水文監(jiān)測現(xiàn)代化技術(shù)探討

熊英

摘? 要：結(jié)合湖北省水文監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用實際情況，以及推進現(xiàn)代化建設(shè)的要求，分析水文監(jiān)測現(xiàn)代化技術(shù)現(xiàn)狀，查找存在的問題不足，探討適合區(qū)域水文監(jiān)測現(xiàn)代化技術(shù)方法和路徑，為行業(yè)水文監(jiān)測現(xiàn)代化技術(shù)實施提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵字：水文監(jiān)測;現(xiàn)代化

分類號：TV698

當(dāng)前，水文工作面臨著良好的發(fā)展形勢，國家對水文工作越來越重視，水文的社會影響越來越廣泛。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，治水思路的進一步完善，科學(xué)技術(shù)、水文現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，許多新設(shè)備、新技術(shù)在水文工作中得到了普遍的應(yīng)用，探索水文監(jiān)測現(xiàn)代化實施技術(shù)，加快實現(xiàn)水文現(xiàn)代化的步伐。

一、水文監(jiān)測現(xiàn)代化現(xiàn)狀

新技術(shù)、新設(shè)備在水文監(jiān)測中的應(yīng)用，大大減輕了水文職工的勞動強度、解放了基層水文站的人力，使水文工作逐步向程序化、自動化的方向發(fā)展。水位、降水量大部分測站均實現(xiàn)自動測報，流量測驗部分站點也實現(xiàn)了實時在線，蒸發(fā)自動測報也在試驗摸索階段，測站測量也在新建中小河流水文站中逐步使用。

水文現(xiàn)代化建設(shè)雖然取得了積極成果，但還不能適應(yīng)經(jīng)濟社會快速發(fā)展和新時期水文工作的要求，特別是水文監(jiān)測工作，仍然存在諸多問題，已經(jīng)成為影響水文資料可靠性和制約水文現(xiàn)代化發(fā)展的重要因素。對水文現(xiàn)代化條件下測驗工作所遇到的問題及解決方法進行探討，逐步實現(xiàn)水文監(jiān)測現(xiàn)代化，多方面服務(wù)國民經(jīng)濟建設(shè)。

二、技術(shù)困惑

1.水位測驗

水位測驗現(xiàn)代化步伐較快，并且技術(shù)、規(guī)程、規(guī)范也較為完善，但在實際工作中有一些因素對水位觀測精度存在制約。浮子式水位計是精度較高、應(yīng)用最為廣泛的一種，但在高水時隨著水位漲落，平衡錘觸底失重、鋼絲繩打滑的現(xiàn)象，造成水位記錄失真;同時也會有水位計齒輪磨損，傳動不靈敏，短期還不容易發(fā)現(xiàn)問題等。其他形式水位計也同樣存在儀器適應(yīng)條件、制造工藝、水位變幅、外部環(huán)境等影響水位的觀測精度。如壓力式水位計感壓面易受泥沙淤積等影響、超聲波水位計易受泥沙、漂浮物等外部環(huán)境影響。

2.流量測驗

目前大部分水文站特別是山區(qū)站，流量測驗仍采用水文纜道、測船流速儀測流，不僅需要人員多、耗時長、工作量大、安全性差，而且流量精度受測次影響較大，不能實現(xiàn)流量實時報汛。雖然許多在線測流產(chǎn)品在水文站實際工作中已有使用，如聲學(xué)多普勒流速儀、超聲波測流儀等，多適用于水流平穩(wěn)的河道站或渠道、堰閘站、大江大河，這類產(chǎn)品不能適用于陡漲陡落、斷面變化沖淤變化大、漂浮物多的山區(qū)水文站測流。恰恰山區(qū)水文站才是現(xiàn)代化條件下更需解放人力的地方，實現(xiàn)山區(qū)水文測站的流量實時在線，是水文現(xiàn)代化發(fā)展的一個難題。流量實時在線成為山區(qū)水文站全面實現(xiàn)水文現(xiàn)代化的“瓶頸”。

3.降水量測驗

遙測雨量站點均采用自記雨量計，自記雨量計為技術(shù)成熟產(chǎn)品，經(jīng)過日常維護、比測校核，精度均能滿足日常降水量測驗要求，但在安裝或特殊氣候、特殊地理位置，還存在影響降水量精度的因素。安裝時為了避免周圍障礙物的影響以及考慮設(shè)施設(shè)備的安全，大多采用桿式安裝雨量計。因高出地面，改變了雨量器安裝在地面時的空氣動力條件，可能使年降水量偏小很多，降雪量偏小更多。在鄂西、鄂西北的山區(qū)，12月～次年2月氣溫較低，常常容易結(jié)冰，特別是背陰山坡，結(jié)冰后長期難以融化。當(dāng)使用翻斗式雨量計時，翻斗內(nèi)結(jié)冰后，就會造成融化的雨雪水量偏大或偏小的情況，并且這部分誤差還不易定量。

