淺談水位流量監測與應用

【摘要】隨著經濟的發展，人們對于河道大水時的防洪排澇與平水時抗旱灌溉水平的要求日益提高，在進行河道防汛抗旱的過程中，水位流量實時監測起到非常重要的角色。水位流量監測與應用不僅能夠實時掌握河道和閘壩的洪水變化過程及時分洪排澇減少洪澇災害帶來的人民生命財產損失，還可以在平水時掌握劑量灌溉促進灌溉節水，是提高農作物生產效率的重要保證條件，同時也是實現科學化農業生產，促進我國實現現代化農業發展的重要環節。

【關鍵詞】水位流量監測；應用；現代化

前言

在當今的水位流量監測當中，水位流量關系曲線是水位流量監測的重要工具，通過水位流量關系曲線對流量資料進行整編處理，根據實際測量的流量與相應的水位，并且應用一定的實力規律定出水位流量關系曲線，同時通過水位流量關系曲線確定各種流量特征值，實現對于水位流量的監測，通過各種監測指標，來實現對于水位流量的各種應用。

1、準備流量監測系統的特點

對于水位流量監測系統大多數是由一個監測中心并且結合多個水位流量檢測站組成。其中水位流量監測系統當中最重要的組成部分是工業控制機，數據采集器以及流量計算軟件等組成。在水位流量監測系統當中的最基本組成設備有水位流量傳感器，超聲波流量計，GPRS通信模塊，和數據顯示儀等硬件組成設備。總體來說，水位流量監測系統可以利用安裝在河道和灌溉現場的水位傳感器，超聲波流量計等不同監測的傳感器，將物理水位，流速，土壤含水量等轉化成標準信號，使得標準信號接入到顯示儀器當中，轉化成物理量的數值，實現對于水位流量的監測。

1.1 對于水位流量監測的遠程控制。在以前的閘壩管理站，閘門控制系統相對落后，大多數是人工觀測的水位流量數據來人工操作啟閉機控制閘門升降為主，現如今已實現了依據實時監測的水位流量數據在電腦上直接操作完成閘門的升降省時省力。以前用于抗旱的灌溉系統相對落后，大多數是以閥門管道灌溉為主，以人力電動為主。但是當今的灌溉區不論大小，都實現了以監測控制中心作為主要潮流的控制系統。只需要工業作業人員點點鍵盤和鼠標就可以實現遠距離的控制，并且，控制系統能夠根據采集的水位流量信息來控制開關閥門的相應開度，實現智能化控制。

1.2 水位流量曲線的進化。隨著科技的快速發展，水位流量曲線從以往的手工率定逐漸的轉變為當今的計算機輔助率定，實現了準備流量曲線的方便化，科學化，快捷化和準確化發展，并且通過大多數水文工作者的嚴密探討，實現水位流量曲線現代化高速發展，也是當今現代化社會優勝劣汰的自然選擇。在計算機輔助率定發展過程當中，實現了水位流量關系曲線從復雜到簡單的發展歷程，從剛開始簡單的借助excel表格你定水位流量過程線，到如今的通過數學模型表達式表示出水位流量關系曲線，從而進化到系統與軟件的高級應用。水位流量關系曲線計算機輔助率定首先在應用上是延續了手工工作的思路和方法，以此作為基礎結合計算機快速計算的優點，從而達到減輕工作量并且減少人工錯誤等目的。下面就讓我們充分的了解一下幾種計算機輔助率定水位流量關系曲線的方法。

2、最開始的用excel進行線性回歸的方法

2.1 在剛開始的利用計算機輔助率定水位流量關系曲線時，采用的就是excel中線性回歸的功能，對于起初的簡單數據利用這一方法是非常有效的，利用這一功能，能夠對數據進行單獨的整合，便于對于數據的綜合管理。excel就是人工摘錄節點輸入，利用這一方法進行水位流量關系曲線，大大節省了推算流量的計算時間，減少了人為誤差。

2.2 SKED水位流量關系曲線定線。SKED技術是德國KISTERS公司研制出繪制準備流量關系曲線的產品，他的出現為水文環境信息管理系統做出了突出的貢獻，該系統不光能夠對水位流量進行實時的監測，并且能夠對水位，流量，含沙量，蒸發量和降雨量等數據信息進行全方位的監測，SKED水位流量監測系統對于輸入該系統的實測數據進行流量關系曲線的生成和檢測，該系統填補了國內原先沒有對流量推流處理的過程，為水流量關系曲線取得了突破性的進步。

簡單來說SKED系統就是水位流量關系曲線的編輯器，它能夠實現多種關系曲線模型的編輯，但是該系統能夠對多種曲線進行比選，從而選出最優結果。經過驗證該系統符合手工訂線的要求，具有極大的靈活性可應用價值。

3、如何利用水位流量檢測數據

在進行水位流量關系曲線的繪制中，所得到的關系圖有的是穩定的，有的是不穩定的。從而對水位流量曲線的推流計算，得知將來的水位，進而得到進行防汛水位，閘壩電站下游水位。

3.1 穩定的水位流量關系曲線。在較長的時期內，水位流量關系曲線呈密集分布，可用一條單一曲線來表示，這樣得到的水位流量關系曲線是穩定的。對于穩定的水位流量關系曲線判定可從以下條件得知，首先從斷面面積和粗糙率等水利因素必須保持不變，其次在同一水位時，上述各種數據雖然有較小范圍的變化，但對于水位流量關系的影響可以通過相互補償來彌補，這樣得到的水位流量關系曲線就會成為一條單一的曲線，從而達到穩定。

3.2 不穩定的水位流量關系曲線。不穩定的水位流量關系指的是受一種或幾種因素影響，所得到的實際測量的流量與相應的水位點據不能夠呈現密集的帶狀分布，從而不能用一條單一的曲線進行表示。這樣得到的水位流量關系曲線在同一水位當中有多個對應的流量，這樣得到的水位關系流量曲線不穩定。引起這種不穩定的水位流量關系曲線的因素有以下幾方面：

3.2.1 河床中的淤泥。河床當中的淤泥堆積，使得同水位斷面面積發生顯著的變化，從而影響流量，尤其是在多沙的河段當中，這種影響尤為劇烈。

3.2.2 洪水的漲落。洪水的漲落也是影響水位流量關系曲線主要因素，在漲水與落水階段，河道水面的比降不同，并且導致流速不同，從而使得同水位下的流量不同，導致水位流量的不穩定。

3.2.3 變動回水。在河流的中下游合水區的水位往往受到支流匯合和閘門開啟關閉的影響，這就會使得水面比較發生明顯的變化，從而導致水位流量關系的不穩定。在冬季，由于結冰的影響也會影響水位流量的穩定性。

4、結語

總之，做好水位流量的監測工作，能夠實現，對于水位流量的最大化利用，是滿足我國實現國家可持續發展，一項惠國惠民的大政策。

參考文獻：

[1]周瑞學.用excel建立水位與流量關系曲線和數學模型[J].黑龍江水利科技，2006.