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俄罗斯水文发展史记 精选

已有 4450 次阅读 2022-2-23 05:05 |系统分类:博客资讯

俄罗斯水文发展史记

葛维亚

前言

       此文是我在一个较长的时间里,深入阅读了四本俄文版原文水文专著、32 篇俄文版有关论文以及少量中国版相关资料写出,其中的32篇论文又是在我过目的90多篇俄文版论文中,挑选出来进行了仔细阅读。从内容深度和广度来看,尚属我国难得一见的一篇。它从各个方面介绍了俄罗斯水文科学的产生,观察,测验,分析,研究,推广和服务的来龙去脉,也介绍了俄罗斯水文及气象主管部门、技术部门、测验部门、水文气象站网、水文教育等的设立与变迁,以及与我国水文发展的关系等。可供大学水文水资源系、各级水文行政主管部门、各级水文、水利、农林、交通业务部门教学或工作参考。限于篇幅的限制,末尾只能列出最重要的参考文献,请见谅!

正文

       通观俄罗斯水文气象发展史,首先会的得到一个启蒙式的印象,俄罗斯古代水文气象知识的积累,不仅与天气防灾,河流防害有关,也与相当繁忙的航行业务和国民经济各部门用水有关,这一切均要求对水文气象作基本观察和研究。因而人类古代编年史,便出现许多天气和水文记录,在河流防灾除害中,发挥了重要作用。

       俄罗斯从13世纪开始,开始对水文气象作基本观察。著名的俄罗斯气候学家M.A.沃钩列劳指出,诺夫哥罗德地区编年史的天气记录中,丰富的气象元素出现是可以理解的,因为该市的贸易完全靠河流进行,河流中水量的增减,取决于天气,它对诺夫哥罗德居民的福祉产生严重影响。

       1640年B.Ф.瓦络尼亚在荷兰出版的的《一般地理》一书。这部作品在两个特殊章节里阐述了与水文的有关问题,在俄国引起共鸣。应该指出,最古老的洪水标记是在1641年记录在农庄附近的奥卡地区被发现的。

       18世纪初叶,俄罗斯在各学科取得的成绩,其中包括了水文气象工作的重大进步,为科学院的成立奠定了基础。1725年12月在Ф.x 麦耶尔院士主持下,首次开始终了用仪器观测包括西伯利亚地区在内的气象要素。17 与18世纪农业、工业利用河流的水量更多,人们在开发利用中,开始有计划的观察与探索河流水量变化的水文规律。

 俄罗斯1849年建立了物理观象总台,1924年改名沃伊科夫地球物理观象总台,1934至1940年间出版论文集31期。1941年开始,水文气象总局把此刊物合并起来,分成5个大类集中出版,到了1947年已经出版31期,水文气象总局又决定将合并出版的刊物,从新由各研究单位分别出版。俄罗斯中央高空象台,它的著作集简称为中央高空象台论文集,一般以Tpyды ЦAO相称, 共出版了43期。   

 在俄罗斯,水文与气象的发展一直是密切联系互相促进的,苏联气候学和气象学的创始人之一 A.N. 沃叶意柯夫,同时也被称为是苏联的第一位水文学家。 1884 年他在他的名著《世界气候与俄国气候》一书中,首次提出了河川是气候的产物这一科学论断,他指出,河道是水流冲出来的,而水流是降水所供给的,所以研究水文学,必须首先研究作为水文要素且是气象要素之一的降水现象。水象与气象相联系的媒介是降水与蒸发。1911 年苏联水文学家 Э.M. 奥里杰柯普在他的《河川流域表面蒸发》一书中,进一步发展和改进了 A.N. 沃叶意柯夫关于河川含水量与气候之间的关系的原理,他在研究了西欧地区 50 处河川流域的年平均雨量与年平均蒸发量的资料之后指出,不使用径流的直接观测资料,而只根据降水量及其它气象要素资料,计算各种不同流域的蒸发量和径流量是有可能的。

1893年关于沼泽的水文问题被重视起来,在第二届水利工程师大会上,有人提出,沼泽对玻利西亚地区第聂伯河排水工程的水量产生了不利影响。会上,俄罗斯著名科学家A.F.米德道尔等一大批到会学者支持这种观点。俄罗斯对沼泽深入系统的研究始于近代。俄罗斯是世界上对沼泽研究最多的国家。俄罗斯学者加尔金娜 (Б. А.Гаргцнна) 应用大量航空照片研究沼泽的演变类型; 伊万诺夫 (К.Е.Иваннов) 著有《沼泽水文学》 (1953年) 和《森林区沼泽水文学概论及沼泽地段的水情计算》 (1957年) 等专著。俄罗斯的西伯利亚地区沼泽面积很大,这个沼泽区堆积了地球全部泥炭的40% 。按沼泽土壤中水的来源,沼泽可以分为3种类型: 低位沼泽,由地表水或地下水补给,含有矿物质,又叫富营养沼泽;高位沼泽,由雨水补给而营养贫乏,又叫寡营养沼泽;中位沼泽,由雨水与地表水混合补给,又叫中营养沼泽。按植被生长情况沼泽又可分为草本沼泽、泥炭沼泽和木本沼泽。草本沼泽是典型的低位沼泽,类型多、分布广,常年积水或土壤透湿,以苔草及禾本科植物占优势,几乎全为多年生植物,很多植物具根状茎,常交织很厚的草根层或浮毡层,如芦苇和一些苔草沼泽。泥炭沼泽又称高位沼泽,主要分布在俄罗斯北方针叶林带。沼泽具有湿润气候、净化环境的功能。沼泽具有调节径流的作用,其影响主要是使河流流经沼泽段径流量(水位)季节变化变小,流速变慢,对其下游也有一定影响。但也有一些没有治理的沼泽地区,扩大了地表蒸腾蒸发, 加剧了土地干旱化、盐渍化和风沙化程度, 导致区域环境恶化。使湿地蓄水防旱的功能降低,洪峰流量增加, 旱涝灾害频率加大

       水利属于国家公益事业,又具生产和服务特性,其经济效益受体制、地区、部门、价格政策、居民消费利益等制约。因此在水利工程建设和管理应用中,出现许多难以解决的矛盾、纠纷等问题。俄国最早开始注意这一现象,集中一批专家进行研究,认为这是水利经济范畴的问题,必须合理、科学的对待这一问题,图求以最小的投资获得最大的经济效益和最大的社会效益。为此,水利经济计算技术自19世纪末期开始发展,但在较长时间内多归附于应用水文学与工程水力学。后来在20世纪中叶形成了一门专门学科,推动了径流调节理论的发展。这方面较有代表性的专著是1952年出版的,由C.H.克里茨基与M.φ.明凯里合著的《水利计算》。2014年 公布了新的《水利工程水利计算规范》。此后,由于应用数学、电子计算机技术以及其他有关学科的迅速发展,又在计算理论和实践上取得许多新成就,主要表现为进一步完善了径流调节理论;引入并广泛应用了以径流调节、经济分析为基础的系统分析方法;提出了水库、河道非恒定流及泥沙运动计算方面的许多新解法,包括应用一维明渠非恒定流计算,求解水库调洪、水库回水和河道洪水演进等问题;应用二维、三维水流运动数学模型,求解涉及环境水力学、感潮河段及河网水力学、河流动力学等方面的其他复杂问题。上述成果,在20世纪50年代引入我国后,仍称为《水利计算》。水利计算》的主要内容如

1综合考虑各方面提出的用水、用电、防洪、防凌、排涝、航运、漂木、养殖、卫生和环境保护等要求,结合工程具体条件,选择可能的方案与相应的洪水调节、径流调节方式及采取的有效措施,作为计算的基础

2进行各方案的径流调节计算、水库调洪计算、水能计算、水库回水计算和洪水演进计算;分析工程建成后上下游水位、流量情势的变化;阐明工程效益和多年运行特征;分析工程对环境、生态的影响,并对不利影响提出可能的处理措施

3进行各方案的技术经济评价,确定工程规模及其主要参数与特征值。当工程上下游或同一供水、供电系统中有已建和拟建工程时,需同时对有关工程联合运行方式和规模、参数的影响等问题进行研究

