淺談小型水庫水文觀測中雨水情自動測報系統(tǒng)的建設(shè)

王 奎

一、引言

鳳陽縣位于安徽東部、江淮分水嶺北側(cè)。全縣總面積1949.5km2。地形呈南高北低態(tài)勢，南部為山區(qū)，中部為崗丘，北部為沿淮沖積平原。淮河從縣北境穿越。境內(nèi)主要有花園湖、高塘湖、天河湖等3 處湖泊；鹿塘水庫、官溝水庫、鳳陽山水庫、燃燈水庫等4 座中型水庫，登記在冊小型水庫134 座。

近年來，鳳陽縣通過實(shí)施小型水庫雨水情自動測報系統(tǒng)建設(shè)，目前縣域內(nèi)登記在冊的134 座小型水庫已全部實(shí)現(xiàn)雨情、水情自動測報全覆蓋，極大地彌補(bǔ)了原有水文人工觀測的不足，充分實(shí)現(xiàn)了水庫水文信息省市縣互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享，為水庫防汛指揮調(diào)度、預(yù)報預(yù)警提供了信息保障。

二、小型水庫水文人工觀測存在的短板

鳳陽縣境內(nèi)的小型水庫作為基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的重要水利基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉、防洪調(diào)蓄的作用，有著點(diǎn)多、面廣、位置較偏僻、交通不便利的特點(diǎn)。未進(jìn)行電子信息系統(tǒng)自動觀測前，小型水庫的水文觀測通常采用水位尺人工觀測的方式。由于小型水庫的運(yùn)行管理單位為水庫所在地的鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民政府或村集體組織，沒有專門的水庫管理處或管理機(jī)構(gòu)承擔(dān)著水庫的日常運(yùn)行管理工作，小型水庫在運(yùn)行管理方面還存在管理機(jī)構(gòu)管理不順、專業(yè)技術(shù)人員不足等問題，造成小型水庫在水文觀測方面存在諸多短板和不足。

（一）運(yùn)行管理單位重視不足

由于小型水庫沒有專門的管理機(jī)構(gòu)或組織，而是由水庫所在地的鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民政府或村集體組織進(jìn)行管理，運(yùn)行管理單位往往只重視水庫在農(nóng)業(yè)灌溉方面的運(yùn)用，較少會去關(guān)注水庫日常的水文觀測，運(yùn)行管理單位對水文觀測的重視程度不足。

（二）缺少專職水文觀測人員

小型水庫點(diǎn)多、位置較為分散，受日常運(yùn)行管護(hù)資金限制，運(yùn)行管理單位為節(jié)約人員成本支出，很少為水庫配備專職水文觀測人員。

（三）水位觀測尺缺失或設(shè)置不規(guī)范

由于水庫運(yùn)行管理單位對水文觀測的重視程度不足，導(dǎo)致有的水庫現(xiàn)場未設(shè)置水位觀測尺，或前期已設(shè)置但由于缺乏管護(hù)，水位觀測尺損毀嚴(yán)重，或水位觀測尺布設(shè)的組數(shù)不夠，水庫在高水位和低水位狀態(tài)下，均不能有效地進(jìn)行水位觀測，水位觀測范圍較窄，不能滿足日常水位觀測需求。

（四）水位觀測不及時

人工觀測水位必須觀測人員到達(dá)水庫現(xiàn)場后才能進(jìn)行水位觀測，但由于小型水庫一般都建在山區(qū)，位置較為偏僻且交通不便，遇到強(qiáng)降雨等惡劣天氣情況下，觀測人員一般不能及時趕到水庫現(xiàn)場進(jìn)行水位觀測。

（五）水文觀測缺乏系統(tǒng)性、連續(xù)性

由于缺少專職水文觀測人員，小型水庫水文觀測往往是在防汛、抗旱等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，需要對水庫運(yùn)行調(diào)度進(jìn)行決策時才安排人員去觀測水庫的水位情況。水庫在日常運(yùn)行過程中，沒能進(jìn)行連續(xù)性的水文觀測，水文觀測缺乏系統(tǒng)性、連續(xù)性。

（六）水文觀測數(shù)據(jù)不能實(shí)時共享

由于采取人工觀測且觀測頻率低，觀測數(shù)據(jù)通常采用紙質(zhì)文本形式記錄，水文觀測者很少對紙質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并形成電子數(shù)據(jù)，且缺少信息發(fā)布應(yīng)用平臺，進(jìn)而導(dǎo)致小型水庫的水文觀測數(shù)據(jù)不能面向多用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時有效共享。

三、雨水情自動測報系統(tǒng)建設(shè)

（一）雨水情自動測報系統(tǒng)建設(shè)基本思路

小型水庫雨水情自動測報是在洪澇災(zāi)害調(diào)查評價的基礎(chǔ)上，充分立足于現(xiàn)有防洪工程體系，著力加強(qiáng)非工程措施建設(shè)，在防汛雨水情數(shù)據(jù)采集方面，通過自動監(jiān)測站的建設(shè)，改變原有人工觀測的模式，實(shí)現(xiàn)水庫站點(diǎn)水雨情信息的自動采集和傳輸，以提高水雨情信息采集的數(shù)量、質(zhì)量和傳輸速度。在雨水情等信息接收、分析處理和信息發(fā)布方面，通過應(yīng)用統(tǒng)一平臺，實(shí)現(xiàn)水文、氣象、國土等數(shù)據(jù)信息的直接全面共享，以擴(kuò)大防汛信息資源量；通過手機(jī)短信、無線預(yù)警廣播、人工預(yù)警等方式，將防汛和預(yù)警信息以最簡單、最全面、最清晰的方式傳遞給基層防汛工作者和決策者，以便隨時掌握防汛信息，及時作出應(yīng)急響應(yīng)。

