古代的水文測(cè)量

雨量觀測(cè)

我國(guó)的雨量觀測(cè)可追溯到公元前13世紀(jì)的殷商時(shí)代，從河南安陽(yáng)殷墟出土的甲骨文中有大量水文、氣象記述，對(duì)雨量有小雨、大雨、急雨等定性描述。從南宋開(kāi)始觀測(cè)雨量后，至明代洪武年間至永樂(lè)及其后若干年仍在繼續(xù)觀測(cè)。

清雍正二年（1724年）北京開(kāi)始記錄逐日天氣和降雨、降雪起止時(shí)間、雨雪大小的定性描述，稱《晴明風(fēng)雨錄》，直至光緒二十九年（1903年）停記，共連續(xù)記錄180年。長(zhǎng)江流域最早的降雨觀測(cè)為明洪武十八年（1385年）在南京雞鳴山觀象臺(tái)，最早有連續(xù)記載的雨量站是上海徐家匯觀象臺(tái)，建于清同治十二年（1873年），由天主教堂兼辦。

清乾隆元年（1736年），中國(guó)繪制乾隆元年二月初二至初五的降雨等值線圖。清道光二十一年（1841年）俄國(guó)教會(huì)在北京進(jìn)行連續(xù)降水量觀測(cè)及其他氣象觀測(cè)，后由帝俄中央科學(xué)院繼續(xù)進(jìn)行至光緒九年（1883年）止，是中國(guó)最早開(kāi)始引用西方技術(shù)作長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)和記錄降水量的測(cè)站。其后，入侵的外國(guó)勢(shì)力，憑借其取得的在華傳教和通航的特權(quán)，在中國(guó)沿海及內(nèi)地相繼由教堂、海關(guān)設(shè)立測(cè)侯所觀測(cè)降水量；如香港（1853年）、上海（1873年）、漢口（1880年）、福州（1880年）、溫州（1883年）、北海（1885年）、九江（1885年）、煙臺(tái)（1886年）、鎮(zhèn)江（1886年）、臺(tái)中（1891年）等地，均先后由外國(guó)人開(kāi)始觀測(cè)。

水位觀測(cè)

我國(guó)最早的水位站建于秦昭襄王時(shí)（公元前251年），李冰修都江堰，做三石人立于水中觀測(cè)水位。要求“竭不至足，盛不沒(méi)肩”，即水位不能低于石人的足部，低了，不夠用，也不能高于石人的肩部；高了，就會(huì)從飛沙堰溢洪，只有當(dāng)水位在石人的足與肩之間，引水量正好滿足要求。

唐廣德二年（764年），長(zhǎng)江上游涪陵城下，江心水下巖盤白鶴梁上有石刻雙魚(yú)，雙魚(yú)位置相當(dāng)于一般最枯水位，自廣德二年至1949年一千余年間，巖盤上出現(xiàn)有雙魚(yú)的枯水題記72年次。白鶴梁是長(zhǎng)江上游一塊1.6公里的巨礁，每年冬春之交的枯水期才部分露出江面，因此成為三峽先民觀測(cè)水位變化、預(yù)卜農(nóng)業(yè)豐歉的標(biāo)志。長(zhǎng)江上游記錄枯水位的石刻尚有江津蓮花石、渝州靈石及云陽(yáng)龍脊石等。

宋宣和二年（1120年），在長(zhǎng)江下游太湖流域的吳江縣長(zhǎng)橋垂虹亭旁豎有水則碑。水則碑分為“左水則碑”和“右水則碑”，左水則碑則記錄歷年最高水位，右水則碑則記錄一年中各旬、各月的最高水位。碑文為：“一則，水在此高低田俱無(wú)恙；二則，水在此極低田淹；三則，水在此稍低田淹；四則，水在此下中田淹；五則，水在此上中田淹；六則，水在此稍高田淹；七則，水在此極高田淹。”如果某年洪水位特別高，即于本則刻曰：某年水至此。該水則上刻寫的最早年代為1194年。由此可知，水則碑不僅是觀測(cè)水位所用的標(biāo)尺，而且也是歷年最高洪水位的原始記錄。

