水文站水文要素自动监测的探讨

水文站水文要素自动监测的探讨

刘凯敏

黄河水利委员会河南水文水资源局，河南 郑州 450000

摘要：水文站作为我国的基础经济建设，其是推动我国经济发展的重要力量，并且水文监测工作对于科学研究，以及自然灾害的预防都有着非常重要的作用。因此为了更好地满足当前社会经济发展的现实需求，就需要对提升水文测报精度的途径进行更加深入的分析，从而更好地保护生态环境，进而实现我国经济的可持续发展。

关键词：水文站；水文测报精度；水文要素；途径

引言：在水文测报新技术不断发展下，雷达测速同位素测沙视频监控技术取得进步，也变得更加成熟化，这在技术这方面，为水文站自动监测工作提供重要的支持。所以在今后应利用该技术，重点的加强对水文站水文要素监测。

1水文自动监测系统的优势

水文自动监测系统以计算机技术为基础，经过对数据的收集以及整理来获得相应的结果，系统中包括了计算机、通讯设备以及传感器等部分，利用自动监测系统可完成对数据的处理及分析，并且对监测区域进行全过程监控。同时，水文监测系统可实现对监测点水文数据的详细记录及存储，便于人员进行查询使用，为管理工作进行带来帮助。利用水文自动监测系统，可为水文工作人员提供详细的报表数据，并且结合数据分析其发展趋势，使水文工作的开展得到有效的支持。此外，水文自动监测系统可使特殊接口与其他系统之间实现对接，有效拓展了其功能。因此，运用水文自动监测系统能够带来较多的优势，不仅可使数据的分析效率及准确性提升，也可使监测点情况及时获取，避免问题产生。

2水文站全要素自动监测的主要内容

2.1水位监测

利用雷达水位计，在信号传输这方面，充分的应用移动公网，达到远程采集和远程传输目的。注重对浮子式水位计气泡水位自动采集仪器的应用，因为这是当前应用频率最高的，通常浮子式水位计的安装主要将水位自计井作为主要的依托，避免受水面波浪的影响。但是水位自计井很有可能受沙淤积的影响，这就需要做好冲淤工作。实现自动观测畅流期水位，一定程度上，将高寒地区水位观测问题解决好。浮子水位计对河道变化影响较大，近些年绿化环境得到改善，泥沙含量减少，较多河流存在河床下切，低水位记录不到现象。气泡水位计能够解决河床下切现实问题，存在高水波浪影响水位精准度问题。需要根据不同河道水情使用相应水位要素监测设备。 

2.2流量监测

现在最为使用率高且精准推流的方式为水位流量关系推流，利用水文监测数据，水位流量关系较好的站能够实现水位实时推流，定期对水位流量进行校测；对于一些受到水利工程影响的站点，库区位置在满足了设备使用条件下可以使用哨兵式ADCP进行实时监测；为更好的做好防汛工作，提前置入断面资料，探索使用多点固定视频监测系统进行中高水流量监测 ，目前使用流量监测方式主要为缆道搭载转子式流速仪、缆道搭载声学多普勒流速仪（ADCP）、固定雷达波流速仪、雷达波走航式流速仪。考虑到测站断面的特点，选择对雷达流量在线监测系统的应用，还对4个雷达探头进行安装，实现对固定点水面流速实时检测，和雷达水位计相互配合下，不管是对断面水位，还是水面流速，能够进行实时检测。结合置入系统断面资料，达到在线监测流量目的。除此之外，上游测区还构建多个测流系统，尤其是侧扫描雷达，以便进行流量在线监测。

2.3泥沙监测

在水文站常规监测项目中，泥沙监测要素相对较为复杂些，这在具体监测的过程中，如果应用传统的方式，不仅会消耗大量的时间，还会投入精力。在社会不断发展下，相继出现新技术，尤其是同位素侧仪，而将其应用在泥沙监测中，一定程度上取得良好的效果，也能达到在线实时监测含沙量目的。

2.4降水量监测

在进行降水观测的过程中，以往传统的方法主要以人工的方式为主，在这之后，随着不断的发展，翻斗式雨量计和光学雨量计相继的出现。就当前的情况来看，为实现固态降水自动观测，解决好这一问题，水文站可对称重式雨雪量计的应用，这样实现对固态、液态、混合降水的测量，还能自动化采集传输全年降水量。

