新技術(shù)應(yīng)用示范水文站創(chuàng)建方案

謝榮光 郝秀萍 楊曉亮

摘要：基于水利部對新技術(shù)應(yīng)用的重視，為大力推進(jìn)新技術(shù)新設(shè)備應(yīng)用，加快水文測站和監(jiān)測手段提檔升級，全面提升水文測報現(xiàn)代化水平，以進(jìn)洪閘水文站為例編制新技術(shù)應(yīng)用示范水文站創(chuàng)建方案。

關(guān)鍵詞：新技術(shù)新應(yīng)用;提檔升級;全面提升;進(jìn)洪閘水文站

1 背景

2020年全國實現(xiàn)全面小康社會，現(xiàn)代化水平不斷提高，水文測站發(fā)展相對不平衡，部分水文測站測驗手段老套，測驗設(shè)備陳舊，急待提檔升級，水利部提供《水文現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)裝備有關(guān)要求》，倡導(dǎo)運用聲光電等在線監(jiān)測新技術(shù)新方法，因站制宜配備先進(jìn)儀器設(shè)備，實現(xiàn)真正意義上的全要素全量程全自動監(jiān)測，滿足生產(chǎn)應(yīng)用要求的同時，作為日常水文監(jiān)測的主要手段和方式。這就要求各水文部門積極開展調(diào)研、調(diào)查等前期工作，為實現(xiàn)水文現(xiàn)代化做好充分地準(zhǔn)備。

進(jìn)洪閘水文站是海河流域為數(shù)不多的百年站之一，測驗項目比較齊全，包括：水位、流量、泥沙、降雨、蒸發(fā)、地下水、水溫、冰凌等，目前實現(xiàn)在線監(jiān)測的項目有水位、降雨、蒸發(fā)。

2 方向

以在線與自動為主線，實現(xiàn)24小時無間斷在線與自動監(jiān)測，是觀測方式與手段的一種變革，具體工作如何做？進(jìn)洪閘水文站首先成立專項領(lǐng)導(dǎo)小組，認(rèn)真細(xì)致地學(xué)習(xí)研究文件要求，結(jié)合測站實際情況進(jìn)行比較、分類，確定哪些項目需要改造與完善，哪些項目需要新建與創(chuàng)造，制定初步方案進(jìn)行研討、調(diào)研，從而確定方案創(chuàng)建的主要方向，進(jìn)而根據(jù)通知要求分項開展。

3 方案

初步方案共分為兩大部分，從管理、測驗兩方面進(jìn)行闡述。

3.1 管理

創(chuàng)建水文監(jiān)測綜合管理平臺，該平臺已涵蓋目前水文站現(xiàn)有的水位、雨量、視頻數(shù)據(jù)，為現(xiàn)代化水文管理提供了方便快捷的手段，該平臺能夠查詢實時雨水情信息、氣象信息，查看設(shè)備設(shè)施情況、監(jiān)控系統(tǒng)、查詢歷史數(shù)據(jù)，發(fā)布工作任務(wù)以及記錄工作動態(tài)等等。

3.2 測驗

進(jìn)洪閘水文站全部測驗要素采集實現(xiàn)自動化，要求對流量、泥沙、水溫、地下水等要素進(jìn)行升級改造。

3.2.1 流量測驗

進(jìn)洪閘水文站有2處纜道測流斷面，中低水采用V-ADCP，高水時采用非接觸式。

3.2.1.1 中低水采用V-ADCP在線監(jiān)測

采用雙垂線坐底V-ADCP，可在低流速（數(shù)厘米）、水深0.2～10米范圍內(nèi)正常測流。水面寬無限制。方便水下傳感器維護(hù)，采用棧橋懸臂安裝結(jié)構(gòu)。測驗數(shù)據(jù)實時傳輸至水文監(jiān)測綜合管理平臺。

3.2.1.2 高水時采用非接觸式

高水時，流速較大或漂浮物較多，會影響ADCP正常工作，采用移動雷達(dá)波作為高洪測驗手段（流速大于0.5米每秒）。測驗數(shù)據(jù)實時傳輸至水文監(jiān)測綜合管理平臺。

3.2.2 泥沙測驗

采用TES-91 全自動泥沙在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要由泥沙傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)（含RTU）、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理軟件和安裝支架等組成。

該系統(tǒng)所使用的傳感器基于組合紅外吸收散射光線法，通過逆

投影成像技術(shù)，可以連續(xù)精確測定水體中的懸移質(zhì)泥沙含量。按照紅

外散射光線技術(shù)不受色度影響測定懸移質(zhì)泥沙含量，可直接輸出泥沙

含量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。

通過光纖傳輸將測驗數(shù)據(jù)實時傳輸至水文監(jiān)測綜合管理平臺。

3.2.3 水溫測驗

水文測驗通過設(shè)置水溫傳感器，通過無線傳輸傳將測驗數(shù)據(jù)實時傳輸至水文監(jiān)測綜合管理平臺。

3.2.4 地下水測驗

采用雷達(dá)水位計通過光纖傳輸將測驗數(shù)據(jù)實時傳輸至水文監(jiān)測綜合管理平臺。

4 成果

進(jìn)洪閘水文站結(jié)合水文工作實際及水文站特性，深入開展測站特性分析和新技術(shù)新設(shè)備適用性論證，充分利用現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備，完成了部分升級改造。

4.1 水文監(jiān)測綜合管理平臺

已創(chuàng)建獨流減河進(jìn)洪閘管理處水文監(jiān)測綜合管理平臺，目前雨水情信息、視頻系統(tǒng)暫未接入，可演示。留有數(shù)據(jù)接口，待其他測驗項目實現(xiàn)在線監(jiān)測，可隨時接入該平臺。

4.2雷達(dá)水位計

已于進(jìn)洪南閘上下游安裝JXZK-MRL型雷達(dá)水位計，通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）無線新技術(shù)，實現(xiàn)實時監(jiān)測。該設(shè)備為毫米波雷達(dá)水位計的天線發(fā)射出毫米波（電磁波），利用毫米波穿透性弱的特點，波束打到水面后，經(jīng)反射再被天線接收。該設(shè)備已申報《水利先進(jìn)實用技術(shù)重點推廣指導(dǎo)目錄》。

4.3纜道無線遙控裝置

已對進(jìn)洪閘（南閘上）纜道進(jìn)行升級改造，完成纜道無線遙控裝置安裝、試運行。

4.4 自測報短信

從網(wǎng)絡(luò)攻防演練中汲取經(jīng)驗，改造升級自動測報系統(tǒng)，增至短信報送功能，完成獨流減河進(jìn)洪閘水文站短信值守平臺V1.0開發(fā)及軟件著作權(quán)登記。

5 結(jié)尾

目前，大多數(shù)水文站現(xiàn)代化水平較低，“十四五”期間國家加大水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，加快水文測站和監(jiān)測手段提檔升級，為水文新技術(shù)應(yīng)用提供了前提及基礎(chǔ)，該方案為初稿，仍有許多地方需要修改，本文只希望能對新技術(shù)應(yīng)用示范水文站創(chuàng)建提供一點思路，不妥之處請指正。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2020）北京：中國水利水電出版社，2021.02.

[4]《水文測報新技術(shù)裝備推廣目錄》。