为深化水文体制改革，借鉴国外水文要素采集、处理和利用的先进技术及方法，了解美国水文管理体制和管理经验，水文司组织了全国水文系统技术和水文管理赴美国考察团，于1996年10月17日至11月1日赴美国进行了为期约两周的技术考察。在美期间先后考察了内务部地质调查局(USGS)和垦务局、商业部国家天气局(NWS)、国防部陆军工程兵团及其各主管具体技术业务的分支机构。现将了解的情况报告如下：

一、当前美国水文业务的管理体制

美国的水文管理体制可概括为联邦机构多部门管理，自成独立体系，分工合作，信息共享。全美范围内的水文业务工作主要由内务部地质调查局和垦务局、商业部国家天气局、国防部陆军工程兵团四大联邦机构管辖。此外，农业部的土壤保持局、某一特定流域机构(如田纳西流域管理局)及各个州政府的水利、水电管理机构也根据其自身业务需要设立有一定数目的水文站。

地质调查局是全美最大的地球科学和自然资源调查、保护与研究机构，全美主要的水文业务由其管辖，其采集、整理的实时和历史的水文数据进入国家水数据库(NAWATSTORE)中，其它联邦机构通过WEBNET调取这些数据进行水情监测、洪水预报、水资源调查及保护、水利工程管理、水库调度、生态保护、公共水文知识教育和休闲等方面的利用与研究。

国家天气局是美国唯一向社会公众和政府部门发布天气预报和水文预报的机构。其水文办公室在全美设立了13个大河水情预报中心(RIVER FORECAST CENTER)，每个中心有工作人员15～20人，负责收集水文气象资料，发布洪水预报与警报，按日、旬、月、季发布连续径流预报，在冬季发布积雪地区融雪及冰情预报，向政府部门提供咨询服务和开展科学研究。陆军工程兵团在民用水文工作方面，从事防洪、供水、航运、发电等工程的规划设计和建设，管理600多座大中型水库，担负95%的防洪任务。

从美国站网设立的统计数字看，站网密度较高。美国先进的自动化水文数据遥测系统和地球静止卫星系统(GOES)进行的水文数据实时传输，以及INTERNET网的应用，已使水文站点做到了无人值守，每个野外水文观测人员负责的站点数高达12～18个，这值得我国在水文改革中借鉴。

二、美国地质调查局的站网设置、经费来源

地质调查局的陆地水文观测站主要分为三类：

①地表水观测站。1994年地质调查局共有10240个地表水水文站和991个水位站。在10240个地表水水文站中，7426个站为连续记录的流量站，一天24小时内任何时段都可提供流量数据；2814个站为定期观测站，只有在汛期当水位上涨到一定高度时才进行数据采集与记录。大部分水文站的流量都根据水位——流量关系自动计算。

②地下水观测站。1994年地质调查局有32031个地下水观测站，其中26303个站作长期地下水位观测，5728个站作短期地下水位观测，一般在有地下水特殊观测计划时才增设这些短期观测站。

③水质监测站。1994年地质调查局在全美设立了3098个地表水水质监测站，其中771个重点站作连续观测与采样，2018个站作短期观测与采样。还设有6856个地下水水质监测站，其中2756个站作连续长期观测，410个站作短期观测。