4拟定工程的运行方式,作为工程兴建后制定运行规程及实际运用的依据。

河流泥沙研究主要是认识水流中泥沙运动的规律,河床演变的规律,进而解决水利工程中的泥沙与河床演变等问题。俄罗斯泥沙学科体系始建于20世纪,1971年起,俄罗斯水文气象委员会开始组织河床变化过程的专项观测,侧重研究河流泥沙运动的力学与数学基本理论,在俄罗斯对河床过程(Русловойпроцесс)的研究就是对河床动力学和河床演变的研究,其中包括泥沙沉降特性、泥沙起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流夹沙力、泥沙运动统计理论、异重流运动理论等。在苏联这类的教科书多命名为《河流动力学》。泥沙运动理论, 特别是底沙 ( 推移暨 ) 运动理论的发展 , 和流体力学,特别是环流及旋流理论成为新的重要研究课题,推动了河道演变过程及河道治理,在理论研究上的发展 。泥沙的起动是河床动力学研究的主要课题,泥沙的起动具有随机性, 这是由于床面颗粒的大小、 形状和排列千变万化以及水流的脉动作用的结果,。研究证明,床面颗粒开始运动的临界力,和水流作用在床面上的冲刷力都具有一定统计分布规律,。俄罗斯在水流挟沙力的研究上, 更是成果丰硕, 确立了四种不同的研究方向:

(1) 经验性的或半经验性的水流挟沙力公式。 即通过室内水槽试验, 或则根据野外实测资料, 以经验性的或半经验性的方法, 推导求出水流挟沙力的公式或计算方法。 前者以梅叶彼德为主要代表, 后者以柯尔倍的工作最值得重视。

(2) 把泥沙运动看成是随机过程。 早在三十年代, 爱因斯坦就把概率论的概念引入对泥沙运动的研究, 从而推导出水 流挟沙力公式—床沙质函数。 但是, 这样一个研究方法除了在苏联得到一 些反响以外, 在西方国家, 一直没有受到应有的重视。20世纪70年代以来, 由于在泥沙扩散间题的研究中 需要用到示迹剂, 而示迹顺粒的运动过程则可以更好地用随机过程来说明, 采用这种方法已得出不少重要的成果,才引起世界同行的重视。

(3) 从一般物理学的概念出发。 泥沙运动作为一个物理过程, 自应遵循一般物理学的规律。 泥沙的运动需要能量, 而这个能量归根结底来自水流的势能。 在从势能转化为动能的过程中, 又牵涉到一个效率问题, 正象水电站从水流的势能转化为电能的过程中, 也有一个效率的间题。 从这些原理出发, 拜格诺建立了他的挟沙能力公式`。

4) 从相似律及量纲分析考虑。 根据影响泥沙运动的各种因素, 通过量纲分析, 可以 建立起不同形式的无童纲参数间的关系。事实上, 通过这种分析,可以 看出很多挟沙能力公式间的一致性。目前公认比较可靠的恩格隆一汉森公式, 也是考虑了相似的要求而建立起来的, 其结构形式与拜格诺公式有相似之处。对于河床和河漫滩变形的研究,M.A.维利卡诺夫、B.H.网恰洛夫等十几位科学家,经研究后提出的有关河床过程总规律的研究结论。在1975年至1980年和1981年至1985年期间,有关河床过程的研究,都是俄罗斯科委下达的任务其中水文地貌理论、方法和应用方面的发展分为三个阶段,第一阶段,在H.E.康德拉季耶夫等人研究基础上,分析河床过程的因果关系。第二阶段,进行河床过程的观测与试验。第三阶段,制订标准化规范。在水文学的探索过程中,对河槽演变的研究是揭示河流流量变化,河流水势变化与研究流域自然地理演变的基础.2013年俄罗斯科学院远东分院水生态研究所副所长阿雷 克 谢 · 尼 古 拉 耶 维奇·马奇诺夫教授 出版了《河岸与河床地貌的形成》一书,详细地介绍了黑龙江干流部分河槽演变过程和其影响因素分析。该书从东亚的地区特征出发,对黑龙江(阿穆尔河)河床地貌的形成与河槽演变过程作了详细的说明。全书共分为五章,共172页,附图片44张(9张是实景彩图),并有英语和俄语两版简介与结论,该书对黑龙江河槽演变的研究具有一定的参考价值。

      俄国贝加尔湖位于西西伯利亚南部,湖泊总容积23.6万亿立方米(2015年),最深处达1637米(2015年),是世界第一深湖,也是亚欧大陆最大的淡水湖。俄国学者对贝加尔湖1900年以来水位变化及其原因进行了深入研究,明确指出,俄国贝加尔湖水位变化是湖泊水文过程和水量平衡的动态反映,是湖泊生态环境的重要影响因素。贝加尔湖在自然变化与人类活动的双重影响下,过去100多年,水位表现出较大的年内、年际的变化。贝加尔湖水位变化与入湖径流量变化密切相关,而与贝加尔湖最大支流色楞格河的径流量变化较为一致。气候变暖带来的气温上升和降水减少使得入湖径流量减少,导致贝加尔湖水位下降。人类活动对贝加尔湖水位变化影响表现在两个方面 :一方面,全球变暖条件下,耕地面积增大和灌溉用水增加使得贝加尔湖流域用水增加,入湖径流量减少,导致贝加尔湖水位下降;另一方面,1958年伊尔库茨克水电站投入运营之后,贝加尔湖水位变化受到了安加拉河水位顶托的影响,降低了湖泊水位下降速度。在下游水电站人为调控影响下,贝加尔湖年平均水位升高,年内水位波动幅度增加,年最低和最高水出现日期推迟。地处全球气候与环境变化敏感区的贝加尔湖,其水位变化对湖泊及周边生态环境影响显著。因此,在全球气象变化背景下,探究贝加尔湖的水位变化及影响因素对保护当地生态环境具有重要意义。

       森林与水的相互关系是水文学领域极为重要的研究内容。1905年俄罗斯水文局就森林对河川径流的影响展开了交流,在两种截然不同的观点争论中,绝大多数学者从观测和研究结果认为,森林对河川径流能起到意想不到的调节作用,增加了干旱枯水期的水份和河川流量,降低了多雨汛期的洪峰流量与洪水总量。森林变化对水文循环的影响也必须考虑森林砍伐与森林恢复对水文情势的影响两个方面。森林变化对流域蒸发的影响,决定了流域的土壤水文特性,这是认识森林对水文影响的关键。著名水文学家杜库治也夫进行森林水文学研究工作,到今年为止已满67年。多年的实验证实了杜漳洽也夫的关于营造防护林带可以防早的观点,65年的水文观测工作 ( 1957年为止) 是俄罗斯,也是欧洲唯一的,又是最早的长期试验, 因此其结论具有极高的科学与实践价值。林带风速较草原上降低40-50%,雪水储藏量也校草原增加三倍。护田林带的营造在64年左右能减少地表侄径流(其程度取决于集水区植林面积)。 辽阔草原上季水量流走60-62 % (某些年份流走96%), 但在带状肥沃地区, 植林面积仅 6%的情况下, 雨水仅流走35%, 较前者小43%,如植木彻面占18 %, 仅流走雨水14%,较前者小75% 。林带内土凝吸水力极大, 在未施行草田轮作制的田间 (1937-1941),一平方米吸水21升, , 林带 吸水 387 升, 几乎大 20 倍。 草田轮作制的田间(1941-1948),一平方米吸水59升, 林带吸水量取决于林带的宽度,平均为296-600升。根据 56 年以来的试验, 得出了多年来地下水位变化的曲线。 曲楼呈铃形, 最低点为干旱年, 最高点为潮湿年, 它客观地反映出当地的气候特征, 许多年水位不因林带而降低, 但仍又变化。据调查,1892年水位为178.66米,多年平均水位为180.55米,最干早的1946年的水位为180.35米,总的说来水位提高了。 井由此得出了水位周期变化规律, 周期为11.2年,,这与其他自然周期,特别与太阳活劫周期相同, 这使我们完全可以预测地下水位的变化。林带内水位下降情况逐渐变慢, 每周期内最高水位下降周期, 初为 3 年,以后为 6 年、10年、1 2年。 这说明水份的变化,给带状肥沃地区的改良创造了极为有利的条件。