（二）雨水情自動測報系統(tǒng)的主要功能

雨水情自動測報系統(tǒng)的主要功能包括：①采集數(shù)據(jù)功能：通過數(shù)字?jǐn)z像測量、遙感、全球定位系統(tǒng)、自動型水文站等有關(guān)設(shè)施，以實(shí)時采集水文數(shù)據(jù)。②傳輸數(shù)據(jù)功能：利用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等的建立，以完成數(shù)據(jù)快速傳輸。③數(shù)據(jù)處理與存儲功能：利用數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，來存儲處理海量信息，并將地理坐標(biāo)作為參照系。④模擬仿真性功能：基于基本數(shù)據(jù)的實(shí)時采集，通過數(shù)學(xué)模型與虛擬顯示等科技的運(yùn)用，以對演變流域環(huán)境、運(yùn)行水利工程等進(jìn)行動態(tài)模擬與仿真。⑤決策功能：依托于數(shù)據(jù)庫，對各種數(shù)學(xué)模擬方案結(jié)果展開優(yōu)化研究，并從中選取較優(yōu)方案，進(jìn)而對水資源利用調(diào)度、防洪調(diào)度及保護(hù)環(huán)境等進(jìn)行決策。

（三）雨水情自動測報系統(tǒng)的構(gòu)成

小型水庫雨水情自動測報系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)等三個層面構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以遙測終端機(jī)為核心，站點(diǎn)配置水位計、雨量計、通訊設(shè)備、供電設(shè)備以及防雷接地模塊，實(shí)現(xiàn)雨水情信息的自動采集。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)主要是利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)主要是通過對收集匯總到的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲、處理分析后面向用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布應(yīng)用。

四、雨水情自動測報的優(yōu)勢

（一）水位觀測更加精準(zhǔn)

雨水情自動測報測站建筑形式有依附式、棧橋式、島式、標(biāo)準(zhǔn)井式，在測站布設(shè)過程中，通過科學(xué)選址，配備高精度的電子水位計設(shè)備，水位測量范圍更廣且可避免人工觀測產(chǎn)生的各種問題。

（二）區(qū)域雨量數(shù)據(jù)得到補(bǔ)充

小型水庫降雨量數(shù)據(jù)通常采用水庫周邊水文機(jī)構(gòu)布設(shè)的水文觀測設(shè)施采集的數(shù)據(jù)，觀測數(shù)據(jù)只具有一定的參考性，不具有代表性。隨著全球氣候條件的變化，局部區(qū)域性惡劣氣候發(fā)生的概率增大，加強(qiáng)、加密區(qū)域水文站網(wǎng)具有一定的必要性，雨水情自動測報系統(tǒng)的布設(shè)，可以對水庫區(qū)域降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的補(bǔ)充。

（三）有效減少人力的投入

小型水庫數(shù)量多、分布廣，采用人工水文觀測需要投入大量的人力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，雨水情自動測報系統(tǒng)建成后，可實(shí)現(xiàn)雨量、水位數(shù)據(jù)自動觀測、傳輸、記錄，可大大減少人力的投入。

（四）實(shí)現(xiàn)雨量、水位數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測

通過電子信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)定水位觀測頻率，可根據(jù)需要實(shí)時對水庫水位進(jìn)行監(jiān)測；翻斗式雨量自動采集設(shè)備在水庫區(qū)域發(fā)生降雨時即可對降雨量進(jìn)行觀測。雨量、水位采集數(shù)據(jù)更具有時效性。

（五）面向多用戶數(shù)據(jù)共享

現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至統(tǒng)一信息管理平臺，信息管理平臺通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以向多用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分享。

（六）水庫運(yùn)行調(diào)度更加科學(xué)

數(shù)據(jù)采用電子制式進(jìn)行存儲，結(jié)合人工智能對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以更加快速地對防汛、抗旱形勢作出科學(xué)研判，為水庫運(yùn)行調(diào)度提供更加精準(zhǔn)的決策。

五、結(jié)語

小型水庫雨水情自動測報系統(tǒng)的全覆蓋，實(shí)現(xiàn)了省市縣水文信息的互聯(lián)互通、信息共享，為水庫防汛指揮調(diào)度、預(yù)報預(yù)警提供信息保障，努力減輕洪災(zāi)損失，確保人民群眾生命安全。同時雨水情自動測報系統(tǒng)的建設(shè)在完善水文站網(wǎng)體系、提高水庫監(jiān)測能力、推進(jìn)水資源監(jiān)測工作開展、優(yōu)化水庫水資源利用率等方面均起到良好的提升和促進(jìn)作用，具有顯著的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益■