另外，1994年地质调查局有泥沙观测站700个，酸雨观测站42个。

地质调查局的主要测验项目为水位、流量、雨量、降雪、融冰、水质、泥沙量等。

1996年地质调查局的测站具体应用于以下目的：

(1)为洪水预报与调度提供实时数据，以提高社会公众的安全度；

(2)洪泛区划分、治理和洪灾风险评价；

(3)为多用途水库设计与管理运行提供水文数据；

(4)为控制污水排放与污水处理提供水文资料；

(5)为高速公路建设提供历史水文数据；

(6)为发展与管理公众休闲设施提供服务；

(7)为水力发电调度提供水文信息；

(8)为设计、管理和维护航运设施提供服务；

(9)为城市、工业与农业灌溉提供历史和实时水文数据；

(10)为水量与水质评价收集数据；

(11)为解决州际河流纠纷提供历史水文数据；

(12)为解决国际河流水资源问题提供水文资料；

(13)枯水最小流量监测；

(14)为研究地表水、地下水的相互作用提供数据；

(15)依据水文循环进行长期预测；

(16)地表水、地下水及泥沙的化学成分分析；

(17)河流自然流态变化对人类生活及野生动物生存环境的影响评价。

1994年地质调查局收集多种水文资料所用经费为1.282亿美元，其中地表水占62.3%、水质占17.6%、地下水占11.2%、供水占5.8%、泥沙占3.1%。

地质调查局的水文经费主要有以下来源：一是联邦政府拨款；二是工作任务属联邦与州政府的合作开发计划的，经费由联邦与州各承担50%；三是工作任务属其它联邦机构的计划的，经费由提出任务的机构提供；四是州及地方机构以资助方式给54个州级水资源机构的研究项目的经费。据统计，1994年有600多个州及地方机构参与地质调查局的测流项目计划。据地质调查局介绍，在95财政年度，地质调查局总经费为9亿美元，其中用于水文的有4.5亿美元。根据水资源处的资料，每个水文站平均经费为7000美元/年(不包括仪器设备投资与各级管理机构费用)。我们在地质调查局提供的宾西法尼亚地区水文办公室的介绍资料中发现，该地区水文办公室共有225个水文站，工作人员112人，水文经费为1000万美元/年。全区人均经费8.9万美元/年，站均经费4.44万美元/年。在全年1000万水文总经费中，工作人员工资占350万美元，即人头费用占总经费的35%，这一比例比我国水文系统人头费占总经费的80～90%的情况就充裕得多了。

三、水文要素采集手段及水文数据卫星实时传输系统

美国地质调查局的水文测验任务由大区、地区和野外办公室完成。所有测站均为无人值守，测验方式为巡测。波特兰地区野外测站观测仪器的标准配置为压力式水位计、固态存储器、太阳能电池板、卫星数据收集平台(DCP)、小型测流绞车、便携式数据读取微机。美国的水文站网密度大，观测人员少，采用巡测方式，往往一个观测人员承担10～20个野外观测站的测验任务。波特兰地区办公室共有104人，其中技术人员92名，行政人员12名。92名技术人员中从事水文测验的仅为14人，其余技术人员为海洋、航运、气象、计算机、数学和生态、环保等专业，该地区有264个常设水文站、51个常设地下水位观测井、32个水质采样与分析点。中部蒙大拿地区水文办公室下辖4个野外办公室，人数为86名，负责273个水文站、水质采样站的资料采集、分析、处理。美国巡测人员的工作效率很高，他们日常不仅担负着常规测验任务，还担负建站、设备维护、水准检验、资料采集、资料整编、率定水位流量关系和做日常报表。

在雨量数据采集方面，主要采用翻斗式雨量传感器进行遥测和数据存储，作为监测暴雨突发性洪水的监测手段，美国国家气象局在全美境内布设了200多部NET型多普勒雨量监测雷达，为短期洪水预报提供实时水情信息。

在水位数据采集方面，主要以压力式水位计为主，同时也设有人工观测水尺。数据记录应用固态存储技术定期读取处理，并通过地球环境监测卫星、国内卫星、卫星地面站、短波、超短波电台、手持式移动电话和有线电话及私人志愿者电台进行数据实时传输。

在流量测验方面是以旋杯式流速仪为常规测量仪器。流量的测验方法以水位——流量法为主，其次是利用堰、闸等水工建筑物测流。美国的流速常规测量高限在6m/s之内。在高洪水时期也应用比降法测流，不过他们在施测大流速时常应用电波流速仪测表面流速，计算平均值。在密西西比河、科罗拉多河等大江大河观测点应用由GPS定位的动船法施测剖面流速。

大量使用桥测是美国流量观测的一个特点。桥测车的类型很多，以手推式与车载式为主。美国各州政府为水文部门的桥测提供了许多特殊便利，如不交占桥费，为桥测车提供政府的醒目标志等，这一切都为大范围采用桥测技术创造了十分有利条件。

在地质调查局波特兰地区办公室的一个水文站，我们了解到，一套水位遥测系统的主机部分，包括压力式水位计、数据固态存储器和短波电台，价格是3500美元，若加上卫星平台和数据读取计算机，价格还要贵近一倍；而一台宽带多普勒剖面流速仪则要投资5.6万美元，这种高昂投入连美国水文同行也感到昂贵，不能普遍应用。

美国的水文测验基本项目与我国相近，地质调查局每年测流次数达6.2万次，折合平均每个站约11次/年，测次要求远不如我国严格。但是，美国在测流的垂线布设方面较为严格，每条测流垂线控制的部分流量不超过断面流量的5%。在地质调查局所提供的一份技术资料上，我们发现在一个21.3m×0.62m的测流断面上共布设了27条测流垂线。在野外流量测验记录表上，每次测验都要求现场算出流量，并根据当时的水流状况、河段河道条件、水位变幅和测流垂线布置等情况，对测验结果按优秀、良好、及格与不及格四个等级进行评定。

地质调查局目前普遍采用卫星实时数据传输系统，该系统由野外观测站卫星平台、GOES地球同步环境卫星、弗吉尼亚WALLOPS数据采集与命令中心、卫星地面站、国内通讯卫星与用户卫星平台、地理信息系统(GIS)及数据处理计算机组成。地质调查局在全美有11个卫星地面接受站。卫星实时数据传输系统有四种类型的数据自动记录器：纸带模拟记录器、模拟——数字记录器(ADR)、电子固态存储器(EDL)、数据收集平台(DCP)。数据收集平台可将接收到的数据发送到GOES地球同步环境卫星上。数据收集平台有两种类型：应答式与自报式。应答式DCP因装备有GOES接收器，而且接收器一直处于待命状态，所以成本及运行费用较高。有鉴于此，地质调查局不使用应答式DCP。自报式DCP有一内置时钟，内置时钟控制DCP定时发射数据。为避免多个DCP的交叉干扰，每个DCP每4小时在其特定的发射窗口上以事先分配的频道发射1分钟时间，窗口与频道分配由国家地球卫星信息分配系统(NESDIS)决定。为监测突发事件，NESDIS为报警数据发射提供了独立频道。