1903年1月统计,在俄罗斯欧亚内河航道上,有527个测站,其中一类测站265个,二类测站262个。1904年在两个地点安装了自动水文记录仪和测光仪。俄罗斯水文要素测量采用了航测、巡测及自动定点观测三种方法,这些方法及相应技术设备的使用,能够大大提高水文信息的完整性和可靠性。1901-1910年俄罗斯对河川流量测验进行了研究。1903-1904年基于在维亚佐夫斯卡亚水文站测验的经验,朱可夫斯基提出了“关于测量大型明渠中水流速度和流量的方法”。1907年以来,俄罗斯著名水文学家N.P.鲁兹列夫斯基等人对阿穆尔(即黑龙江)航道以及远东河流进行大量的工作。1912年前后,水文站流量测验进步很大,已经开始测量测流断面各垂线的水深,浮标测流更加完善。同时开始绘制水位-流量关系曲线,以水位推算流量。同时在水位站采集水样进行水化学分析。D.A.索科洛夫斯基与D.L.寇谢林在水文的理论、方法和实践方面,做出了许多重大贡献,推动了俄罗斯水文学的发展,1915年俄国政府对他们予以表彰和奖励。

       俄国第一次世界大战以前,为了农业发展需要,开展了一些水文工作,农林部土地改进司下面设置了专门的水文科,在一些小河流上建立了小规模的水位观测站。在苏联以前的俄国,水文工作非常分散,各隶属于航运部、交通部、农业部下面几个部门,从事一点零星而缺乏系统的水文工作。

       召开全俄罗斯水文代表大会是最高级,最直接,最有效是水文科技交流方式。1924年5月7日至14日召开了第一届俄罗斯水文代表大会。415名代表与会,宣读304份报告,报告涉及陆地水文学、海洋学、地下水,水文地质、水生物学、水力学等领域。第二届于1928年4月20日至27日召开,会上听取了343个报告,对径流计算方面的研究,其中包括河流水位参数方法予以很大关注。对进一步发展水文控制网、水文测验工作方法、建立水册和出版水文整编资料等给于了足够的重视。并提出,筹建瓦尔达依水文实验站。第三届1957年10月7日至17日召开,到会代表1260人,其中外国代表35人。会上听取了427个报告,主要讨论陆地水文学问题,把水文地质学、海洋学、水生物学等割裂出去。 大会期间组织一个展览会,展出1341件展品。大会通过了进一步发展野外和试验室工作的决议,并建议对设计中使用的水文情况各要素的计算方法进行检查与核准。第四届1973年10月9日至13日召开,大会代表1386人,其中外国代表40人。会上听取了471个报告。大会交流了水平衡与径流计算、水利中的水文问题、水文预报、地表水与地下水电相互作用、湖泊、水库与河口水文学、水质及其保护的科学基础、河床过程、水文测验和水文计算、水文物理等课题。大会决议中,特别强调预测水和在水利平衡领域开展研究的必要性。对于在天然和试验室条件下研究模拟的理论与方法问题予以了极大的重视。第五届1986年10月20日至24日召开。这次大会宣读了11个总报告,小组会上又宣读了530个报告,其中涉及水资源和水平衡、水文观测系统和水册、水利设施的水文论证、水质和水保的科学基础、水文计算的理论与方法、水文预报和危险水文现象预测、湖泊与水库水文、河川过程和泥沙。大会建议,继续对这些课题进行深入研究。在各次大会上,对水文学各不同发展阶段面临的迫切问题进行交流讨论,会后均印发了论文集。1961年 4 月在布达佩斯召开了水文预报国际代表会议, 参加会议的国家有奥地利、匈亚利、德意志民主共和国、 荷兰、 波兰、、 苏联、 捷克、 南斯拉失。会议听取并讨论了苏联加里宁基于不稳定流近似计算的径流预报等5个主要报告。加里宁的预报方法得到与会者称赞,并广泛被东欧一些国家采用。2014年7月7日在俄罗斯圣彼得堡举行的第七届全俄气象大会,纪念俄罗斯联邦水文气象和环境监测局成立180周年活动。世界气象组织副秘书长耶利米·伦戈萨(Jeremiah Lengoasa)以及保加利亚、白俄罗斯等国代表在大会开幕式致贺辞,芬兰、印度等11个国家向大会发来贺电。第七届全俄气象大会的内容包括气象基础科研、气象及气候变化对水文、环境,植被等影响的研究、气象观测和信息技术的现代化综合发展、天气和气候服务等10个科目。苏联水文气象科研中心学术委员会会议于 1981年 l 月 5 日至 9 日召开, 会上对 1978年一1980年期间,研究所科学工作进行了总结。 在召开全体会议之前多次举行了分组会议, 在这些分组会 议上,与会者听取 了40 多个报告。苏联科学院通讯院士 叶· 恩· 勃利诺娃 ( E.H.Блинова) 在会上作了报告, 深入分析了水文气象要素的流体动力学长期预报的方法, 该方法 是 以 更详尽地论述辐射热流为根据的。什· 阿· 穆萨耶梁 (IL.A.M MycaeлЯн)和 符·颇· 萨道科夫(В. П. Садоков)的报告,在扩大关于海洋和大气状况的情报交流的基础上,论述了长期予报方法的改进, 他们提出的基本理论,使非绝热因素渗透到最简单的大气和海洋的热力学模型中去,,探讨了改进中间对流层月平均温度的分析方法和绝热予报的可能性, 指出了’ 在长期天气预报课题中渐近方的发展前景。斯· 阿· 马施柯维奇 (C.A.MaшkoBNч) 和 依·符· 特罗斯尼科夫 (N.B.Tросников)介绍了关于大气总循环的有限差数和波谱模型的数值试验成果。恩. 伊· 兹维列夫作了有关每月夭气预报图绘制方法的报告,这种方法是建立庄下垫面与大气的热交换和大气总循环实实验规律基础上的。德· 阿· 彼季的报告介绍了旨在探讨季节天气预报方法的原理与这方面的研究成果,提出了确定季节界限并判明未来季节的预报方法, 研究出用于西伯利亚和远东地区寒冷季节预报气温异常的统计方法。恩· 阿· 巴格罗夫的报告探讨了苏联境内大气循环的非正常变化,发现了温度和降水的大规模异常, 分析了它们的待点及其产生的条件。阿· 阿· 瓦西里耶夫 、克· 格· 阿勃拉穆维奇和恩·普· 沙 基纳 的报告,介绍了持殊现象预报图的半自动化计算方法, 研 究 了大气锋面湍 流层和 对流带 的 发生过程,得出了预报结冰的更加精确的统计关系。符· 德· 茹 巴 诺夫 、 尤· 克· 费多 罗夫和恩· 阿· 谢 斯塔柯娃介绍 了为自功化预报飞机降落条件而建立情报系统的基本情况。耶· 斯·乌拉 诺夫的报告深入探讨主要经济区粮食作物收成顶预报方法,并介绍了编写《农业气象预报指南》的过程。耶·格·波波夫和 普·尤·哈尔 钦 科的报告,阐述 了维柳伊斯克水库来水量的更准确的计算方法。出席这次会议的有全苏水文气象情报科研所世界数据中心、全苏农业气象科学研究所、远东科学研究所、地球 物理研究所、 中央高空观测台等科研单位的专家学者。

