論水文巡測工作中水文遙測水位系統的運用

謝文奇

（遼寧省本溪水文局 本溪市 117000）

論水文巡測工作中水文遙測水位系統的運用

謝文奇

（遼寧省本溪水文局 本溪市 117000）

在水文水資源工作中，開展水文巡測工作能夠使水文服務質量得到有效提升。而在水文巡測工作中進行水文遙測水位系統的運用，則能使水文巡測工作質量得到進一步提升。 基于這種認識，文章對水文巡測工作中水文遙測水位系統的運用問題進行探討，以期為關注這一話題的人們提供參考。

水文巡測 水文遙測水位系統 運用

1 水文遙測水位系統概述

隨著遙測技術的發展， 目前各地水文巡測站都在積極進行遙測水位系統的建設。 利用該系統，能完成水文信息的實時、高效和全覆蓋記錄，從而為水文分析提供科學的數據支持。就目前來看，在水文巡測工作中運用該系統，需要完成水文信息的收集、傳輸和處理[1]。 而水位系統為水文遙測系統的重要組成部分，由水位監測傳感器、通信設施、控制裝置和信號接收、處理裝置等多種設備構成，能夠在防汛工作中得到運用。本溪市位于遼東半島腹地，全縣面積為3 344 km2，境內有200余條中小河流，分屬遼河流域和鴨綠江流域，河道大多較為狹窄，但斷面較為穩定。 每年6～9月為該地區汛期，雨量較為集中，容易出現洪水。 在2006年以前，遼寧本溪地區主要運用機械式水位計進行水位數據監測。 但從所得實測資料來看，存在著所測流量空間分布不合理、洪峰流量無法實測和流量巡測盲目性較大等問題，以至于影響了水文巡測工作質量。為解決這一問題，遼寧本溪于2006年開始進行水文遙測系統建設[2]。目前，遼寧本溪地區共完成了8處水文站的建設， 各站都配備有遙測水位計，能夠完成水位數據的采集，然后通過遙測終端機進行數據傳輸。

如圖1所示， 遼寧本溪水文遙測系統由多個遙測站和1個水情中心站構成， 使用的遙測終端機分為兩種，即YDH-1A型端機和YAC-9900型端機。系統中包含各種傳感器和接收控制裝置及通信設施，能夠用于進行水文資料的收集、存儲和整理。 在對水位數據進行獲取時， 遙測終端機將利用超短波或GPRS將水位數據傳輸至接收中心。經過計算機處理，則能夠得到相關結果數據[3]。就目前來看，借助現代信息系統， 遼寧本溪已經完成了基于無線網絡的遙測水位系統構建。利用該系統，不僅能夠完成水位數據的實時處理，還能進行水位過程線的繪制，從而進行水情的實時預報。

圖1 遼寧本溪水文遙測水位系統結構示意圖

2 水文遙測水位系統的運用

（1） 在水位流量巡測中的運用。

在水位流量巡測中， 使用傳統機械式水位計只能完成水位記錄， 無法進行水位數據的傳輸。 在這種情況下，如果巡測站為無人值守的站點，就無法較好的完成流量巡測。因為，采取該種巡測方法將出現所得流量時空分布不合理的情況， 并且也無法完成洪峰流量的實時巡測。 在2006年之前，遼寧本溪都使用機械式水位計進行流量巡測， 以至于所有巡測點的實測最大流量都比實際發生洪峰流量要低，水位流量關系延長幅度超出了50%，遠遠比水文規定的30%要高，所以提供的水文資料質量較低。2006年開始，遼寧本溪開始進行水文遙測站的建設，并開始使用遙測水位計進行水文巡測。 采取該種巡測方式后， 巡測站人員只要在巡測中心就可以根據傳輸的水位數據進行流量測驗最佳時機的確定， 并掌握水量變化過程。圖2為本溪某測站點在2010年巡測工作中獲得的水位流量分布圖。2010年，本溪市發生了洪水， 巡測人員根據該站點水文變化趨勢完成了巡測方案的及時制定， 并在洪峰峰頂和底部完成了流量測量，獲得了該站點年度最高洪峰值。 同年，巡測人員對該河流發生的所有洪水都進行了完整實測， 從而使站點年度資料的整編精度得到了有效提高[4]。 而從巡測得到的水位流量關系圖上來看，站點水位流量得到了合理分布， 并且高水延長幅度滿足水文規定， 定線精度則比水文巡測規定精度指標要高，甚至達到了國家基本站的定線精度。 由此可見，通過運用水文遙測水位系統， 能夠使水文巡測工作質量得到保證。

圖2 某巡測站2010年水位流量關系分布圖

在實際開展流量巡測工作時， 可以利用水文遙測水位系統進行水文流量關系曲線的分析。 在遼寧本溪的多個水文站中， 南甸站可以利用三參數冪函數原理完成水位流量關系曲線的擬合分析。 使用系統進行該站點的水位流量關系曲線擬合， 可以得到y=0.1185x0.484+285.20這一曲線方程。 在對各流量測次相對誤差進行計算時，則可以利用該方程對高、中、低水位級進行計算。 而南甸水位流量在（0.81～3.42）m3/s范圍內，經計算其最低水位為285.197 m。

