水文測區(qū)自動(dòng)化監(jiān)測模式探討

宋立全

（內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾水文勘測局，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000）

為提升水文區(qū)域的監(jiān)測水準(zhǔn)的同時(shí)，準(zhǔn)確掌握水文區(qū)域的資源狀態(tài)，引進(jìn)自動(dòng)化勘測系統(tǒng)至關(guān)重要。在國家各級(jí)水文資源單位貫徹相應(yīng)“全方位，大水文”的政策的當(dāng)下，積極將自動(dòng)化水文監(jiān)測模式導(dǎo)入水文資源管理勘測工作中，拓展水文勘測工作的廣度。

1.水文測區(qū)的規(guī)劃和含義

1.1 水文測區(qū)的規(guī)劃

水文測區(qū)主要圍繞需要測定的水文特性，例如徑流量、降雨量、蒸發(fā)量、土壤含水量、地下水埋深、開采量等因素進(jìn)行陸地區(qū)域劃分；根據(jù)不同區(qū)域的水資源利用和開發(fā)，防洪抗旱、服務(wù)對(duì)象、評(píng)價(jià)職能等標(biāo)準(zhǔn)將水文測區(qū)氛圍城市測區(qū)、行政測區(qū)和流域測區(qū)[1]。

1.2 水文勘測區(qū)域規(guī)劃的含義

對(duì)水文勘測區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃能夠利于水文勘測站的管理布局，避免出現(xiàn)站點(diǎn)重復(fù)的情況。并且，在對(duì)于水資源的開發(fā)和利用、節(jié)能和保護(hù)、劃分和調(diào)配過程中，水文勘測區(qū)域規(guī)劃可以保障實(shí)現(xiàn)以供定需的水流量分配管控，確保額定管理的用水效果，還能夠助力對(duì)河流區(qū)域排放污水量的管理，從宏觀上對(duì)水域容納污垢的功效提供技術(shù)支持。

2.自動(dòng)化水文測區(qū)監(jiān)測架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

自動(dòng)化水文測區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則的就是先進(jìn)性和擴(kuò)展性并存，實(shí)用性同經(jīng)濟(jì)性兼修。自動(dòng)化水文測定模式是在先進(jìn)的數(shù)字化測定技術(shù)的基礎(chǔ)之上，疊加了視頻監(jiān)視、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算機(jī)等多種科技，實(shí)現(xiàn)了水文測流的信息化處理、數(shù)據(jù)化傳輸，保障水文資源勘測的先進(jìn)性。引進(jìn)國際的先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合我國當(dāng)?shù)氐那闆r進(jìn)行內(nèi)化發(fā)展，增強(qiáng)了先進(jìn)技術(shù)的實(shí)用性；有了先進(jìn)的技術(shù)支持，就可以將性能高成本低的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行推廣，使其更具經(jīng)濟(jì)效益；將既存的硬件和軟件設(shè)施進(jìn)行升級(jí)更替，延伸自動(dòng)化水文監(jiān)測系統(tǒng)的可延展性[2]。

2.2 技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（見表1）

表1 自動(dòng)化水文測區(qū)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.3 系統(tǒng)組成部分

自動(dòng)化水文區(qū)域的勘測模式主要由數(shù)字控制為中心媒體，引進(jìn)視頻監(jiān)控技術(shù)、自動(dòng)化測控技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，幫助水文區(qū)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化水文資源勘測、數(shù)字化信息采集、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳遞、模塊化信息處理、智能化監(jiān)測應(yīng)用的運(yùn)作流程，實(shí)現(xiàn)水文資源區(qū)域的自動(dòng)化探測和巡測相結(jié)合的測驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

自動(dòng)化水文資源監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，還包括了氣象監(jiān)測儀、水文監(jiān)測儀、監(jiān)測數(shù)據(jù)信息中心、通訊網(wǎng)絡(luò)紅心、流量遠(yuǎn)程測控、水質(zhì)檢測管控等。硬件有蒸發(fā)器、雨量計(jì)、氣溫計(jì)、濕度傳感器、風(fēng)向和風(fēng)速傳感器、流量遠(yuǎn)程操控器、水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測人工植入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集終端、直流穩(wěn)壓電源、電氣設(shè)備等。軟件部分包含了數(shù)據(jù)采集、流量遠(yuǎn)程測控、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、嵌入式C程序等。

2.4 各組成部分的應(yīng)用

自動(dòng)水文測區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)地組成構(gòu)架十分復(fù)雜，有關(guān)水文流量的自動(dòng)化檢測是核心技術(shù)，又包含了ADCP測流、流速儀法測流以及電波流速儀測流系統(tǒng)。

ADCP測流系統(tǒng)主要采用的是具備探測方向、流量、深度的測流裝置，它的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、高效，但是容易受到水域內(nèi)環(huán)境的影響。依據(jù)《河流流量監(jiān)測規(guī)范》，流速儀法的測量數(shù)據(jù)可以看做是校驗(yàn)或者率定其他方法的準(zhǔn)則。

流速儀測流的方法的應(yīng)用最為廣泛，其測量水文流速和流量的方法包括船測、纜道測量、橋測車測量等。此種測流的技術(shù)是目前最成熟的技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于所有水域環(huán)境都有較好的適應(yīng)能力，并且監(jiān)測的到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和真實(shí)性度能得到保障，即便是在水流很大、流速很快、含沙量高的區(qū)域也能夠順利側(cè)的理想結(jié)果。但這種測量手法也存在著一定的缺點(diǎn)，在水草多、流速湍急的區(qū)域測得有偏差，并且這種方法多適用于現(xiàn)場測流。

