我国古代的水文站(2)
白鹤梁梁体分为上、中、下三段，题刻位于中段长约220米、宽约15米的梁体上，迄今发现题刻约165段、文字3万余字，有作为水标的石鱼18尾、观音2尊、白鹤1只，其中涉及有水文价值的题刻108段，是全世界唯一一处以刻石鱼为“水标”并观测记录水文的古代水文站。
白鹤梁题刻始于唐广德元年(763)前，终于1963年，这些石鱼水标及题刻，记载了我国长江上游从唐代至今1200多年来，72个枯水年份的水文情况，系统反映了长江上游枯水年代水位演化情况，为研究长江水文及全球区域气候变化的历史规律提供了重要的实物佐证。
据有关部门观测，白鹤梁唐代石鱼的腹高，大体相当于涪陵地区的现代水文站历年枯水位的平均值，清康熙二十四年(1685)所刻石鱼的鱼眼高度，又大体相当于川江航道部门所设的当地水位的零点，为可满足轮船航行的最小水深的水位线。另据观测，白鹤梁题刻中有一尾标注最早的枯水题刻的石鱼，它的眼睛正好是长江中上游的零点水位，比1865年长江上设立的第一根水尺—武汉江汉关水尺的水位观测记录，要早1100多年。当地有“石鱼出水兆丰年”之说。据称如果石鱼在冬天枯水期露出水面，则第二年必是丰收年。葛洲坝和三峡水利工程的建设都曾经以此为依据。白鹤梁也当之无愧地成为“长江古代水文站”和“世界水文资料的宝库”。
图4.中国古代治水工具
除了白鹤梁，题刻长江枯水水位的题记还有很多。这种记载枯水水位的题刻群，仅在长江上游宜昌至重庆段就有11段，题刻362处；记录方式包括文字注记和石鱼题刻；尤以江津莲花石、重庆丰年碑、云阳龙脊石、奉节记水碑等最重要。
洪水题刻
除了枯水题刻，我国古代还有不少洪水题刻。
据我国水文考古工作者调查，唐宋以来形成的分布在长江干、支流的洪水题刻有近1000处，以明清时期居多。长江上游忠县两处题记，被鉴定为现存最早的洪水题记，其一为：“绍兴二十三年(1153)六月十七日，水此。”当时，对于同一次洪水，往往有多处题刻标明其水位，如1788年的一次大洪水，仅上游就有19处题刻，说明当时对洪水水位的观测已相当普遍。
由于我国河流众多，历代都很重视防汛抗洪和汛情通报工作。因为河流泛滥影响着水运、灌溉和生活用水，关系着人民的生命财产安全。
除了前面所介绍的之外，还有一些其他碑文题刻，如《黄河图说》碑、《海潮论》碑和苏州立水则碑等。
宋宣和二年(1120)，在长江下游太湖流域的吴江县长桥垂虹亭旁立有水则碑。水则碑分为左水则碑和右水则碑两块，左水则碑记录历年最高水位，右水则碑则记录一年之中各旬、各月的最高水位。碑文为：“一则，水在此高低田俱无恙；二则，水在此极低田淹；三则，水在此稍低田淹；四则，水在此下中田淹；五则，水在此上中田淹；六则，水在此稍高田淹；七则，水在此极高田俱淹。”如果某年洪水位特别高，即于本则刻曰：某年水至此。该水则上刻写的最早年代为1194年。由此可知，水则碑不仅是观测水位所用的标尺，而且是历年最高洪水位的原始记录。从水则碑，我们不难发现，宋代为统计汛期农田被淹面积，已建立了水位观测制度。这也是我国观测水位直接为农业生产服务的最早记载。
明成化年间，戴琥出任绍兴知府，守越十年。为加强绍兴河湖水位管理，戴琥在佑圣观前河中设立水则(即水位尺)，又在佑圣观内立水则碑，即《山会水则碑》，并做出规定：“水在中则上，各闸俱开；至中则下五寸，只开玉山斗门、扁拖、龛山闸，至下则上五寸，各闸俱闭。”水则碑对宁绍地区山会平原的河湖水位，对不同季节、不同高程的农田耕作及舟楫交通都能照顾到，而且设于府城之内、府衙之旁，便于观察和执行。它从成化十二年(1476)起，使用了60年，一直到三江闸的建成才退役。
图5.为左右水则碑图示
清代，为了黄河、淮河、永定河防汛需要，从康熙年间开始，清政府先后在洪泽湖高堰村(1706)、黄河青铜峡(1709)、淮河正阳关三官庙(1736)、永定河卢沟桥(1819)，分别设立水志樁，观测水位。
清咸丰十年(1860)，英、法等列强先后侵入上海。外国侵略者为了保证航行安全，除在黄浦江东岸一侧设置引导灯桩外，又于1860年在张华浜设立“吴淞信号站”，竖起了水尺和信号杆，悬挂水位标球。这是在长江水系最早设置观测水位(潮位)的近代水尺。