       俄罗斯与中国的规模化科技交流起始于世纪50年代,新中国初期在苏联学习后回国的留学生、陈家琦、张有实、叶秉如、刘昌明、稀殿纲等,把在俄罗斯学到的水文知识与水文科技带回中国,在水文站网规划与建设、水文测验、资料整编、水文计算、水文预报、水文实验站建立等方面发挥了“穿针引线”的作用。大批苏联水文水利专家1960年以前来中国支援建设,传播了高新技术,带来了丰富经验,提供了先进设备,并未中国培养了大批人才。1991年 11 月俄罗斯国立水文研究所付所长 G·s 克林博士一行,到南京水利水文自动化研究所访问,双方签订了友好合作协定。根据双方商定, 南京水利水文自动化研究所派遣付所长丁明云和杨汉塘组团于1993年7月赴俄罗斯,进行了学术 和技术交流。俄罗斯国立水文研究所仪器研究室主任 K·A·尤费特作了新仪器研制情况的报告, 并着重介绍了动船法侧流、电波流速仪和雷达冰厚仪三种仪器 系统 的研制过程, 工作原理, 野外试验, 以及与国际上同类型仪器的比较。中国同行还参观了俄罗斯国立水文研究所圣· 彼得堡本部和依里秋瓦实验基地与附属工厂。为促进气象干部培训学院的能力建设,交流气象教育培训的经验,进一步讨论气象干部培训学院和俄罗斯国立水文气象大学(RSHU)及WMO区域培训中心(RTC)的合作事宜,中国气象局气象干部培训学院培训发展部,于2012年3月17-22日赴俄罗斯圣彼得堡,对RSHU进行了短期访问,就水文气象培训和有关课题研究进行了广泛的交流。2007年12月14-30日,以辽宁省人工影响天气办公室主任班显秀为团长的辽宁省气象局代表团一行5人,赴俄罗斯进行了为期17天的人工影响天气技术短期培训,学习和了解俄罗斯在人工影响天气方面的先进技术和组织管理经验。该项目为国家外专局项目,培训接待方为圣彼得堡的俄罗斯国家水文气象大学(PTTMY)。培训内容主要包括人工防雹技术、人工增雨技术及人工消雨工作介绍,培训方式为听取具有国际认证的专家教师进行的专题讲座。代表团在俄期间还参观了圣彼得堡水文气象局。为促进培训中心的能力建设,交流气象水文教育培训经验,应俄罗斯联邦水文气象和环境监测局的邀请,以中国气象局培训中心主任高学浩为团长的中国气象局培训中心代表团一行4人,于2008年4月21~26日对俄罗斯水文气象及环境监测局(Roshydromet)及世界气象组织(WMO)俄罗斯区域培训中心(RTC)进行了工作访问,本次访问的任务是了解俄罗斯气象业务及气象教育培训的工作情况,签署中俄气象教育培训合作计划。2012年以来,《中国水利》杂志符合俄罗斯《文摘杂志》数据库收录的要求,正式被俄罗斯《文摘杂志》数据库收录。《中国水利》杂志刊载文章的被引用率逐年大幅度增多,在国内外的影响力日益提高,除了俄罗斯外,还被多家国内外的数据库收录。这几年来,《中国水利》杂志不断创新,在选题策划和文章筛选上下工夫,注重了政策为导向,以科技为支撑,以市场为基础,全面反映水利改革与发展的各个方面,确保内容的权威性、前瞻性、系统性、可读性。2015年6月俄罗斯水文气象中心代表团一行4人访问中国气象局数值预报中心。双方专家就数值预报业务和研发工作展开了深入交流,在全球和区域集合预报等数值模式系统的研发进展、应用技术、预报检验等方面进行了探讨,并对未来发展方向和合作建议达成了共识。作为世界气象组织灾害性天气预报示范项目(SWFDP)中亚示范项目的共同参加者,中国气象局分享了在东南亚区域实施的经验。同为世界气象组织核应急响应的区域中心,双方交流了核应急响应技术和平台建设方面的工作。2019年是中俄建交70周年。70年来,中俄合作日益显现出强大的内生动力,促进包括水文气象在内的多项事业共同发展。多年来,中俄双边气象科技合作取得显著成就。双方通过共享气象科技发展的成果、经验和理念,促进两国气象事业发展,提高了为两国经济社会发展和人民安全福祉服务的能力。随着两国友好关系的加深,中俄在气象领域的合作不断深入拓宽。两国在政府层面设立有俄中发展与气候变化联络组,每年举行一次会议。随着双方合作需求的不断增长,气象卫星、卫星气象、空间天气、气象雷达以及气候服务等成为双方合作新的增长点。2013年3月18日,在《中俄气象科技合作备忘录》签署20周年纪念会上,俄罗斯水文气象与环境监测局局长弗罗洛夫说:“中俄两国气象部门有着共同的发展目标,致力于让人民生活更加安全、经济发展更加快速,而两国气象科技合作历史悠久、成效显著,树立了气象国际合作的典范,这正是建立在两国高层密切交往和互利互信的基础上。”在应对气候变化方面,中俄两国展开了深入而广泛的合作。在2010年波恩气候大会期间,俄罗斯总统气候问题特别代表亚历山大·贝德里斯基表示,在俄罗斯有这样一个共识,“在气候问题上必须与中国合作”。中俄双方气象部门正式建立合作关系以来,已召开了9次气象科技合作双边会议,开展了160项合作活动。今后,中俄两国将在政府确定的中俄战略协作伙伴关系框架内进一步推进两国双边气象科技合作,将人工影响天气、农业气象、气象观测技术和装备、极地和高原气象、天气气候预报预测、气象卫星、卫星气象及空间天气、气象信息交流、大气环境、气象培训、邻近地区气象部门的合作列入未来双边合作领域;进一步加强在世界气象组织、联合国政府间气候变化专门委员会等多边框架下,有关全球或区域性重大国际科技合作计划的沟通协调和有序互动,努力构建双方业务、科研、培训机构之间长期稳定的交流合作关系。

       俄罗斯国立水文研究所(PΓH)是俄罗斯最高的水文专业研究机构, 创立1919年10月。 它从事水文、水工及水文仪器装备等的研究。历史悠久, 是世界上著名的研究所, 该所拥有一批相当有影响的科学家, 设有二十多个研究室,, 全所共有一千多人,拥有两个水文仪器生产和试验基地。俄罗斯国立水文研究所包括了水文工作的所有领域,其中有江河水文、湖泊水文、海洋水文、地下水文、沼泽水文,水文测验、水文物理、水流理论等。当时主要的研究课题是,天然水的各种形态;水文学理论;水文学的研究方法及步骤;有关水利对象和水循环以及水平衡等。各研究方面均取得了一些可喜的成果。后来它的名称改为苏联国立水文研究所。苏联国立水文研究所在1926-1991年期间又改称列宁格勒苏联国立水文研究所,因在第二次世界大战中有功,被命名为苏联红旗国立水文研究所。苏联解体之后1992年又改为俄罗斯国立水文研究所。该所目前的的基本任务是:研究陆地水文现象及其形成过程;研究水文情势和水平衡,以及完善对河流、湖泊、水库、沼泽等水情、冰情、水化学及其他要素的调查、计算、预报的理论与方法;制定水文调查和水文站网规划及科学研究规划;收集并整理、储存全俄水文资料;进行国际合作,就共同关心的水文问题开展交流等。

       俄罗斯在冰川学的研究中,不断应用新技术,促进了物理冰川学的发展。如研究冰盖深钻孔中的冰岩芯,为恢复古气候提供了可靠的依据,并发展了同位素冰川学;应用雷达技术测量冰盖厚度;卫星影像对冰雪的监测;遥测技术纪录冰川范围和时间等。俄罗斯水文工作的另一个重点就是全国水文站网的规划,水文研究所在水文计算与分析精度要求下,提出了基本水文站网布设的直线原则和区域原则,将站网分为基本站、专用站、临时站三种。基本站又分为三类, 第一类为基本水情站, 是为进行水文情报和水资源研究所需要的测站,对一个最优基本水情站来说, 小河站数目前不少于总站数的 50 一70 %。 第二类为基本预报站,对水文预报提供有关资料。 第三类为基本水管理站, 为水资源管理目的而专设, 主要为航运、水库运行、灌溉及大工业中心服务。考虑到全国水资源规划的需要,所有的站网应全部划归国家水文机构, 受其统一管理或监督。俄罗斯颁布的“站网规划原则的几个间题”中指出: 就一个地区来说,可根据人类活动对径流影响程度, 定期对站网进行调整。如分为无人类活动影响、影响小比较容易还原的地区测站 , 影响很大, 改变了河川径流,而且已经无法还原的地区测站。 而后一种情况的测站, 实际上已属于水管理站网所有。

       关于河流冰情的研究,绝对不能不提到一位著名学者道列奥尼德·德米特里耶维奇·道尔古辛教授。他既是俄国最著名的冰情研究权威,又是新中国冰川研究的“启蒙者”。1937年他毕业于莫斯科教育学院地理系,1939年开始工作,1940年考入莫斯科国立大学地理学院读研究生3年。道尔古辛教授在前苏联和俄罗斯的冰川学业务中,始终活跃在勘察、分析、研究,交流等多个阶段,成果丰硕,影响极大。他是一个强手,也是一位英雄。第二次世界大战,他中断手中工作,毅然参加苏联红军,拿起武器反击德国侵略者,因战功卓著而荣获卫国战争一级勋章及“英勇”奖章。1958-1959年,根据苏联科学院和中国科学院达成的协议,道尔古辛教授参加了由中国施雅风教授组织的中国冰川考察队,进行指导祁连山和天山的冰川和积雪研究,并帮助培训了中国的冰川学人才。

 十月革命胜利不久,大约在1919至1920年期间,苏联欧洲部分有1072个水文气象站停止了观测,西伯利亚地区有461个测站无法维护。1921年6月,苏维埃政府颁布了由列宁签署的法令,组建俄罗斯水文气象局,首先编制了河流水利资源参考手册。 1921至1929年苏联各加盟共和国也先后建立了类似的水文气象机构。1929年8月俄罗斯水文气象局改为苏联水文气象局,1933年又改为苏联水文气象总局,统一管理全国水文气象工作。