（2） 在洪峰流量巡測中的運用。

在洪峰巡測中， 也可以運用水文遙測水位系統進行洪峰流量實測。 通過分析本溪歷年水文資料可以發現，在2006年之前，本溪所有巡測站點未能完成年內最大洪峰流量的實測， 以至于獲得的水位流量關系曲線誤差檢驗超出了規定要求， 無法滿足定線精度要求。 在這種情況下，其流量測次不僅較少，同時還存在著分布不合理的問題， 從而導致巡測人員未能通過水文巡測進行水量變化過程的掌握。 自2006以后，由于巡測人員可以使用遙測水位計完成各站點水位變化情況的實時監測， 所以更好地掌握了水位的變化趨勢。在此基礎上，巡測人員通過制定最佳路線，完成了最大洪峰路兩的實測[5]。 從實測結果來看，高水延長幅度都不超過20%，隨機不確定度則不超過11%， 并且測次也得到了合理分布，因此使得定線精度得到了有效提高。

（3） 在洪水測驗指導上的運用。

在防汛工作中，洪水測驗為重點工作，關系到水文巡測能否取得成功。從理論上來看，運用水位遙測系統，可以使洪水監測的準確度得到提高，從而在提高水文工作質量的同時， 更好地進行洪水預防。 目前，在有關水利工程的建設工作中，巡測站點都會被建設在降水量較高的區域。而在這些區域，普遍擁有相似的洪水成因，并且基本在同一時期發生洪水。具體來講，就是洪水多由季節性融雪或暴雨引發。運用水文遙測水位系統， 則可以對不同巡測的的洪水情況進行實時監測，并了解洪水變化情況，進而完成合理的洪水巡測路線制定。 通過在恰當的時間完成洪水測驗，則可以進一步掌握各站點的洪水發生情況[6]。結合發生洪水的河流的各巡測點數據，則能完成洪水特性的分析，從而得知洪水的類型和可能發生時間，并對洪水經歷時間長度進行科學預測。對這些數據信息進行綜合分析，并完成河流水情方案的制定。例如，2010年本溪太子河的5個巡測站在1 d內都出現了洪峰流量，并且洪峰發生時間相隔不超過5 h，通行時間最長則達到了4 h。由此可見，測流歷時較短，大部分時間都花費在去往巡測點的路上，所以每個站點只能停留不超過0.5 h的時間。而通過比較歷年巡測路線和時間可以發現，其中有兩個站點無法進行洪水過程的及時了解，停留時間過短，因此還應進行其他巡測方案的制定。考慮到這兩個測點為險阻地點，可利用氣泡水位計進行巡測，以便進行水位數據的及時測量。通過進行巡測路線和方案的合理制定，則能完成洪峰流量的準確測量[7]。從實踐運用情況來看，無論是在汛期基本站還是常年水文站，運用水位遙測系統進行斷面相對穩定和水位流量關系呈單一線性的河流巡測，都能夠滿足全局巡測部署要求。因此，在水文巡測中運用水文遙測水位系統，能夠為水位巡測提供科學指導。

3 水文遙測水位系統在運用中的問題

就目前來看，遼寧本溪水文巡測站在水文巡測中運用水文遙測水位系統也出現了一些問題。對遙測系統測得的數據和人工觀測數據進行比較后發現，各遙測站端機使用GPRS進行水位數據傳輸時，由于GPRS模塊始終處在工作狀態，所以會產生較大功耗。在這種情況下，測站總會出現蓄電池虧電報停的問題。針對這一情況，測站人員還應定期進行充電，以免該問題的發生影響水位數據的傳送。

此外，系統因設備性能不穩容易出現數據跳變情況，以至于影響了水文數據質量。針對這一情況，短期內還要加強人工監視，以便將跳變數據及時刪除。從長期發展角度來看，還要加強系統設備的維修維護，以便使設備性能得到改善[8]。此外，為確保水位數據能夠得到及時傳輸，還應建立GSM備用信道，以確保系統能夠在GPRS模塊發生故障時利用GSM信道進行數據傳輸。

4 結論

通過研究可以發現，在水文巡測工作中進行水文遙測水位系統的運用，可以更好地完成流量巡測、洪峰實測，并且能夠為水文巡測提供科學指導，從而使全局巡測部署要求得到滿足。所以，相關人員還應加強水文遙測水位系統的運用，以便更好的開展水文巡測工作。此外，相信隨著遙測技術的發展，水文遙測水位系統也將得到進一步完善，從而獲得更好的發展前景。

[1]黨增.水位遙測系統自記水位與人工水位觀測對比分析[J].陜西水利，2013，（04）：116-117.

[2]傅永平,胡芳華,虞曉峰.水閘自動化系統中水位數據與水文遙測數據的共享[J].浙江水利科技，2012，（05）：56-58.

[3]鄭偉平.遙測水位計在水文巡測中的應用[J].吉林農業，2012，（07）：214.

[4]關再生,胡新功.水文遙測設備在水文巡測工作中的應用[J].氣象水文海洋儀器，2010，（03）：6-8.

[5]張鑫,王鋒.吉林省水文測站水位遙測系統建設的可行性和必要性探討[J].科技風，2013，（09）：5.

[6]迪力木拉提·努爾達吾來提.遙測水位計在水文測站工作中的應用管理[J].水利科技與經濟，2013，（09）：119-120.

[7]黃志.水位遙測系統在水情測報中的應用及問題分析[J].電子技術與軟件工程，2014，（21）：161.

[8]趙勇.水位遙測儀在新疆水文測驗中的應用[J].黑龍江水利科技，2014，（9）：176-178.

2017-01-11）

謝文奇（1980-），男，遼寧本溪人，大學本科，工程師，從事水文遙測工作。