清末，帝国主义霸占海关和沿江沿海的航行权，为航运安全，设立了一些海关水尺。此外，原中东铁路局于光绪二十四年(1898)在哈尔滨开始观测水位。这些都是用近代方法进行水位观测的最早一批水位站，其中长江汉口站是全国最早具有连续系统资料的近代水位站。
我国古代的流量测量
我国很早就有关于流量测量的记载。北魏孝昌三年(527)前，郦道元著《水经注》，元代李好文(约1290～1360)著《长安图志》，清康熙十六年(1677)靳辅著《河防术要》中，均有这方面的叙述。
清嘉庆二十四年(1819)，为永定河防汛需要，清政府曾在卢沟桥进行流量测验。光绪三十年(1904)5月，海河测水机构在天津德国码头开始施测流量。
北宋元丰元年(1078)，范子渊知都水监丞，在导洛通汴的建议里提及河流间的比较，要“积其广深”，并考虑“湍缓不同”，说明当时的人们已经认识到构成流量的面积与流速两个要素。据《宋史·河渠志》载：“汜水出玉仙山，索水出嵩渚山，合洛水，积其广深，得二千一百三十六尺，视今汴尚赢九百七十四尺。以河、洛湍缓不同，得其盈余，可以相补。”这里以河流断面面积和水流速度来估计河流流量的概念，在中国水利史上是第一次。
清康熙年间，陈潢(1638～1689)有测水法：“水流速，则乃急行人，日可行二百里；水流徐，则缓行人，日可行七八十里，即用土方之法，以水流经过横一丈、高一丈为一方，计此河行几方。”当时人们用此法可计算水流流量。
我国何时开始测验泥沙
我国的泥沙站都是和水文站(流量站)结合在一起的，早期，也有个别水文站的泥沙测验略早于流量测验，如海河天津小孙庄站，在清光绪十八年(1892)开始沙量测验，宣统二年(1910)开始流量测验。黄河流域含沙量测验始于清光绪二十八年(1902)，铁道部门在津浦铁路黄河泺口大桥，按重量比测验含沙量，这也早于黄河流域的流量测验。
较早开始含沙量测验的还有珠江西江(1915)、淮河(1921)和长江(1922)。这一时期的含沙量测验都比较简单，用水桶或瓶子取一定数量的浑水水样，经过处理后，用重量比计算含沙量。 (孙琦琦)
白鹤梁题刻始于唐广德元年(763)前，终于1963年，这些石鱼水标及题刻，记载了我国长江上游从唐代至今1200多年来，72个枯水年份的水文情况，系统反映了长江上游枯水年代水位演化情况，为研究长江水文及全球区域气候变化的历史规律提供了重要的实物佐证。
据有关部门观测，白鹤梁唐代石鱼的腹高，大体相当于涪陵地区的现代水文站历年枯水位的平均值，清康熙二十四年(1685)所刻石鱼的鱼眼高度，又大体相当于川江航道部门所设的当地水位的零点，为可满足轮船航行的最小水深的水位线。另据观测，白鹤梁题刻中有一尾标注最早的枯水题刻的石鱼，它的眼睛正好是长江中上游的零点水位，比1865年长江上设立的第一根水尺—武汉江汉关水尺的水位观测记录，要早1100多年。当地有“石鱼出水兆丰年”之说。据称如果石鱼在冬天枯水期露出水面，则第二年必是丰收年。葛洲坝和三峡水利工程的建设都曾经以此为依据。白鹤梁也当之无愧地成为“长江古代水文站”和“世界水文资料的宝库”。
图4.中国古代治水工具
除了白鹤梁，题刻长江枯水水位的题记还有很多。这种记载枯水水位的题刻群，仅在长江上游宜昌至重庆段就有11段，题刻362处；记录方式包括文字注记和石鱼题刻；尤以江津莲花石、重庆丰年碑、云阳龙脊石、奉节记水碑等最重要。
洪水题刻
除了枯水题刻，我国古代还有不少洪水题刻。
据我国水文考古工作者调查，唐宋以来形成的分布在长江干、支流的洪水题刻有近1000处，以明清时期居多。长江上游忠县两处题记，被鉴定为现存最早的洪水题记，其一为：“绍兴二十三年(1153)六月十七日，水此。”当时，对于同一次洪水，往往有多处题刻标明其水位，如1788年的一次大洪水，仅上游就有19处题刻，说明当时对洪水水位的观测已相当普遍。
由于我国河流众多，历代都很重视防汛抗洪和汛情通报工作。因为河流泛滥影响着水运、灌溉和生活用水，关系着人民的生命财产安全。