1920年以后随着俄罗斯经济,特别是贸易的迅速发展,河流航运的重要性被提到日程上来。俄罗斯政府要求水文研究所集中精力研究河流冰冻问题,就河流结冰理论以及各年年内结冰规律、结冰开始时间、开河时间的规律性及其机制等课题进行攻关,取得了很多成果。

1922年高级技术学院在俄罗斯首次开设了水文方面的专业课程,1923年出现了第一本水文教科书。1930年成立了水文气象学院,下设水文系,讲授的课程包括水文测验、水文化学、河海地形、普通水文学、河川水文学、湖泊水文学、海洋水文学、地下水文学、沼泽水文学、水文预报等。

 俄罗斯水文气象教育方面,在世界上处于领先地位。俄罗斯高级水文人才培养工作已极长的历史。在俄罗斯有两所著名的水文高等学府,即列宁水文气象学院和敖德萨水文气象学院。最有名的当属后来成立的俄罗斯国立水文气象大学。它成立于1930年,是以莫斯科大学物理系为基础建立起来的莫斯科水文气象学院,二战以后学院迁到了圣彼得堡。学院是世界上第一个水文气象方面的高等学府。90多年来,大学培养了超过2万多名专业人才。大学下设5个主要科系,即气象系、水文系、海洋系、生态和环境物理系、经济和人文系。本科学历4年,毕业后授予学士学位。学习的主要课程有社会经济学、高等数学、高等物理、理论力学、电子计算机、软件编程、电子学基础、测量学、水文测验、水文计算、水文预报、河床动力学、水文地质、水力学、水利经济、水文实验模拟。气象学、海洋学、生态及环境利用。硕士研究生,学历2年,主要课程有农业气象学、水文学信息系统、水文预报、水库水文学、水资源合理利用及保护。科学副博士研究生,学历3年。以大量阅读文献,了解俄罗斯当前先进研成果,进行专业课题的研究。科学博士研究生,学历3年。以大量阅读文献,了解当前世界先进科研成果,进行更高级的专业课题研究。除了俄罗斯国立水文气象大学,在俄国还有很多水文气象中等专业学校。前俄罗斯教育部长(1998~2004年)、现任俄罗斯人民友谊大学校长、俄罗斯科学院院士弗拉基米尔·菲利波夫(Vladimir Filippov)指出,我们需要做的不是取消副博士或博士学位,而是使我们的副博士文凭最终获得承认,并在事实以及法律上等同于国外的博士文凭。这样看来,俄罗斯的博士就相当于西方国家的博士后了。

       20世纪30年代开始,苏联对于大流域和小流域河流的设计洪水,分别采用频率分析计算和合理化公式以及由降水量通过产流和汇流方法加以解决。其中А.П. 阿列克谢耶夫在洪水理论、技术以及计算方法的研究和应用方面,做出了很大的贡献。俄罗斯一向沿用统计法估计设计洪水,并以设计洪水过程线作为大中型水库的防洪安全设计的依据。前苏联学者克里茨基和闵开里在20世纪30年代提出了克里茨基一闵开里分布。他们认为,河川径流特征值一般不会降到零,更不会小于零,故应以零为下限。又考虑到部分俄罗斯河流的Cs/Cv <2(此处Cs为洪峰偏态系数,Cv为洪峰变差系数),如采用皮尔逊Ⅲ型,则下限小于零,显然不合理。于是,他们从Cs/Cv =2的皮尔逊Ⅲ型频率曲线出发,经过幂函数转换得到新的洪峰频率曲线。俄罗斯在水文研究方面,这个时期仍然是以研究洪水计算为主 , 并且由于河川水力学的发展 , 在径流理论方面也获得了新的进展。例如雄立康藉夫 , 斯立布内等水文学者均在洪水理论方面有着卓越的贡献。为配合大型水利工程设计和管理 , 在洪水和径流计算应用方面 , 提出了有效的一套方法。

       基流分割是推求净雨的重要方法,也是研究是水文计算中的重点和难点之一。20世纪30年代,俄罗斯对基流分割进行探索,但一直以来在其概念与方法上都缺乏统一的标准。基流一般指来源于地下水或地面入渗形成的地下径流。目前,主流的基流分割方法中的所谓基流,是由本次降雨形成的地下径流和深层基流两部分组成,在对多年流量过程进行基流分割时,水平线分割法一般选取多个水文年为代表年份,逐年绘制逐日平均流量过程线,以枯季(3个月) 月均流量的最小值作为基准,进行基流分割,斜直线分割法是在逐日河川径流过程线上,找到洪峰起涨点与退水段转折点(又称拐点) ,将两点以直线相连。对于凌汛期及多次洪水过程,需作分段分割,斜直线以下为汛期基流量,与枯季径流量相加为河川基流量. 一般来说,洪峰起涨点较明显和容易确定,而退水段转点则需借助预先制作的综合退水曲线进行判别。综合退水曲线的制作是摘录、点绘一组无降水影响河川径流的退水曲线,水平移动退水曲线,使各个退水段尾部重合,绘制这组退水曲线的外包线即为综合退水曲线。综合退水曲线的制作比较复杂,用手工方法作图计算费时,工作效率低. 为了提高计算速度,又能达到工程规划设计对精度的要求,许多学者用计算机来辅助分割基流。

       20世纪30年代受地理水文的影响,苏联逐渐形成一门水文基础学科《陆地水文学》,它研究的主要对象是大陆地表水,重点是河流水文学,主要内容包括河流与流域的主要特征;探索河川径流形成过程的基本规律;分析影响河川径流的基本因素;研究河流水情变化的基本特点;研究河流泥沙运动与河床演变的一般特性;探讨水循环、水平衡的基础知识;探讨湖泊、水库、沼泽、冰川、河口等水体的水文特征。苏联奥基耶夫斯基1954年出版的《陆地水文学》被翻译成中文,作为我国大学第一批水文专业本科的教材,起到了水文启蒙的作用。

       1933年苏联着手建立了瓦尔达依水文科学研究实验站,1934年基本建成。水文实验研究的任务主要是,研究天然条件下和人类活动影响下水文现象的物理机制以及各种水文要素之间的相互联系;研究现时水文学理论和应用中有待认识和解决的问题;检验已有的理论和方法。水文实验研究内容可分为径流形成过程的研究,包括降水、蒸散发、降雨径流关系、径流过程、土壤水及地下水动态的研究;为环境保护服务的水化学平衡和植物生态实验研究;为水资源评价,为农田、森林、草原、都市建设和为水土保持服务,对不同自然地理条件和人类活动影响下的水文规律的实验研究;干旱半地区、干旱地区、灌溉地区、内陆河川地区以及某些特殊地区(如岩溶、冰川、冻土地区)和特殊径流形式(如泥石流)的水文实验研究等。各种水文要素的测验方法和仪器设备研究也是重要内容。以上各种类型的水文实验研究,主要通过自然和人工模拟进行,前者如代表性流域、实验流域、各种试验场等; 后者如人造的集水区、人工坡面等。这两者是相辅相成的。例如在径流实验中,一方面由代表流域作长期系统观测,又由实验流域作有控制的对比,不断反复的试验,有时仍难以达到目的,还必须利用条件更概化和单一的径流试验场、蒸发实验、人工模型等,在野外或实验室内,用可以控制的人工降雨或人工气候条件,对个别水文因素作进一步的实验和分析。1956年瓦尔达依实验站又承担了放肘性元紊及雷达在水文上应用研究。这些任务在瓦尔达依实验取得成功后,提出了水文测验中应用雷达技术进行定量降水量估算的两种方法,即提出了利用调频连续波和脉冲体制的应用原理进行水位测量。在流量测量方面,总结了点流速测量、断面测量等雷达的施测和计算方法。到1988年为止,俄罗斯水量平衡为主的水文实验站,共 有15 个, 其中以瓦尔达依水文实验站最大, 观测项目最全, 是全苏野外水文实验研究中心。水文实验站的资料在研究径流形成、水文计算及水文预报方法、河道侵蚀、水的透明度及含沙量、人类活动对水文规律影响等方面都发挥了重要作用。由此可见,要解决现代水文学的问题, 必须建设新技术装备实验站, 并要不断提高工作人员的技术水平。

