水文自動測報技術用于城市防汛的實踐探究

李琦

摘 要：隨著城市化建設工作不斷深入，現代城市無論是規模還是功能均得到了長足的發展，對于城市防汛工作提出了更高的要求。近幾年，受強降雨天氣影響，我國南方部分城市出現了較為嚴重的積水問題，不僅給城市居民的工作和生活帶來巨大的不便，還進一步引發了人員失蹤、死亡等惡性問題。筆者從城市防汛工作入手，就水文自動測報技術的實際應用，發表幾點看法，以供相關單位參考。

關鍵詞：水文自動測報技術 城市防汛 實際應用

就城市防汛工作而言，水文自動測報技術在其數據采集、數據分析以及決策信息發布等方面均有著較為廣泛的應用。隨著城市化建設工作不斷深入，現代城市規模擴張迅速，相應提高對于城市防汛的實際要求。近幾年，受強降雨天氣影響，部分南方城市出現了較為嚴重的城市積水問題，給城市居民的生活造成了巨大的不良影響，引發了廣泛的社會關注。因此，城市防汛部門應從應用和發展的角度，科學加強對雨水量、水質、地下水等內容的監測，提高城市防汛能力，進而不斷提高城市居民生活質量。

1.新時代的城市防洪特點分析

1.1新時代的城市水文特點分析

城市化建設過程中，以城市為主體的水災害問題已經出現了全面加重的發展趨勢。因此，城市水文監測系統應積極加強城市內澇、所在流域降雨以及所在江河水位流量等內容的監測力度，并借助相應的傳輸系統和信息采集系統，實現城市水文的自動測報功能。城市水文數據分析預測及監測工作，應在科學分析城市實際情況基礎上，進行科學的規劃和管理，并相應提出城市防洪創新思路，降低城市洪災發生概率，保護城市居民生命財產安全。1.1.1城市地面滯水性、滲透性變化

隨著城市化建設工作不斷深入，城市不滲透地面面積不斷增加，導致城市雨水匯流特性發生了較大的改變，具體表現為洪峰流量增大、洪水總量增多以及集水區天然調蓄能力減低等問題。受上述問題影響，城市已有排水系統包括陰溝、排水明渠等設施實際過水能力不再滿足城市排水需求，進而導致嚴重的城市內澇問題。

1.1.2熱島效應

隨著人們生活水平不斷提高，城市能源消耗量越來越大，熱島效應越來越嚴重。與城市外圍郊區相比，城市中心區域粉塵更多、溫度更高，隨著熱氣不斷上升，城市周邊氣流不斷向城市中心匯聚移動，上升熱氣遭遇高空冷氣流后，即形成了暴雨。這也是大城市成為暴雨襲擊中心的主要原因，這種現象被成為城市雨島效應。

1.1.3城市水資源匱乏

我國水資源短缺問題在城市中表現較為明顯，同時城市浪費用水、管道滲漏問題同樣嚴重。并且，受城市工業廢水排放影響，城市周圍水體污染問題較為嚴重。

1.2新時期的城市水文監測特點分析

城市水文監測系統主要用于實施監測各個監測點的監測要素，一般情況下，系統由監測站和信息接收處理中心站兩部分構成。監測站包含水位站、流量站、水面蒸發站、地下水監測站以及降水量站等子站。系統正常運行過程中，由監測站負責將采集到的數據上傳至信息接收處理中心站，而后者則通過相應的數據分析和處理，提供給決策者科學的技術信息和數據參考。系統中數據的采集、上傳、分析、處理等環節緊密相連，其基本工作流程如圖1所示。

2.監測設備、儀器的選用

2.1降雨量觀測設備選用分析

相關部門可選用JDZ-05型號翻斗式雨量計觀測城市降水量，其基本工作原理如下：當降水經由儀器環扣控制面積，被集水器回攏經過進水漏流入翻斗，翻斗內水量積累到一定程度時，翻斗翻轉，相應產生一個通斷信號。

2.2蒸發觀測設備選用分析

就蒸發觀測儀器而言，相關部門可使用遙測蒸發器進行監測，該儀器具備蒸發量自動監測功能，同時具備數據實時傳輸和接收功能。實際監測過程中，應科學選取具有代表性，可反映城市覆蓋狀態以及附近真實地質的觀測場地，具體要求氣流通暢、周圍平坦空曠，優先選取上風向地帶。與大水體等高水位線相比，蒸發場地保持100.0m以上的水平距離。