在DCP之上是一个或多个地球同步卫星(GSS)，GSS作为野外DCP到地面站终端的远地中继站，DCP、GSS与地面站终端组成地球同步卫星数据实时采集系统(GOES DCS)。地质调查局正是利用GOES DCS系统、卫星数据传输网与INTERNET网实现了对全美范围内水情数据的全天候遥测传输和水文站无人值守。

四、总 结

美国水文业务归纳起来有如下特点：

1.管理体制是大面分散而局部集中，这一管理模式和其联邦制的政体有关。地质调查局、垦务局、陆军工程兵团、国家气象局各成独立体系，根据其各自行业特点分散管辖全美水文业务。在上述联邦机构内部，对水文工作的管理有自上而下的严密体系。例如，地质调查局下设四个处，即水资源处、地图处、地理处与新设的生物资源处。水资源处主要负责水文业务，它下设四个大区办公室，即东北大区办公室，东南大区办公室，中部大区办公室，西部大区办公室。东北大区办公室下设16个地区办公室，东南大区办公室下设11个地区办公室，中部大区办公室下设12个地区办公室，西部大区办公室下设9个地区办公室。各地区办公室直接管辖野外水文测站。陆军工程兵团与垦务局也有类似的大区与地区的水文业务管理机构。美国水文同行承认，联邦水文管理机构的行政管理体制设置与野外站网布置有重复之处，某些新仪器的推广也存在重复投资的问题，如国家气象局在全国布设了200部多普勒雷达监测暴雨洪水，而陆军工程兵团为其大河流域水库的洪水调度也开始装备多普勒雷达，这种重复投资势必使国会财政拨款委员会在决策上影响对水文业务的经费支持。美国有巨大的财力组建水情数据实时采集与传输系统，加上利用INTERNET网进行信息资源共享，各水文机构在水情监测和防洪调度方面协调良好，同样达到了快速反应的目的。根据国情，因地制宜地制定水文行业管理体制与政策，就能做好水文这块大文章。

2.美国公众的水文意识强，普遍认为水文工作是一项重要的社会公益性事业，在保护人们的生命安全、减少财产损失以及在生态保护、航运、发电和休闲娱乐等方面起着基础性的作用。由此，从联邦政府、州政府到各社会机构、公司以及私人都对水文信息有强烈需求，所以联邦政府和州政府都给予美国水文机构以充分的事业拨款。这些拨款加上社会机构与私人公司提供的项目经费，使美国水文行业的经费有保证。

3.美国是所谓的纳税人的国家，纳税人对国家事业机构有知情权。因此美国水文机构十分注重其自身对社会公众的服务。地质调查局同社会各界推出了各种形式的宣传手册，详尽介绍该单位的水文工作情况及进展、服务性质、信息来源、咨询方式、E-mail和INTER-NET网的地址、Homepage的样式等。

4.美国水文业务的高效率工作给我们留下了深刻的印象。美国是以计算机网络、多媒体技术和水情数据卫星实时传输系统为后备支持的，上述现代化手段与其国力和全国高水平的自动化体系紧密联系，从根本上说是雄厚资金投入的结果。我国仍然是一个发展中国家，正值大规模的基础建设时期，在国力有限的条件下，水文行业不可能用有限的事业经费大规模地推广水情数据卫星实时传输系统和上INTERNET网。我们可利用国外自动测报的经验，在长江、黄河流域的防洪调度重点地区用有限的资金攥成拳头建立高科技的洪水立体监控网络；在重点河段可有选择地引进宽带ADCP、第二代AVM和水文地理信息系统；在中、小流域逐步推广价格较低的国产水情自动测报系统和站队结合的水文测验方式，由点到面在全国建立起高低搭配的、具有中国特色的数据采集与水情监测系统。

5.由于高投入和高科技的支持，美国水文站网密度高，大多采用无人值守、巡测、间测。我国有全面的站网规划，技术标准比美国高，但站网密度远小于美国。因此，在今后的水文工作中，应适当增加站网密度，精减测次。在新建野外测站时，应注意应用自动化测报仪器，考虑站队结合，尽量减少住站生活设施的投资，提高水文基建费的投资效益。

6.美国对于直接服务于水利工程的水文基本站或专用站，在工程规划设计时，就将运行费用纳入了工程概算，工程投入运行后，水文服务经费直接从运行费中划拨。而我国水文业为水利工程提供的专项工程服务，常常因经费不落实而难以维持，因此我们在今后的服务工作中应借鉴美国的做法。    
　　　　（转载自中国水文信息网）