清代為黃河、淮河、永定河防汛需要，從康熙年間開(kāi)始，先后在洪澤湖高堰村（1706年）、黃河青銅峽（1709年）、淮河正陽(yáng)關(guān)三官?gòu)R（1736年）、永定河盧溝橋（1819年），設(shè)立水志樁觀測(cè)水位。

清咸豐十年（1860年）、英、法等帝國(guó)主義列強(qiáng)先后侵入上海。外國(guó)侵略者為了航行安全，除在黃浦江東岸一側(cè)設(shè)置引導(dǎo)燈樁外，又于1860年在張華浜設(shè)立“吳淞信號(hào)站”，樹(shù)立水尺和信號(hào)桿，懸掛水位標(biāo)球。這是在長(zhǎng)江水系內(nèi)最早設(shè)置的觀測(cè)水位（潮位）的近代水尺。清代末期，帝國(guó)主義霸占海關(guān)和沿江沿海的航行權(quán)，為航運(yùn)安全，設(shè)立了一些海關(guān)水尺。此外，原中東鐵路局于光緒二十四年（1898年）在哈爾濱開(kāi)始觀測(cè)水位。這些都是用近代方法進(jìn)行水位觀測(cè)最早的一批水位站，其中長(zhǎng)江漢口站是全國(guó)最早具有連續(xù)系統(tǒng)資料的近代水位站。

流量測(cè)量

中國(guó)很早就有有關(guān)流量測(cè)量的記載。北魏孝昌三年（527年）前，酈道元著《水經(jīng)注》，元代李好文（約1290年～1360年）著《長(zhǎng)安圖志》，清康熙十六年（1677年）靳輔著《河防術(shù)要》中，均有這方面的敘述。清嘉慶二十四年（1819年）為永定河防汛需要，曾在盧溝橋進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)。光緒三十年（1904年）5月，海河測(cè)水機(jī)構(gòu)在天津德國(guó)碼頭開(kāi)始施測(cè)流量。

北宋元豐元年（1078年）范子淵知都水監(jiān)丞，在導(dǎo)洛通汴的建議里提及河流間的比較，要“積其廣深”，并考慮“湍緩不同”，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到構(gòu)成流量的面積與流速兩個(gè)要素。據(jù)《宋史·河渠志》載：“汜水出玉仙山，索水出嵩渚山，合格水，積其廣深，得二千一百三十六尺，視今汴尚贏九百七十四尺。以河、洛湍緩不同，得其盈余，可以相補(bǔ)。”這里以河流斷面面積和水流速度來(lái)估計(jì)河流流量的概念，在中國(guó)水利史上是第一次。

清康熙年間，陳潢（1638年～1689年）有測(cè)水法：“水流速，則乃急行人，日可行二百里；水流徐，則緩行人，日可行七八十里，即用土方之法，以水流經(jīng)過(guò)橫一丈，高一丈為一方，計(jì)此河行幾方?！庇么朔捎?jì)算流量。

泥沙測(cè)驗(yàn)

我國(guó)的泥沙站都是和水文站（流量站）結(jié)合在一起，早期，也有個(gè)別水文站的泥沙測(cè)驗(yàn)略早于流量測(cè)驗(yàn)，如海河天津小孫莊站，清光緒十八年（1892年）開(kāi)始沙量測(cè)驗(yàn)，宣統(tǒng)二年（1910年）開(kāi)始流量測(cè)驗(yàn)。黃河流域含沙量測(cè)驗(yàn)最早在清光緒二十八年，鐵道部門在津浦鐵路黃河濼口大橋，按重量比測(cè)驗(yàn)含沙量，這也早于黃河流域的流量測(cè)驗(yàn)。較早開(kāi)始含沙量測(cè)驗(yàn)的還有珠江西江（1915年），淮河（1921年）和長(zhǎng)江（1922年），這一時(shí)期的含沙量測(cè)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，用水桶或瓶子取一定數(shù)量的渾水水樣，經(jīng)過(guò)處理后，用重量比計(jì)算含沙量。