FZZ-01型號遙測蒸發器由蒸發桶、儲水桶、補水器以及遙測端四部分組成。某一規定時間內蒸發桶內產生的液位差，就表示這一時段內的實際水面蒸發量。定位測針應安設于蒸發桶內部插座孔處，保持測針與水面接觸。針尖與水面保持良好接觸時，無信號產生，如針尖脫離水面，則電磁閥產生相應的脈沖信號，翻斗正常動作進行補水。補水量每次30.0ml，等同于0.10mm的實際蒸發量，當測針重新與水面接觸后，停止補水。此時，設備控制盒產生一開關信號，由遙測端接受并進行計算，以完成對蒸發量的自動計量。

2.3流量測驗設備選用分析

相關部門應優先選用自動監測設備進行流量監測，對于渠道、河流以及湖泊水庫出入口等地點，可使用聲學管道流量計或電磁流速儀等設備進行監測。對于水力關系較為穩定的流量測驗，也可使用相應的流量推算方法完成監測。

AEM-RS流速傳感器，可全面完成對流向、流速及水溫的測量，設備使用RS-232通訊、compact格式，波特率為9600.該設備測量功能基于法拉第電磁感應定律實現，其外球上布置有多個觀測點，每個觀測點附近均存在人造磁場。設備正常使用時，水中懸吊的傳感器同時獲得至少6個流速分量，再經過計算合成與儀器坐標相對應的流速矢量。AEM-RS設備內部設置有傾斜儀和自動羅盤，可根據測量實際情況完成傾斜。該設備的優勢在于靈敏度高、體積小、流速測量便捷。

2.4城市水位觀測設備選用分析

使用自動監測設備完成對城市水位的觀測工作，具體包括電子水尺、雷達、壓力式水位計以及浮子式水位計等設備。相關人員應綜合數據采集實際要求和現場情況，科學確定觀測設備。一般來說，壓力式、浮子式、超聲波式等類型水位計，適用于渠道、河流、湖泊等城市水體的水位觀測。對于洼地積水和路段積水而言，應選用電子水尺、雷達式水位計進行觀測。

OTTRLS是一款雷達式非接觸液位計，適用于地表水液位測量工作，依靠節能脈沖雷達技術完成對液位的測量，包括兩個平滑天線分別用于接受和發射信號，每次信號發射到信號返回的時間取決于設備到水面的實際距離。該設備就是通過水面距離與延遲時間的關系，完成對液位值的測量。由于該設備在測量過程中，不需要與測量對象進行接觸，故而其測量結果不受溫度和水中沉積物或污染物影響，可以保障較高的準確度。

TC401感應式水位數字傳感器，也被稱為電子水尺，具有測量結果精確，不受溫度、泥沙、濕度、降雨等環境因素影響的特點，安裝較為簡便，傾斜鐵壁、垂直等形式均可安裝。電子水尺被廣泛應用于湖泊、江河、水庫等水體的水位監測工作中，在自來水、道路積水以及城市污水方面，也有較為廣泛廣泛的應用。該設備在一些測量精度較高，且水位變化幅度較小的情況中，具有較為顯著的優異表現。

3.系統實踐應用分析

就目前城市防汛工作而言，水文自動測報技術及相關系統已經在一定范圍內進行了應用。以我國廣西省玉林市和貴州省都均市為例，二者市內水文監測站點分為超過100和150個，包括降雨量觀測站、水位觀測站、蒸發量觀測站以及流量觀測站等。在現場觀測站的數據支持下，系統可實時報送城市水文信息，也可定時報送相關信息，并且城市水文信息共享率、有效利用率較高，一般情況下，在5～8min之內即可完成所有站點的數據收集工作，不僅數據采集精確度高，且測報精度高。

隨著水文自動測報技術的進一步應用，促進了水雨情報資源的無縫對接，同時優化了信息采集、接受處理以及信息查詢、檢索等功能。我國地域廣袤，地理環境、氣候環境較為復雜，不同的城市對于城市防汛的實際要求存在較大差異，相關部門應在城市防汛實際情況基礎上，科學使用水文自動測報技術及相關方法，從根本提高城市的防汛能力，保障居民生命財產安全，提高城市居民生活質量。

4.結語

綜上所述，城市防汛相關部門應從自身防汛工作實情及需求入手，合理應用水文自動測報相關技術和方法，科學增強城市防汛能力，切實解決城市防汛問題，以促進城市防汛工作良性的可持續發展。

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