        由于受到瓦尔达依水文科学研究实验站的启发,我国水文实验研究始于20世纪50年代,首先从径流试验开始,逐步配套完善,各种实验站应运而生,最著名的有安徽滁州水文实验基地、四川凯江水文实验基地和四川峨嵋大型室内水文实验系统。

       1935年苏联М.А.韦利卡诺夫从水流连续方程出发,在等流时线概念基础上导出径流成因公式。这一公式表达了流域线性汇流系统中,流域入流、汇流(以汇流曲线推求)、出流三者间的定量关系,综合反映了产流、汇流过程的有机组合。

       1936年苏联开始以水文年鉴的方式刊印逐年水文资料。之后,又绘制了各种水文特征值的等值线图,方便服务于中小型水利水电工程的规划与设计。1931至1940年编制了俄罗斯第一部水册,刊印的资料只有地表水特性与水资源有关的资料,1973刊发第二部水册,包含地表水有关资料。1977年重新编制水册工作,正式组建具有现代手段的水册自动化信息系统,电子计算机在其中发挥了巨大的作用。1985年第一期俄罗斯水册自动化信息系统交付使用后,向前迈进了一大步,但收集的资料仍不够齐全,第二期水册内容充实了很多。

       1936年以后,国立水文研究所进行了改组,一些不属于河流学、湖泊学和沼泽学的内容,例如水生物学等,被分割出去,地下水课题研究也划归地质部门。俄罗斯的水文观测组织基本上可分为三类: 国家水文气象委员会所属的站网,负责地表水的观测和统计工作; 地质部所属的站网负责地下水的观测和统计工作;水利部所属的站网负责水利设施中水体的观测和统计工作。这三个部门的水文站网在业务上统一接受国家水资源系统的指导。苏联的水文观测网是一个庞大的多功能的信息系统。

       水文学的地理方向源出于俄罗斯,已有百年历史。M.N.里沃维奇所著《俄罗斯水文学地理方向》,出现于19世纪,还有很多学者同时提出,水文学的地理方向。并指出其标志是,第一,土壤在水文过程中的重要作用被揭示出来,第二,六要素水平衡方程的建立和应用,第三,径流和水平衡地理分区规律的发现。俄罗斯水文学的奠基人B.Γ.格鲁什科夫也是水文学地理方向的创始人。他1936左右首次把天然水体看成是地理环境的一部分,从自然地理各要素的相互联系,相互制约中去探讨水文现象过程中的因果关系和时空变化的规律。苏联国立日丹诺夫大学教授Л.К.达维道夫于撰写了《苏联当代水文地理》专著。分两卷分别于1953年和1955年由苏联国立列宁格勒大学出版社出版。本书中译本除作者自序、中译本序、原序外,将俄文版的两卷合成1册,约27万字,1958年由中国科学出版社出版。

       水化学是近数十年成长起来的一門水文重要分支学科,苏联及一些科学技术比較发达的国家,在水化学研究方面,已取得了显著的成就。苏联水文气象局在 1936到1938年间,开始在全国主要河流上,长期定位的进行水化学观测 。 1938年苏联科学院水化学研究所正式成立 在该所主持下,出版了水化学学术期刊 。河流水化学研究中,水质分析以及测定技术是其基本内容。不仅分析河水 、 地下水 、 湖水 、 矿泉水,还要分析雨水 、雪水 、土壤水等众多方面,另外还要分析水中的主要离子和溶解气体。近年来还特别强稠生物原生质 、微量元素 、放射性元素以及污染有毒物质的分析苏联时期有不少水化学家,专门从事水质分析测定技术方面的研究,并取得了一定的成就,多次出版天然水分析方法论文集 H. Γ.费申柯、H.B.波奇柯夫、A.Π.布拉夫斯基等人对齐姆良、卡霍夫、古比雪夫 等水库的研究表明,水库的含盐量并非是一直增加的, 它随水库调节具有周期性的变化,因而认为拟定合理的调节方案, 可以人为的控制水质变化。俄罗斯从1976年开始,利用电子计算机计算结果,发布地表水水质年鉴,从1983年起出版水质手册。

       水平衡定量的揭示和反映了自然界水循环的规律和气候因素与下垫面相互作用的结果,它同热量平衡一 起, 是研究流域水文气象规律的物理基础。也是科学评价水资源的理论和基本的计算方法依据。近几十年来, 俄罗斯对水平衡作了广泛的研究。20世纪40年代以来,就研究范围而言,有世界水平衡,北半球水平衡,各种流域水平衡。就地貌条件而论,有山区水平衡,平原区水平衡,就水体而论,有海洋、河川、湖泊、沼泽、冰川等不同水体的水平衡。以时段长短而论,有多年、一年、汛期、非汛期、季、月、旬、日乃至瞬时的水平衡。其中弗.叶.沃多格列夫斯基和奥.伊.克列斯托夫斯基,根据研究面积的大小,复杂程度,农耕地的多少,对水库和湖泊等各种不同的水量平衡关系进行了卓有成效的研究。水平衡有关成果广泛应用于以下几个方面:

    1 对水资源以及人类活动对水循环的影响的分析计算;

    2 拟定径流计算与水文预报的方法,并进行分析计算;

    3 拟定农业气象和农田灌溉预报方法并进行分析计算;

    4 建立水量平衡与河川径流形成的数学模式。

德列伊也尔、契尔诺卡耶夫等学者,根据水量平衡要素图,对1400个流域资料计算分析,揭示了北半球水平衡的特点及规律。г. Я.卡拉琴科、г. M.尼古拉耶娃利用热带气象站网资料,对热带地区水平衡进行了研究,明确指出,地区自然景观与气候、地形、土植被、水文地质结构关系密切。俄罗斯科学院地理研究所,制作了数理方程系统和水资源结构图,揭示了水、土壤、大气之间的相互关系。г.п.列夫切克对灌溉回归水提出了根据水量平衡方程确定回归水的数量。

      1941年6月,俄罗斯水文气象总局已经拥有3947个气象站,190个探空站,240个航空气象站,4463个水文观测站。这一时期,水文气象总局拥有3万名水文气象工作者,其中受过水文气象高等教育的人为3500人,占职工的12% 。据1986年统计,俄罗斯基本站网河流观测站6306处,湖泊水库观测站784处,俄罗斯江河江河水文基本站网密度为3350平方公里1处。

       早在20世纪以前, 俄国就发现了水文预报对国民经济的重要性和水文预报在技术上的可能性。1881 年,卓越的俄罗斯学者 A·H· 沃耶依科夫, 在他的“俄罗斯的河流”报告中最先发表了春汛值预报的设想 。苏推埃时代的水文预报发展速度逐步加快。1919 至1929年期间,水文研究工作是由各个部部门独立进行的,发布预报的地区及次数有限。但是由于这时期的B.H.列别捷夫、A.B.奥格耶夫斯基等关于与水文预报有关的著作刊布,奠定了春汛时期预报方法的基础,对于这个时期以及以后的水文预报发展具有重大的意义。由1941年开始实施的水文预报准确性统计与评定方法, 对于改进水文预报服务具有极其重大的意义,它提高了水文预报的精度和预见期。1930至1943年,由于工业、运输、农业等发展的需要,提高了水文预报的服务效率,水文气象研机构和水文预报的服务机构合井一起。俄罗斯水文预报服务系统,是由全国各地区水文气象与自然环境监督局组成,它向地方政府提供水文预报,水文情报网由约4000各水文和水位站组成。1985年俄罗斯为520条河流沿岸的1000各城镇发布了最高洪水位预报。农业方面,提供水量预报位农田灌溉服务,分析俄罗斯长期径流预报的精度,可以看出,在草原和森林草原地区,预报精度较高。从整个预报精度来看,80%的预报误差小于实测值的20% ,同样保证率(80%或90%)的气候预报误差,预报出来的要小一倍。由于水文气象时空分布的复杂性,从而在在研究预报方法时,不得不把流域和河槽的各种过程简化预报方法大致可分为几类,第一类根据水动力学制定预报方法;第二类根据径流形成规律制定预报方法;这类方法可用图解方法表示,也可建数学模型。第三类是春汛预报方法;第四类冰清短期预报方法;第五类根据大气环流,进行长期预报方法。在短期预报方面,Γ.П.加里宁所创的考虑河流槽蓄为基础的预报方法,起了重大的作用。在这一时期,A.B. 奥格耶夫斯基提出和完善了他的径流成因理论。由于B.H.库捷林、A.H.苏波金、M.H.古列稚契等人的研究, 枯水径流的形成理论大大向前推进了一 步,这就为枯水径流预报定了基础。近年来, 正在根据天气和气象条件的不同性质, 进行河流水量预报方法研究, П.A. 推捷里斯提出的气压循环支配期的特征,在预报中日益获得广泛的应用。1943年以前几年,俄罗斯水文预报已有显著发展,水文预报种类包括融雪径流预报、暴雨洪水预报、枯水预报、年径流及其季、月、旬预报、多年水情变化预报、冰情预报等预报等9个项目。每年公布大约6万5千次以上的预报。二维降雨径流模型由E.г.波波夫和H.A.特鲁比欣于上世纪80年代初提出,模型分为产流模型和汇流模型两部分与以前相比,预报精度提高很多。

