成20厘米口径的雨量器,沿用至今。我们所说的降水量,就是20厘米口径容器的雨水刻度。
“1951年6月3日,降水时间,起:10:56,讫:12:00,历时一个小时零四分,一次降雨量:0.6公尺。”我在湖南水文档案中心找到了一份长沙水文站1951年降水量记录表,一张纸上密密麻麻的数字,记录着整个六月的雨。
数字冰冷,却似乎能透过发黄的纸和斑驳的文字望见那个多雨的六月,孤独的水文人拿着手表,望着天空飘落的雨,雨起、雨停,都在表格上记上一笔。直到1975年,各类测站才完全取消测记降水起止时间。
测泥沙设备。
水位牌上的警戒水位和保证水位代表什么
11月25日的湘江,水温19.38℃,有阳光。湘江岸边是热闹的,钓鱼者、冬泳者、散步的人,都在这里聚集。“到冬天反倒更热闹。”梁文胜指的是那些喜欢挑战的冬泳者,岸边几双颜色艳丽的拖鞋,冬泳者已经游到了橘子洲的洲头,还未返航。
岸边的八角亭,由一根巨大的柱子支撑着,突兀地生长出来,这是长沙水文站自记水位台——经典的水位台造型。自记水位台里,只有一个电脑屏幕和一台浮子式水位计,浮子式水位计的原理并不复杂,由浮子感应水位的升降。
柱子上贴着三块水位牌:警戒水位:36m(吴淞),保证水位:38.37m(吴淞),历史最高水位39.51m(吴淞)。另一块“历史最高水位牌”已经成为历史,贴在堤坝上,“历史最高水位39.18(吴淞),1998.6.27”,被2017年的那场洪水淹没、浸泡,牌匾发黑。
“警戒水位就是说,过了这个水位,就可能发生险情,防汛人员就要上堤坝巡查;过了保证水位,已经无法保证下游的安全,防汛进入全面紧急状态。”梁文胜进入水文系统三十五年,他已经忘记自己经历过多少次紧急状态,也在最近的距离见证了湘江两次历史最高水位。他无数次面对着汹涌的洪水,在心里默默祈祷。真正见过大自然的力量,才能深刻感受人类的渺小,再也说不出人定胜天的豪言壮语。
吴淞是什么意思?我问。
“长江中下游水文观测多采用吴淞基面。”也就是把上海吴淞口验潮站1871—1900年实测的最低潮位所确定的海面作为基准面,计算河流水位(水位:是指自由水面相对于某一基面的高程)。“除了水文观测和水利系统,其他的系统多采用黄海基面,但是为了保证数据连续性,我们还是采用吴淞基面。”
最高水位39.51m,并不是说河水的深度,而是指水面相对于吴淞基面的高程,可以理解成海拔,所以越是上游水位越高。
长沙水文站自记水位台水位计,11月25日下午4点,水位为30.55m。
23900m3/s,长沙站最大实测流量
技术进步和工具更新,水文监测变得简单起来。测流,依旧是水文勘测中耗费人力、物力最多的项目。“现在测流比以前轻松多了,以前,七八个人都要花七八个小时的时间,现在只需要一个小时。”李智勇也是水文二代,上个世纪九十年代进入水文站,测流时他负责开船。
他进入水文站时,湘江测流普遍使用测轮,相比于更早期的测船(非机动),已经经过设备的更新换代。测船测流是非常危险的工作,八个人划着木船,在洪流中穿梭,不时抛锚下放铅鱼测流,木船很容易发生倾斜,翻船总是难免。
测轮如今还是长沙水文站最主要的移渡设备,测流设备也升级成为先进的声学多普勒剖面流速仪,虽然也有测流无人机,但是精准度没有测轮高,还无法完全取代测轮。
11月25日,李智勇和赵谦带着我们去测流。“以前的测流断面在猴子石大桥附近,现在考虑到要把捞刀河和浏阳河的流量计算进来,所以现在在三汊矶大桥以北。”这个断面他们称之为“母山断面”。在到达断面测流之前,他们特意带我们到码头看两条搁置在码头被淘汰的测轮。“开船的,放缆绳的,记录的……起码需要八个人。”旧测轮上有绞车缆绳,150斤的铅鱼像个鱼雷,锈迹斑斑。“把测速仪挂在铅鱼上,用缆绳把铅鱼沉水,然后根据测速仪的数据来记录流速和流量。”一个断面需要施测多点位,还有“20厘米、40厘米、60厘米、80厘米”不同深度的多条垂线,一趟测流下来,需要七八个小时,测流的人“带着盒饭上船”。
新的测轮顶部是太阳能板,看起来更像一艘快艇。李智勇依旧负责开船,赵谦从船舱拿出声学多普勒剖面流速仪,一个铁圆柱,“圆柱我们自己制作的,流速仪就是下面这个白色的设备,值一台宝马”。赵谦把流速仪穿过在船舱内的一个圆形洞孔置于水中,数据线连接笔记本电脑,李智勇开动船只,流速仪开始搜集数据,“顶部流量10470,实测流量249.380;总流量316.078;水深10.072;流速0.100……”数据随着船行位置不断变化,数据之下的湘江,不再只是一路向北的一江水,而是停留、回旋、跳跃的一朵朵水花。测流,就是从变化多端的数据中测算出湘江流量,像给湘江做CT的医生。
声学流速仪,让测流变得简单,只需要慢速横向来回一次,数据就自动搜集计算,一般要两个来回,以保证数据的准确性。我们的第一次测流就没有成功,“往返的数据不一样”。第二次得到了准确的数据,“平均总流量524142m3./秒”,也就是说,每秒通过这个断面的水流总量为524.142立方米。
这是湘江的温柔时刻。
11月25日,朗梨水文站,用水文缆道进行测流,水面上是声学多普勒剖面流速仪。
长沙水文站最大的实测流量是在2019年7月10日,23900m3/s,那是有历史记录以来长沙站最大流量,意味着每天超过20亿立方米的水通过,不到一天就可以注满一个大(一)型水库(库容量大于10亿立方的水库),可以想象是怎样的汹涌,对下游的防汛考验可想而知。在汛期来临时,他们要随时准备测流,2017年,李智勇和赵谦在船上守了两天两夜,时时掌握湘江的脉搏。
浏阳河上的朗梨水文站,采用的水文缆道,无需下河就可以测流,将铅鱼和测速仪挂在缆道上,通过电动控制,进行测流,适用于不是特别宽的河流。这是人类的智慧,也是百年的经验积累。
水文的百年时光,对于湘江而言微不足道,对于人类来说,却是一道看不见的、至关重要的防洪堤,默默守护着城市和乡村。
来源:潇湘晨报
作者:唐兵兵
编辑:宋芳