數(shù)字化水文水資源監(jiān)測(cè)模式探究

孟晗 謝添

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控模型廣泛應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展，將其應(yīng)用于水資源的監(jiān)測(cè)，提高準(zhǔn)確性和監(jiān)測(cè)效率，改變了原始的水文資源監(jiān)控方式，高度重視信息收集和分析，可以實(shí)現(xiàn)水文和水資源的綜合監(jiān)測(cè)，更好地為生產(chǎn)和生活服務(wù)的人。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;水文水資源;監(jiān)測(cè)模式

引言

工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，但是也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，以犧牲環(huán)境來(lái)獲取經(jīng)濟(jì)效益是不可取的，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。工業(yè)廢水的排放使得河流湖泊受到嚴(yán)重污染，不但破壞了生態(tài)環(huán)境，也會(huì)對(duì)人們的身心健康產(chǎn)生影響，嚴(yán)重阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制的目的和內(nèi)容

在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，通過(guò)質(zhì)量控制可以把監(jiān)測(cè)誤差控制在一定范圍內(nèi)，更好的保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，為了更好的對(duì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量進(jìn)行控制，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部管理進(jìn)行完善，建立科學(xué)的質(zhì)量管理體系，使用合理的實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制中，需要做好實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量控制，還需要做好采樣過(guò)程中外部質(zhì)量控制，從而更好的對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2當(dāng)前我國(guó)水資源的現(xiàn)狀

2.1水資源污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重

現(xiàn)今，水資源的污染問(wèn)題極為嚴(yán)重。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，目前水資源的污染問(wèn)題不僅涉及單純農(nóng)藥殘留污染，污染源更為復(fù)雜，還涉及某些重金屬與化工材料。這些污染物質(zhì)通過(guò)水資源，對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉、居民用水等進(jìn)行污染，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活帶來(lái)了嚴(yán)重問(wèn)題，威脅人們的身體健康甚至關(guān)乎生命安全，所以水資源污染的問(wèn)題必須引起足夠的重視，對(duì)水資源的管理與治理必須得到相應(yīng)有效的措施。因此就現(xiàn)階段而言，水資源的污染問(wèn)題的解決迫在眉睫。

2.2山區(qū)的水資源出現(xiàn)減少的現(xiàn)象

近年來(lái)，中國(guó)南方地區(qū)、部分山區(qū)的水資源同樣面臨衰減的狀況，尤其是淮河地區(qū)。一些河流上游出現(xiàn)斷流的狀況，中游及下游直接受到了影響。河流斷流的出現(xiàn)，也導(dǎo)致了枯竭的問(wèn)題，地下水的補(bǔ)給不足，是的下游水資源嚴(yán)重不足，導(dǎo)致了水土流失，給附近環(huán)境帶來(lái)較為嚴(yán)重的災(zāi)害及挑戰(zhàn)，而水文水資源的相關(guān)工作將受到嚴(yán)重阻礙。

2.3地下水資源過(guò)度開(kāi)采

對(duì)地下水的過(guò)度開(kāi)采，給現(xiàn)今社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題。隨著地下水的過(guò)度開(kāi)采，公路和水利鐵路方面出現(xiàn)不良狀況，如橋梁坍塌、地表凹陷、開(kāi)裂等，給交通出行帶來(lái)了隱患。水資源的浪費(fèi)使得人們生產(chǎn)生活用水匱乏，用水緊張。河流江湖的水量減少使得河床干涸等災(zāi)害，植被生長(zhǎng)受到影響，水土流失嚴(yán)重。

2.4水環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器落后

我國(guó)對(duì)水資源污染的重視程度不夠，對(duì)水環(huán)境的監(jiān)測(cè)也不夠重視。因此，政府機(jī)構(gòu)沒(méi)有在這項(xiàng)工作上投入足夠的資金。采購(gòu)或自主研發(fā)的設(shè)備均未達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。監(jiān)測(cè)樣本數(shù)據(jù)的過(guò)程中，相比一些發(fā)達(dá)國(guó)家成套水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)，采用的監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)相對(duì)落后，在中國(guó)，這樣獲得的結(jié)果的精度低、監(jiān)測(cè)技術(shù)也需要改善。監(jiān)測(cè)儀器的先進(jìn)性直接關(guān)系到水環(huán)境數(shù)據(jù)采集和分析的準(zhǔn)確性。只有準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測(cè)結(jié)果才能真正反映區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量狀況，才能更有效地開(kāi)展監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制工作。