       1978年3月,苏联水文气象总局改组为苏联水文气象和自然环境监督委员会,成为苏联组织和领导全国水文气象和自然环境监督工作的主要机构。与以前苏联水文气象总局比较,其业务方针、组织机构等各方面都发生了相应的变化。它的业务方针是收集自然环境情报,并用这些情报向国民经济各部门提供服务,以减少由不利水文气象条件造成的损失,克服人类活动对周围自然环境的不利影响,以及有目的地改造自然环境。它的主要任务是:

1)组织全国自然环境状况观测和监督活动;

2)监督执行水域和空域保护法,最大程度提高工业中心和其他城市对地域和空域的利用效率;

3)向国民经济各部门提供当前和未来自然环境状况的情报与产生灾害性的水文气象现预报资料;

4)通过水利资源调查来统计水利资源开发利用的数据;

5)建立自然环境资料库。

       二次大战后,俄罗斯对缺乏水文资料地区水文计算和水文预报作为重点课题加以攻关,发明了由雨量间接推算方法、小流域合理化计算方法,等值线图方法等技术途径,广泛用于水利工程的规划和设计。1983年颁布的有关《计算水文特性的建筑规范和法规》吸取了许多设计与科研单位的经验,提出了提高水文特性计算的精度和可靠性课题。

       俄罗斯《气象与水文》杂志在1949年刊发了第1期创刊号,其中发表了D.A.索科洛夫斯基的重要论文《河川径流及其计算方法的综述》。1953年亚且夫斯基发表了《河冰形成对两岸的影响》。俄国水文研究的范围在不断扩展,在国际交流舞台,扩大了影响。

      水循环是自然界中水的广泛运动形势,也是地球上最基本,最活跃的自然现象,它深刻影响着全球地理环境,生态平衡,并且影响着水资源开发利用。对自然的水文过程来说,水循环是千变万化的水文现象根源。产生水循环的外因是太阳辐射和地球吸引力,内因是水的三态物理变化。由于水循环运动是大气降水、地表水、地下水之间不停的相互转化因而使水资源形成不断更新的系统,因而水循环也是联系大气水、地表水、地下水和生态水的纽带,其变化深刻影响着全球水资源系统。根据前苏联学者弗·格·格鲁什科夫首先认识并提出的地球上天然水的统一性理论,就可以计算出地球上各种水体更换的周期(更换一次所用的时间)。调查研究发现,大气中的水分只占全球水循环系统中总水量的1.53% ,但它确是全球水循环中最活跃的部分。苏联学者М.И.布德科通过对全球陆地的周期律分析,研究了地理综合体内的物理过程指出,大气循环的能量,主要是由水循环过程中汽化潜热的转化所提供的。他还通过计算表明,如果大气圈中的水汽含量比现在减少一半,地球表面的降水量明显减少,蒸发量增大,河川径流变枯。水循环的强弱及其路径,还会直接影响到各地的天气过程,甚至可以决定地区的气候基本特征。土壤入渗是地面水转化为可被植物吸收利用水分的唯一途径,决定着土壤水有效存蓄程度,因而可以看出,降水落入地面后,扣除地面入渗、蒸发和植物截留,剩余部分就产生坡面漫流,汇入到河流又形成河川径流。土壤入渗也是水文研究的重要课题。土壤入渗理论发展至今,已有100多年历史。18世纪之后,俄国水文部门对自然界水循环的研究研究收获了很多成果。20世纪50-60年代,以俄罗斯A.A.颇因为代表的学者,在土壤入渗研究方面取得很多成果,并影响了中国初期对土壤入渗的探讨。20世纪50年代中期至60年代中期,俄罗斯科学家从土壤水分运动基本方程出发,导出了任 A.A.罗戴为代表的形态学水分研究观点和方法,受到国内外的赞扬。

       20世纪50年代起,苏联在伏尔加河、顿河 、鄂毕河、叶尼塞河、第聂伯河上修建了许多被称为“共产主义”工程的大坝、运河和水电站。水文高校与研究机构的长期实践与探索, 基于俄罗斯水文一百多年来的积淀,成功总结了这些工程在规划、设计、施工和管理运用各阶段采用的水文气象各方面的知识和经验,也总结了计算的思路与方法,开始逐步编写了一系列水文气象领域的高校教科书。其中包括“自然地理”、“水文地理”、“气象学”、“天气学”、“气候学”、“陆地水文”、“河川径流计算”、“水利经济计算”、“动能经济”等学科。可喜的是,这些学科1953年开始,有计划的引入我国,经过几年施教与应用,尤其是受到美国R.K.林斯雷、M.A.寇乐、J.L.H.保罗赫斯1958年出版的《工程水文学》的影响(此书1981年被刘光文翻译成中译本),大约在1960年以后,我国结合水利建设的丰富经验,产生了具有中国特色的“工程水文学”一书,,深受水利界欢迎,再版了4次。俄罗斯水文科学发展方向的问题于 1951-1952年在水文学界引起过争论,最后达到一致的看法是,综合性的水文研究既不排斥地理方向,也不排斥地球物理和工程水文方向;要探索工程修建后造成的水文情势改变;理论分析与水文实验并举;努力研究与推广水文测验、资料整编及水文计算方面的新技术。

       我们也不能忘记新中国初期,苏联专家来我国支援建设,里边有一位水文专家格罗什科夫教授,1955至1957年间,受邀专程去华东水利学院(现为河海大学)水文系开办高级在职人员研习班,就水文各种新理论,新技术,新方法进行研讨。研习班成员有中国水文研究所所长华士乾、华东水利学院讲师(当年)赵人俊、成都工学院讲师吴明远、南京大学讲师杨戊、长江流域规划办公室工程师时文生、黄河水利委员会工程师王国安、安徽水文总站工程师刘芳芹等20人左右。同时格罗什科夫还从华东水院年轻教师中选拔业务精英朱元生、吴正平、张永平和林三益,做为他的研究生。这4人二三十年后,全部成为我国著名的大学教授,水文权威,有的分别担任了四川大学副校长、水文研究所所长,国际水资源技术协会副会长。饮水思源,前事不忘,后事之师!

       20世纪五十年代末,六十年代初,俄罗斯为了加快水利工程建设和综合利用水资源的速度,不仅要求大量增加水文调查工作,而且还要求提高调查资料的质量,缩短调查时间,为了达到这些目的,传统的水文测验方法往往是无能为力的,特别在俄罗斯北部、东北部、西伯利亚、以及远东等广大地区,由于地域辽阔,生活基地与测流断面相隔遥远,加上人员不足,因此无法采用传统的方法,为此,五十年代末期开始,中央运输建筑工程科学研究所研制了第一套完整的航空水文测测验方法,即浮标航测法。

       俄罗斯的海上科研船舶自动化观测始于1963—1964年,起初是由科学院部门进行的,从1968年起水文气象部门也开从事此项工作。据1972年统计,水文气象部门已拥有100艘远洋科研船及350艘内海及湖泊科研船,总吨位达77,000吨。水文气象部门的大型科研船按所执行的任务分为两大类,一类船用于对大气和海洋进行观测,另一类船 (也称为天气船 ) 用于对航海及渔业进行水文气象方面的观测。水文气象部门科研船的任务是研究海气相互关系、火箭探空测试、海洋气象研究、以及研究海洋污染等项目。大多数大型科研船上均装有“明斯克一22” 及“ 明斯克一332” 电子计算机,在远洋调查中,定时自动记录天气观测数据,并进行各种分析计算。

