水文自动测报技术在城市防汛中的应用策略

水文自动测报技术在城市防汛中的应用策略

贾瀚娇

上海市宝山区水文站 上海 201900

摘要：为进一步推进海绵城市建设、提升城市防汛抗灾能力、改善城市生态环境质量，运用水文自动测报技术，有助于在提升城市防汛抗灾能力方面带来积极影响。本文就此展开了相关探究，希望可以使城市防汛能力更强，以便保证人们的安全以及生活出行便利。

关键词：水文自动测报技术；海绵城市；城市防汛

引言：从2020年来看，我国暴雨爆发力强，特大级记录级别暴雨天数和流量多，支线河流洪水爆发快，长江流域重庆段全线告急，洪涝灾害强度已接近2016年。强降雨等极端天气所造成的洪涝灾害始终是世界各国面临的长期慢性重大灾害之一。借鉴国际城市防汛抗灾经验，对提升我国城市防汛抗灾能力具有重要意义。

1 城市抗灾防汛现状及水文自动测报技术发展

在1982年，我国第一套用于水库调度的水情自动测报系统建成。开始了由仪器行业为主导的全国自动测报的进程，得到了水情部门的响应。水位和雨量是水文测验尝试第一次大规模自动化的项目。基于防汛遥测，速度第一、精度第二，一开始仅用于防汛信息，并没有在基本观测中得到应用。1997年，随着硬件技术逐渐成熟，固态存贮的出现，水利部水文局启动了测站自动化观测的技术应用（澳大利亚引进），大量的水位、降水量自动观测设备开始装备用于站网观测。

1.1受灾范围扩大，洪涝因气候变暖长期化

据应急管理部统计，2020年我国进入主汛期（6月1日）以来，洪涝灾害造成27省（区、市）4552.3万人次受灾，142人死亡失踪，3.5万间房屋倒塌，直接经济损失1160.5亿元。而据中国气象局的数据表明，我国气候呈现出与全球一致的升温趋势。根据国内气象及水文数据显示，2020年5月汛期开始以来，我国中东部降水偏多，不少河流水位偏高，长江流域各支流，尤其是长江上游均发生了不同程度的汛情，主要分布在云南、四川、贵州、重庆和湖北等省市。据大量观测数据，全球气候变暖对我国的降雨影响主要表现为小雨日数减少、暴雨日数呈现增加趋势，旱涝灾害加剧。暴雨日数增加，意味着流域性洪水与城市内涝等风险的增加，从而导致了今年的降雨较往年强度大且集中，洪涝灾害也更重。

1.2抗洪能力提高，损失同比下降

当前背景下，我国是世界上自然灾害影响最为严重的国家之一，灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重。2018年，我国组建应急管理部，优化国家应急预案体系，推动预案演练，提高了自然灾害的应急处置和高效救援能力。与今年严峻汛情相对应的是，入汛以来，全国洪涝灾害受灾人口、死亡失踪人数、倒塌房屋数量和直接经济损失与近5年同期相比分别下降了9%、51%、70%和13%。

1.3防汛预警增强，救援防治能力提升

我国防汛措施的提高主要在高科技的运用和专业人员的积极配合两个维度。一方面，高科技的运用提升了自然灾害风险评估、监测预警、高效救援与综合防治等能力，如及时发布的预警信息，对灾害的演化作出科学的预判等。另一方面，专业人员的合作，以专业化、现代化、信息化与智能化推动构建高效科学的汛期自然灾害应对能力。

2 水文自动测报技术在城市防汛中的具体应用

2.1河道水位观测设备

通常情况下，城市距离河道较近，便于水资源的运用。通过对河道水文的观测，有助于科学地掌握城市河道的规律，合理分析历史水位信息，对于城市防汛有着极为重要的现实价值。在水文自动测报技术应用过程中，水文观测也属于重要的应用内容之一。在实际应用中，经常使用的水位观测设备有压力式水位计、浮子式水位计、雷达式水位计等。结合水文自动测报技术应用特点，在实际应用中，会使用到河道水位观测设备，比如OTTRLS设备。该设备的主要构件是对地表水液位展开实时测量的雷达液位计，属于非接触类型，可以借助脉冲雷达技术，对于水位的变化情况进行监督。位于设备上的天线会和预报系统关联在一起，采集的数据也会通过天线进行传输，提高了信息传递的时效性。该设备的质量较轻，安装过程便捷性较强，属于常用的水库监测设备。