除了前面所介绍的之外，还有一些其他碑文题刻，如《黄河图说》碑、《海潮论》碑和苏州立水则碑等。
宋宣和二年(1120)，在长江下游太湖流域的吴江县长桥垂虹亭旁立有水则碑。水则碑分为左水则碑和右水则碑两块，左水则碑记录历年最高水位，右水则碑则记录一年之中各旬、各月的最高水位。碑文为：“一则，水在此高低田俱无恙；二则，水在此极低田淹；三则，水在此稍低田淹；四则，水在此下中田淹；五则，水在此上中田淹；六则，水在此稍高田淹；七则，水在此极高田俱淹。”如果某年洪水位特别高，即于本则刻曰：某年水至此。该水则上刻写的最早年代为1194年。由此可知，水则碑不仅是观测水位所用的标尺，而且是历年最高洪水位的原始记录。从水则碑，我们不难发现，宋代为统计汛期农田被淹面积，已建立了水位观测制度。这也是我国观测水位直接为农业生产服务的最早记载。
明成化年间，戴琥出任绍兴知府，守越十年。为加强绍兴河湖水位管理，戴琥在佑圣观前河中设立水则(即水位尺)，又在佑圣观内立水则碑，即《山会水则碑》，并做出规定：“水在中则上，各闸俱开；至中则下五寸，只开玉山斗门、扁拖、龛山闸，至下则上五寸，各闸俱闭。”水则碑对宁绍地区山会平原的河湖水位，对不同季节、不同高程的农田耕作及舟楫交通都能照顾到，而且设于府城之内、府衙之旁，便于观察和执行。它从成化十二年(1476)起，使用了60年，一直到三江闸的建成才退役。
图5.为左右水则碑图示
清代，为了黄河、淮河、永定河防汛需要，从康熙年间开始，清政府先后在洪泽湖高堰村(1706)、黄河青铜峡(1709)、淮河正阳关三官庙(1736)、永定河卢沟桥(1819)，分别设立水志樁，观测水位。
清咸丰十年(1860)，英、法等列强先后侵入上海。外国侵略者为了保证航行安全，除在黄浦江东岸一侧设置引导灯桩外，又于1860年在张华浜设立“吴淞信号站”，竖起了水尺和信号杆，悬挂水位标球。这是在长江水系最早设置观测水位(潮位)的近代水尺。
清末，帝国主义霸占海关和沿江沿海的航行权，为航运安全，设立了一些海关水尺。此外，原中东铁路局于光绪二十四年(1898)在哈尔滨开始观测水位。这些都是用近代方法进行水位观测的最早一批水位站，其中长江汉口站是全国最早具有连续系统资料的近代水位站。
我国古代的流量测量
我国很早就有关于流量测量的记载。北魏孝昌三年(527)前，郦道元著《水经注》，元代李好文(约1290～1360)著《长安图志》，清康熙十六年(1677)靳辅著《河防术要》中，均有这方面的叙述。
清嘉庆二十四年(1819)，为永定河防汛需要，清政府曾在卢沟桥进行流量测验。光绪三十年(1904)5月，海河测水机构在天津德国码头开始施测流量。
北宋元丰元年(1078)，范子渊知都水监丞，在导洛通汴的建议里提及河流间的比较，要“积其广深”，并考虑“湍缓不同”，说明当时的人们已经认识到构成流量的面积与流速两个要素。据《宋史·河渠志》载：“汜水出玉仙山，索水出嵩渚山，合洛水，积其广深，得二千一百三十六尺，视今汴尚赢九百七十四尺。以河、洛湍缓不同，得其盈余，可以相补。”这里以河流断面面积和水流速度来估计河流流量的概念，在中国水利史上是第一次。
清康熙年间，陈潢(1638～1689)有测水法：“水流速，则乃急行人，日可行二百里；水流徐，则缓行人，日可行七八十里，即用土方之法，以水流经过横一丈、高一丈为一方，计此河行几方。”当时人们用此法可计算水流流量。
我国何时开始测验泥沙
我国的泥沙站都是和水文站(流量站)结合在一起的，早期，也有个别水文站的泥沙测验略早于流量测验，如海河天津小孙庄站，在清光绪十八年(1892)开始沙量测验，宣统二年(1910)开始流量测验。黄河流域含沙量测验始于清光绪二十八年(1902)，铁道部门在津浦铁路黄河泺口大桥，按重量比测验含沙量，这也早于黄河流域的流量测验。
较早开始含沙量测验的还有珠江西江(1915)、淮河(1921)和长江(1922)。这一时期的含沙量测验都比较简单，用水桶或瓶子取一定数量的浑水水样，经过处理后，用重量比计算含沙量。 (孙琦琦)