       俄罗斯水文气象观测工作是遵循 《 水文气象站规范 》 进行的,而指导基本水文站网观测工作的,主要是其中的三个分册, 即第二卷第二分册的“测站的水文观测” ,第六卷第一分册的“大中河流的水文观测和工作,第六卷第二分册的“小河流的水文观测和工作”。这三册规范都是五十年代再版的。 此后的二十年,随着水文测验技术设备和测量方法的发展, 苏联水文气象总局对五十年代版的规范进行了修改,于1997至1998年期间出版了三个相应的新规范。俄罗斯水文测验发展很快,1983年进行了动船法测流试验,从涅瓦河水文站测试的数据,与常 规的流速一 面积测流法比较,误差为 1~ 13 % 。电波流速仪测流,1 9 8 4 年 即已研制成样机, 进行了野外试验, 并与常规流速仪比较,误差仅为3.6 % 。

      卫星作为一种遥感探测器的特殊载体,将光学和空间技术结合起来,可以获得整个大气和地球表面的一系列情报,其中包括全球的大气物理与水文、气象参数分布。俄罗斯专家们,在卫星上试验了不同类型的探测仪器,探索资料处理和实际应用方法。同时,在天气数值预报、水文与气候预测,以及大气海洋科学等方面也取得了辉煌成就。1974年建成了为天气和水文预报服务的卫星观测系统,《 MeTeop一3》( 流 星一3) 型卫星,专门为收集水文气象资料服务的。 根据1987年统计,俄罗斯有4个接收中心, 分别设在莫斯科、新西伯利亚、 哈巴罗夫斯克和塔什干。卫星资料接收处理总中心和区域卫星资料接收处理中心,负责接收 处理有关数据,并向国家水文气象和自然环境监督委员会所属各机构及有关政府部门,提供卫星资料。 此外, 他们还从用户咨询角度,开拓新型情报以及新的卫星资料接收处理方法和工艺流程。卫星资料接收处理总中心和区域卫星资料接收处理中心,每 年 7 月份向所有用户提供如下咨询材料:

1.自然资源和水文气象卫星的轨道参数及卫星上所安装的科学仪器性能;

2 . 向用户提供产品目录和辅助服务;

3 . 提供卫星图片以及有关资料 。

       目前, 卫星用户可以从卫星资料接收处理总中心和区域卫星资料接收处理中心,获得低、中分辨率的自然资源情报 (复制底和照片)、水文气象资料(海面温度和下垫面辐射温度图片) 以及各种用数字形式记录在磁带上的情报。从20世纪70年代起直到今天,俄罗斯的自动化水文资料系统逐步发展,从一个个目标不同而独立分散的系统,加以扩充完善,最后形成一个完整的系统。这个系统包括了观测与记录子系统、资料整编子系统、存储与检索子系统、(即水文数据库)、数据分析与计算子系统、数据输出与发布子系统。这个庞大的系统大大推动了水文气象的研究与服务事业的发展。

       1974年俄罗斯水文气象出版社出版了一部《世界水量平衡与地球水源》学术著作,其中附有世界水量平衡图和获自世界一百多个国家的资料,总结了俄罗斯科学家根据“国际水文十年”(1964—1974年)计划所进行的活动。据苏联科学家计算, 每年以雨、雪、霜、雹等形式降到地球上的总水量为55万立方公里, 比迄今计算的数字多出40%, 为地球上每年的水源“补充”了相当于4 5个地中海容量的淡水。他们对地球上各种水进行了详细调查, 估计地球上总贮水量为 13.86 亿立方公里, 其 中9 6% 以上集中在大洋里。 这个数字比早先计算的少 0.32亿立方公里。他们还指出, 近年来, 世界上大洋总水位提高了8 一 1 0厘米。地球上的淡水贮存量相当于 0.35 亿立方公里, 其中三分之二以上集中在两极地区的冰盖之中。甚至生物包含的所谓“生物水”看来也并不算少,竟有0.112亿立方公里。目前, 人类每年能够从地球上这个总贮水量中,使用的仅仅是地面水循环中回收的水源, 总共有 4 万 7 千立方公里, 其 中三分之一在亚洲,四分之一在南美洲,只有 7 %在欧洲。

      1980年,俄罗斯水文气象研究中心著名水文学者E.G.波波夫出版了专著《融雪径流预报的理论问题》,对60年来苏联的融雪径流预报,系统总结了有关季节性融雪径流长期预报的理论 ,提出了实用的预报方法。他认为,在冬季降水以冰雪的形态积聚的北部地区和山区 , 暖季消融是河流补给主要来源之一 。在山区集水区内,消融期延至数月,结果使河流高水期拉长 。俄罗斯对春季汛峰阶段作长期预报的初次尝试 , 可追溯回顾至20世纪20 年代 , 可是由于缺乏科学知识和观测资料 , 这类预报的可能性受到了限制 。随着灌慨的发展,水电站的建设以及为控制径流量而修建的水库,提出了对季节性径流进行长期预报的迫切要求。重要的是要预报出春汛洪峰流量、径流总量 、 时程分布 ,其中对于尚无控制的河流洪峰期的预报提出更高的要求 。 根据俄罗斯国家有关计划,20世纪30年代开始使其走向正规。

       1984年第27届国际地质大会上,俄罗斯有五篇关于应用水文地球化学方法开展地震预报研究的报告,扼要地介绍了近几年来俄罗斯在水文地球化学观测部署、观测项目、数据处理方法,预报地震的效果,理论解释以及实验研究等方面所做的工作和取得的一些新进展。系统开展水文地化观测研究,对探讨地震发生时间和深化,对地震发生的物理化学过程的认识,是很有意义的。

      水文预报的准确度依赖于天气预报。俄罗斯关于数值天气预报研究方面,主要集中在两方面, 一是区域性的, 二是全球性的。 区域性数值天气预报,则以网格模式效果较好。在苏联水文气象中心,对数值天气预报进行了广泛的研究,采用流体动力学的涡旋热力扩散系数方法取得很大进步,并且开始利用电子计算机预报。因此从1981至1985年天气预报的成果中可以看出,与以前相比,发生了质的巨变。 1985年开始,流体动力学天气顶报业务成果中可以改进各地区的短期预报。研究中指出, 在全球大气数值天气预研究推广期间,电子计算机的应用得到了很大发展。随着大气科学的进步和操作技术的完善,促进了全球观测网的建设与发展,随着计算机和计算方法的更新换代,预报时效不断提高。1981年-1985年与1976年-1980年相比,俄罗斯数值天气业预报进步显著, 运用新模式的区域预报,24小时气压场预报成功率提高了 10 一 15 %,72小时的半球预报成功率提高 9一 14 % 。

       1986年俄罗斯出版了《世界冰雪资源图册》,在制定该图册过程中,苏联科学院地理研究所使用了一种特殊的系统方法,可以确定不同纬度带上绘制冰雪系统图的制图原则,由此获得了全球不同地区季节冰雪和多年冰雪资料。

       1987到2004年俄罗斯提出的水文重要成果,包括有水文气象和自然资源卫星资料的接收与服务(1987)、俄罗斯河川航空水文测验(1988)、对地下水动态的研究(1989)、俄罗斯的水文观测技术及设备(1991)、俄罗斯冻土带开发引起的地质环境的变化(1991)、水文学发展回顾及展望(2004)等。

       2018年10月俄罗斯出版了《国内水文学家》一书,同时出版了《二十世纪的国内水文专家,历史河传记描述》,这两本书被翻译成中文,即将出版发行。

       2019年,俄罗斯联邦水文气象与环境监测局发布的全国环境现状与污染概况中指出,地球大气中温室气体浓度持续增长,俄罗斯各观测站观测到二氧化碳含量达到新的峰值。大气中二氧化碳浓度增加带有人为性质,与能源和工业设施排放有关。国际气候变化专家认为,大气中二氧化碳含量增长加快了全球变暖的速度,促进了气候变化。人类正在尝试延缓这一进程,因此就降低包括二氧化碳和甲烷在内的温室气体排放达成协议。概况中指出:“2019年二氧化碳浓度继续攀升,再创新高。捷里别尔卡和季克西二氧化碳年均值为4.143亿单位,一年之内分别提高了320万个单位和300万个单位。”此外概况还认为,大气中另外一种温室气体甲烷的含量也在增加,“2009年至2019年期间甲烷的浓度增加了607亿个单位”。这些问题的出现,对水文情势影响很大,俄罗斯与世界科学家一道在跟踪观察的同时,也在进行深入研究。

       回首以往,中国水文发展过程,就是开始于向俄罗斯学习的过程,20世纪50-60年代,学习跟进,70-80年代实践发展,90年代以后突飞猛进,局部领先,在世界占有一席之地。我国与俄罗斯在水文领域的合作与友谊根深蒂固,源远流长,值得永远铭记!

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