2.2河道流量监测设备

自动监测河道流量的技术与设备是自动水文监测领域中关注的热点。多年来，国内许多水文部门、有关科研单位和有关公司对天然河水自动监测技术进行了很多研究和探索，找到了许多可行的解决方案，并使用了一些检测设备为他们提供支持。在当前的城市防洪监测过程中，还需要对河流流量进行良好的监测，并根据河流流量的变化来预测当前河流的流量发展趋势。在实际操作中，监视点具有收集信息的功能，主要安装的设备包括ADCP支持平台、水下ADCP传感器、ADCP数据处理设备、相关的通讯设备和电源设备等。监控点通过ADCP传感器获取流量数据，通过水位计获取水位数据，并通过数据传输网络将水位、流量、设备状态等数据上传至信息中心服务器，为河道流量监测提供支持。

2.3降雨量观测设备

现阶段，在城市防汛工作开展之前，需要对一些基础参数数据进行采集，其中区域降雨量便属于基础性内容之一。在对降雨量进行监测时，常用的监测设备便是翻斗式雨量计，该设备在应用过程中，雨水落在承雨口完成采集，随后通过进水漏斗进入到翻斗结构中，完成一次水量的计量工作^[1]。在水文自动测报技术的应用过程中，会将传感器和记录仪器进行关联。在翻斗内的水量达到某一个定量值后，此时翻斗会出现翻转的情况，并且还会产生一个通断信号。借助网络传递到计算机系统中，由此得到目前降雨量的基础数据。当雨量超警戒范围时，需要人工报讯，提高警惕确保安全。

2.4水质监测设备

在城市防汛工作开展过程中，水质监测也属于重要的工作内容^[2]。水质在线监测目的为对水质变化状态有定时的了解。测报系统一般由取水单元、预处理单元、检测仪器单元、系统控制单元、通讯单元、系统管理软件、辅助单元组成。元器件主要有德国、美国和其它国家生产，我国自行配套进行系统集成。主要监测项目为：氨氮、高锰酸盐指数、浊度、溶解氧、pH、氧化还原电位、电导率。在具体的操作过程中，需要在区域内设置好自动监测站，对于水质供给情况进行了解。如果水质出现了较大变化，那么也表明河道上游区域出现了大规模降雨天气，携带大量泥沙也会对河道环境带来一定影响，这也是拟定防汛计划的重要参考数据。依托水文自动测报技术，在对该环节进行监测时会利用到自动分析仪器，在河道上中下段设置观测点，对于数据信息进行采集处理，从而为系统预警奠定基础。

2.5地下水监测设备

在水循环过程中地下水属于重要的组成环节，地下水水位变化情况，也会对地表水位造成影响，从而对城市防汛工作的开展形成威胁。依托水文自动测报技术，在对地下水水位进行监测时，经常使用的仪器设备有压力式水文计、悬垂式水位计等^[3]。并且在地下水发展趋势预估方面，还可以借助流量计算模型对地下水变化情况进行确定，为防汛方案的拟定提供可靠的数据支持。为了提高监测结果的可靠性，会在河道、水库周围布设若干个监测点，对监测点数据进行统一整理，在消除掉干扰因素后可以得出可靠的监测结果，也为后续防汛计划调整提供可靠的数据支持。

结语：

综上所述，在城市化水平快速提升的背景下，区域水文条件的变化幅度也在增加，河道作为调节区域水资源调配的重要手段之一。河道水位、流量的变化情况，也会对城市防汛工作的开展造成影响。通过建立水文自动测报系统，一方面可以快速采集区域水文资源的调度信息，优化水资源布局。另一方面对于防汛平台的优化建立也有着积极的作用。

参考文献：

[1]佟举钢,曲强,马东.南宁市城市内河管理处内河防汛监测预警系统[J].中国建设信息化,2018(13):74-75.

[2]李琦. 水文自动测报技术用于城市防汛的实践探究[J].珠江水运,2017(06):59-60.

[3]谈晓珊,高军,周亚平.水文自动测报技术研究探析[J].江苏水利,2016(11):26-30.