4.蒸發(fā)測驗

水面蒸發(fā)自動站也有一部分投入使用，蒸發(fā)量傳感器多采用浮子式水位計或超聲波水位計感應(yīng)水面的變化換算而得。但記錄精度直接受到蒸發(fā)量傳感器和雨量傳感器的制造工藝、安裝等影響，冰期的水面蒸發(fā)量觀測精度較差。特別是在暴雨期間，排水量較大，排水時間較長時，水面蒸發(fā)量記錄誤差較大。

5.測站測量

近年來，隨著水文現(xiàn)代化的不斷建設(shè)和完善，全站儀、電子水準儀、GPS、RTK等新型測繪儀器也逐漸成為水文測量的常見設(shè)備。現(xiàn)代測繪儀器的精度標(biāo)準均能滿足水文測站的普通大斷面測量、測站地形測量等。但是水文測站的基本測量工作由于受到測量技術(shù)標(biāo)準、規(guī)范的限制，大部分的水文站還一直使用光學(xué)水準儀和光學(xué)經(jīng)緯儀。使現(xiàn)代測繪儀器在基層水文測站無用武之地或移做他用，沒有發(fā)揮現(xiàn)代化條件下先進測繪儀器為水文測站測量工作帶來的便利。

三、解決方法

1.技術(shù)改進

對于新技術(shù)、新儀器在測驗過程中出現(xiàn)的問題，進行總結(jié)分析，為廠家或代理商提出解決建議，在新技術(shù)、新儀器研制、生產(chǎn)時能得到改進。如流量自動測驗儀器和自動蒸發(fā)儀器的實際應(yīng)用過程中，存在的適用條件、技術(shù)弊端等，結(jié)合實際提出相關(guān)的建議和解決方法。

2.比測分析

對于新投入的儀器設(shè)備，應(yīng)對測驗方式的改變進行比測分析，確定觀測誤差，符合規(guī)范規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi)，方可正式投入使用。對于規(guī)范沒有明確規(guī)定可使用的新儀器、新技術(shù)，與規(guī)范規(guī)定儀器、技術(shù)大量比測，誤差較小，形成有力技術(shù)成果，可爭取規(guī)范修編時對該新儀器、新技術(shù)的支持。如桿式自動雨量計可分析與地面雨量器的誤差，誤差太大不能滿足規(guī)范要求的站點，應(yīng)遷至能滿足允許誤差的位置。

3.巡查和定期維護

對于無人駐守的遙測站點實行全面巡查和定期維護。如雨量傳感器的承雨器定期檢查器口直徑、清理灰塵、蛛縵等、翻斗清理、注水聯(lián)調(diào)計算計量誤差;浮子式水位計檢查水位輪固軸螺絲是否緊固，高水、低枯水時平衡錘或浮子是否觸底;氣泡式水位計氣管是否漏氣、氣瓶氣壓是否過低等。

4.儀器設(shè)備規(guī)范保養(yǎng)、檢定

ADCP、全站儀、電子水準儀和GPS等電子儀器，日常在站保存的時候，要定期檢查校測，長期不用還要按說明書要求定期給電池充電。為了保障電子儀器的正常使用，保證精度，在規(guī)定的時間內(nèi)應(yīng)送到相關(guān)的儀器檢定部門送檢，并做好檢定記錄。

5.數(shù)據(jù)對照分析

日常對遙測站點監(jiān)視不僅要監(jiān)視通訊是否正常，還要對數(shù)據(jù)作短期和長期對比分析。雨量數(shù)據(jù)作好鄰近站點的對照;易結(jié)冰的站點遙測數(shù)據(jù)與人工觀測數(shù)據(jù)對比分析誤差，并用人工數(shù)據(jù)作改正。水位數(shù)據(jù)可按照3～5天數(shù)據(jù)對照檢查，根據(jù)測站水位變化特性檢查水位數(shù)據(jù)變化是否正常，如遇到水位連續(xù)幾天變幅很小，不符合水位變化特性，可能是水位計齒輪磨損或懸索被卡阻，并通過人工水位進一步核實。

測站水文監(jiān)測現(xiàn)代化的實施過程中，結(jié)合測站特性，選擇符合本站適用條件的合格儀器設(shè)備，經(jīng)比測符合規(guī)范要求投入到水文測站工作，對站點儀器、設(shè)施設(shè)備實行全面巡查和定期維護、保養(yǎng)，作好遙測數(shù)據(jù)的對比分析，通過水文科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，逐步實現(xiàn)水文監(jiān)測現(xiàn)代化。

參考文獻：

[1]林祚頂，朱春龍，余達征，姜永富.水文現(xiàn)代化與水文新技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[2]牛占，陳松生，余達征，王懷柏.水文勘測工[M].鄭州：黃河水利出版社，2011.

湖北省荊州市水文水資源勘測局? 湖北? 荊州? 434000