電波類別的測流方式運(yùn)用的是雷達(dá)多普勒效應(yīng)，在不接觸水面的情況下，憑借發(fā)射出的微波和回波進(jìn)行水流速度監(jiān)測，測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、安全快捷。應(yīng)用流程是在水面上設(shè)置測速垂直線，測量垂直線上的水流速度，再乘上水面系數(shù)得道垂線平均值，借助斷面水的深度或者水域的平均深度進(jìn)行流量計(jì)算。

3.水文測區(qū)自動(dòng)化監(jiān)測模式功能

自動(dòng)化水文測區(qū)的監(jiān)測模式包含了水位遙測、氣象多參數(shù)自動(dòng)測報(bào)、流量自動(dòng)監(jiān)測、測控中心控制、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布、洪澇預(yù)警、信息查詢等八個(gè)下屬系統(tǒng)，通過自動(dòng)監(jiān)測、數(shù)據(jù)化處理、信息共享、識(shí)別判定的過程實(shí)現(xiàn)水文區(qū)域的信息自動(dòng)化測定[3]。

水位遙測系統(tǒng)課題利用浮子水位傳感器進(jìn)行河道斷面水位的采集和記錄，并且利用遙控傳輸將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娕_(tái)等終端設(shè)備；氣象多參數(shù)自動(dòng)測報(bào)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)于水文區(qū)域的雨量、政法、溫度濕度、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行采集傳輸；流量自主檢測通過水下的信號(hào)接收和纜道的綜合控制進(jìn)行水流量測量傳遞；測控中心孔子將水文區(qū)域相關(guān)的全部信息進(jìn)行網(wǎng)羅和存儲(chǔ)；視頻監(jiān)控可以將河道斷面的測流、水勢(shì)變化等情況一一錄像；信息查詢和新信息發(fā)布都實(shí)現(xiàn)了水文資源想信息的共享；洪澇預(yù)警系統(tǒng)能夠依據(jù)降雨帶來的水情變化及時(shí)發(fā)出預(yù)警，保障人們的安全。

4.自動(dòng)化水文監(jiān)測的落實(shí)方略

4.1 組建專業(yè)團(tuán)隊(duì)

在水文測區(qū)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)方面，還需要引進(jìn)優(yōu)異的科研人才，組建專業(yè)系統(tǒng)構(gòu)筑團(tuán)隊(duì)，確保自動(dòng)化水文監(jiān)測系統(tǒng)與水文區(qū)域?qū)崨r的嚴(yán)密吻合；并且在進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測站點(diǎn)安置之前，需要由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行水文區(qū)域劃分。還可以聘用專業(yè)技術(shù)人員向水文資源從業(yè)者傳授專業(yè)知識(shí)，幫助從業(yè)者更清晰地掌握自動(dòng)化水文監(jiān)測系統(tǒng)地運(yùn)作原理，助力自動(dòng)化水文監(jiān)測系統(tǒng)的全面應(yīng)用和推廣。

4.2 增加經(jīng)費(fèi)投入

要確保自動(dòng)化水文測區(qū)監(jiān)測模式的有效落實(shí)，還要做到的就是提升對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開發(fā)的財(cái)政資金扶持水準(zhǔn)。水利部門部門以及水文資源管理相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)明確經(jīng)費(fèi)的來源和指出明細(xì)，制定出完善的系統(tǒng)運(yùn)營相關(guān)的經(jīng)費(fèi)制度，明確在自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)、技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)養(yǎng)護(hù)、設(shè)施維修等各方面的經(jīng)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，保障自動(dòng)化水文監(jiān)測模式的長效投入和運(yùn)營。

4.3 加強(qiáng)遙測管控

為確保水文資源測探事業(yè)的長效發(fā)展，需要加強(qiáng)針對(duì)遙控測定技術(shù)的管理。某些從業(yè)者由于缺乏經(jīng)驗(yàn)或者操作技術(shù)生疏，造成人工的記錄與遙控測定數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生偏差。假如出現(xiàn)了防泥沙下水口堵塞或者雨量測量桶堵塞等情況，就會(huì)造成自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要人工進(jìn)行疏通和管理，確保自動(dòng)化遙控監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 健全監(jiān)管制度

嚴(yán)格對(duì)水文資源測探人員的巡測、記錄、技術(shù)維護(hù)、站點(diǎn)檢查、設(shè)備維修等環(huán)節(jié)進(jìn)行管控監(jiān)察，可以設(shè)置獎(jiǎng)懲機(jī)制和舉報(bào)獎(jiǎng)勵(lì)，定期開展工作抽查，防止水文資源測探從業(yè)者在巡測和技術(shù)養(yǎng)護(hù)、設(shè)備維修等工作中鉆空子，疏忽了對(duì)于某些水文區(qū)域的流量監(jiān)測與管理。建立健全監(jiān)管機(jī)制還能夠預(yù)防城市等地區(qū)的洪澇災(zāi)害，為水文資源開發(fā)和利用事業(yè)的發(fā)展開辟一條坦途，確保水文資源探測工程的穩(wěn)固前行。

5.結(jié)語

為更高效準(zhǔn)確地保障自動(dòng)化水文測區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行，在進(jìn)行水文測區(qū)劃分、自動(dòng)化監(jiān)測站點(diǎn)安置工作完成之后，還需要與水文區(qū)域巡測工作相結(jié)合，貫徹“有人管理，無人值守”的發(fā)展方略，真正踐行水文測區(qū)流量監(jiān)測地?cái)?shù)字化、自動(dòng)化，有效提升水文資源勘測工作的效率，實(shí)現(xiàn)水文資源管理監(jiān)測事業(yè)的長足發(fā)展。