3數(shù)字化水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模式的探究

3.1數(shù)字化水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

（1）傳感器模塊。傳感器設(shè)備主要用于采集數(shù)據(jù)。在水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，一般包括降雨傳感器和水位傳感器。在水文統(tǒng)計(jì)中，降雨量是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)降雨量的分析，計(jì)算出未來(lái)該地區(qū)降雨量的變化，為管理部門做好抗旱防汛工作提供依據(jù)。雨傳感器的主要部件是雨量器，雨量器的種類很多，如翻斗式雨量計(jì)，簡(jiǎn)單操作，計(jì)算準(zhǔn)確。在水利工業(yè)的發(fā)展中，水文資料在農(nóng)田灌溉和湖泊管理中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)水位變化的數(shù)據(jù)，選擇合適的灌溉方法，確定是否需要排水和引水。當(dāng)前中國(guó)一般采用的是自動(dòng)化水位傳感器。（2）主控制器模塊。水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心是主控制器，其決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。主控制器與其他模塊相連，對(duì)數(shù)據(jù)資料加以處理和存儲(chǔ)、控制。微處理器能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)形式的變換，更好地提升數(shù)據(jù)處理的精確度。（3）通信模塊。在數(shù)據(jù)傳輸中，通常包括有線和無(wú)線傳輸。在當(dāng)前的數(shù)字水文和水資源監(jiān)測(cè)中，無(wú)線傳輸最為普遍，不受地形和自然環(huán)境的影響，可以很好地滿足工程環(huán)境的需求。無(wú)線傳輸模塊的類型有很多，其中大多數(shù)是GPRS通信。其運(yùn)輸速度較快，兼容性更好，且成本較低，選用這種通信模式，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體性較強(qiáng)，能耗相對(duì)較低，能更好地滿足水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求。（4）電源模塊。水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多設(shè)置在戶外，電纜線的架設(shè)成本相對(duì)較高，為減少工程成本，減小工程難度，一般采用太陽(yáng)能蓄電池供電，考慮其電壓、容量、溫度等指標(biāo)，要考慮其能在潮濕的環(huán)境中運(yùn)行，因此可以選擇密封鉛酸蓄電池。在戶外工作，對(duì)蓄電設(shè)備的供電持久性有較高的要求，并降低電能的消耗，可采取分區(qū)管理的方式，確保其在陰雨環(huán)境中，電池能為系統(tǒng)的正常運(yùn)作提供可靠的電能。

3.2數(shù)字化水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

（1）水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器、通信、控制器等模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采集相應(yīng)的水文數(shù)據(jù)和相關(guān)資料進(jìn)行處理，將所得數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿帧８鶕?jù)水文變化情況進(jìn)行判斷分析，確定是否需要采取相應(yīng)措施。如監(jiān)視的河流和湖泊的水位低于警戒水位，同時(shí)水文資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，如果有大規(guī)模和連續(xù)降雨在上游河流，防汛準(zhǔn)備工作需要提前做，要打開(kāi)湖泊閘口，提前預(yù)防游洪水，避免洪水災(zāi)情出現(xiàn)。（2）必須在監(jiān)視系統(tǒng)中設(shè)置面向用戶的窗口。當(dāng)?shù)匾恍┧块T已經(jīng)建立了水文信息管理平臺(tái)，作為水文資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的擴(kuò)展，以更充分地利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。水文信息管理平臺(tái)可以對(duì)上傳的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理，更有利于人員管理和數(shù)據(jù)使用。平臺(tái)內(nèi)部的實(shí)時(shí)信息資料，可以實(shí)現(xiàn)信息查詢功能，滿足不同用戶對(duì)信息的不同需求。此外，該平臺(tái)還具有防洪報(bào)警功能，可以預(yù)先報(bào)警并及時(shí)做出反應(yīng)，從而提高了突發(fā)事件的反應(yīng)能力，確保汛期的安全。管理平臺(tái)主要是確保系統(tǒng)和平臺(tái)的安全性，支持用戶信息驗(yàn)證和記錄。對(duì)于基礎(chǔ)資料模塊，包含當(dāng)?shù)厮兴畮?kù)、河流湖泊的數(shù)據(jù)資料，并綜合其查詢功能，可以更好地滿足人們的資料查詢需求，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的添加、刪減和修改。（3）數(shù)字化水文水資源檢測(cè)系統(tǒng)還有信息發(fā)布功能，依托網(wǎng)頁(yè)制作技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布水文信息，用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)及時(shí)了解當(dāng)?shù)氐乃闆r，同時(shí)，可以建立水文水資源監(jiān)控App，公布水利情況，更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳播。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在信息技術(shù)發(fā)展中借助傳感技術(shù)、通信技術(shù)建立發(fā)展起來(lái)的，在水利行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)、查詢、報(bào)警等功能，能為管理人員提供科學(xué)依據(jù)。新的發(fā)展階段，要加強(qiáng)數(shù)字化水文水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，重視信息管理平臺(tái)的構(gòu)建，充分發(fā)揮其在水利管理和防洪抗旱中的作用，促進(jìn)水利的現(xiàn)代化發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

孟晗（1999/3），男，漢族，河北省唐山市，大學(xué)本科，鄭州大學(xué)，水文與水資源工程

謝添（1998/12），男，漢族，重慶市梁平縣，大學(xué)本科，鄭州大學(xué)，水文與水資源工程