2.5水面蒸发量监测

借助全自动型水面蒸发观测设备，主要是实时监测蒸发皿内水位值，通过计算水位数据和降雨数据来得到日水面蒸发，当降雨过大水泵将自动排水，当水位过低时会进行自动补水。主要问题是蒸发皿水圈还未能实现与蒸发皿内外水位相平衡。对蒸汽桶内水面高度，不仅能自动的进行补水和排水，还能及时的采集，将日水面蒸发量计算出来，提升水面蒸发自动观测水平[2]。此项技术当前已经得到合理的应用，最重要的一点就是对非冰期水面蒸发自动观测，能够给予充分的满足，还能将整个蒸发变化的过程实时的显示出来，以便研究水面蒸发。

3提升水文自动监测系统应用水平的关键措施

3.1明确自动监测系统的资料收集方式

水文自动监测系统通信费是系统运行中的重要内容，应根据水文监测的参数特点，结合相应规划来设计传输的方式，使通信费用降低。在当前的网络技术发展下，水文自动监测系统的设备资料传输方式实现了实时传输，由服务器数据库来自动接收，这使系统的使用发挥了更好的作用。为了有效控制通信费用成本，可根据实际需求来对数据打包一次性发送。为了保障水文自动监测系统信息传输的可靠性，监测系统设置了备用链路，该部分建设也需要花费一定的费用。根据使用的实际需求，选择站点不规划备用信道的方式，可节省备用链路月租金，比如在平原地区中，降雨比较均匀，可建设防汛用水雨情监测系统，并且给部分监测站点规划备用信道，使布设的方式符合要求，这样可使系统的信息传输要求达到，也可使成本得到有效的控制。

3.2合理选择自动监测站的位置

在水文自动监测系统建立之后，需要开展监测站维护工作，由于其地理位置比较分散，交通费也属于维护费的一部分，当监测站点比较远，或者依靠车辆不能直接到达，需要渡河或者二次转运，这会使车辆燃油费等成本增加。应在符合监测参数使用要求的情况下，合理选择测站的位置，保证交通条件便利，同时避免仅考虑最佳监测站点的情况出现，应充分分析后续的维护需求，使位置的选择更加合理，为维护工作提供良好的条件。

3.3根据监测需求选择系统设备

在水文参数监测设备选择中，不同的设备其适用环境不同，应考虑到其自身的特点，根据监测地点的条件情况来合理先选择，使用符合要求的设备。在选择水文自动监测设备的过程中，需考虑到系统的特点，由于在管理机构中有着多个系统，监测参数比较复杂，在建立系统的时候，应考虑到其兼容性情况，使其满足实际的使用需求。系统兼容性应满足硬件的兼容性、软件通信协议兼容性以及计量单位兼容性几方面情况。要求传感器与水文遥测终端机之间有相互兼容的通信接口，在选择水文监测系统的时候，兼容性应当符合要求，使不同的监测系统之间实现共享，为系统的运行提供良好的条件，加强其使用效果。

3.4运用新技术优化系统功能

在当前的水文自动监测系统应用中，需要加强创新，借助先进的技术来优化其功能，使系统的优势更好地体现出来。可借助5G通信技术来提升水文自动监测系统的信息服务能力，使系统的装备配置得到优化，更好地满足监测工作的实际需求。5G通信技术的运用能够使传输的效率得到显著提升，同时能够以不同形式的传输信息，比如高清视频等，为视频监控提供了相应的条件。通过对水文自动监测系统的无线传输网络体系的完善，使其功能优势充分体现出来，提高系统的运用水平，进而促进水文相关工作的快速发展。

结束语：在水利和社会发展的过程中，水文属于是一个前期工作。水文站由于地址远，自然条件不是很良好，在打造一线工作队伍和留住人才这方面带来一定挑战，这就需要改变水文测报工作。注重对水文站全自动观测技术的利用，不仅能自动化采集，还能实现自动化传输，在异地，完成水文测报这项工作，减少水文工作人员驻测的实践，也解放一线工作人员，呈现出新的水文测报模式。所以，为促进水文发展，改变当前的现状，对水文站全要素自动监测技术进行研究，并合理的利用已经成为最主要的一项措施。

参考文献：

[1]高晓冬. 河道治理工程对水文监测影响因素分析[J]. 河南水利与南水北调,2022,51(02):49-51.

实现自动观测畅流期水位，一定程度上，将高寒地区水位观测问题解决好。