水文自动测报技术用于城市防汛的实践探究

李琦

摘 要：随着城市化建设工作不断深入，现代城市无论是规模還是功能均得到了长足的发展，对于城市防汛工作提出了更高的要求。近几年，受强降雨天气影响，我国南方部分城市出现了较为严重的积水问题，不仅给城市居民的工作和生活带来巨大的不便，还进一步引发了人员失踪、死亡等恶性问题。笔者从城市防汛工作入手，就水文自动测报技术的实际应用，发表几点看法，以供相关单位参考。

关键词：水文自动测报技术 城市防汛 实际应用

就城市防汛工作而言，水文自动测报技术在其数据采集、数据分析以及决策信息发布等方面均有着较为广泛的应用。随着城市化建设工作不断深入，现代城市规模扩张迅速，相应提高对于城市防汛的实际要求。近几年，受强降雨天气影响，部分南方城市出现了较为严重的城市积水问题，给城市居民的生活造成了巨大的不良影响，引发了广泛的社会关注。因此，城市防汛部门应从应用和发展的角度，科学加强对雨水量、水质、地下水等内容的监测，提高城市防汛能力，进而不断提高城市居民生活质量。

1.新时代的城市防洪特点分析

1.1新时代的城市水文特点分析

城市化建设过程中，以城市为主体的水灾害问题已经出现了全面加重的发展趋势。因此，城市水文监测系统应积极加强城市内涝、所在流域降雨以及所在江河水位流量等内容的监测力度，并借助相应的传输系统和信息采集系统，实现城市水文的自动测报功能。城市水文数据分析预测及监测工作，应在科学分析城市实际情况基础上，进行科学的规划和管理，并相应提出城市防洪创新思路，降低城市洪灾发生概率，保护城市居民生命财产安全。1.1.1城市地面滞水性、渗透性变化

随着城市化建设工作不断深入，城市不渗透地面面积不断增加，导致城市雨水汇流特性发生了较大的改变，具体表现为洪峰流量增大、洪水总量增多以及集水区天然调蓄能力减低等问题。受上述问题影响，城市已有排水系统包括阴沟、排水明渠等设施实际过水能力不再满足城市排水需求，进而导致严重的城市内涝问题。

1.1.2热岛效应

随着人们生活水平不断提高，城市能源消耗量越来越大，热岛效应越来越严重。与城市外围郊区相比，城市中心区域粉尘更多、温度更高，随着热气不断上升，城市周边气流不断向城市中心汇聚移动，上升热气遭遇高空冷气流后，即形成了暴雨。这也是大城市成为暴雨袭击中心的主要原因，这种现象被成为城市雨岛效应。

1.1.3城市水资源匮乏

我国水资源短缺问题在城市中表现较为明显，同时城市浪费用水、管道渗漏问题同样严重。并且，受城市工业废水排放影响，城市周围水体污染问题较为严重。

1.2新时期的城市水文监测特点分析

城市水文监测系统主要用于实施监测各个监测点的监测要素，一般情况下，系统由监测站和信息接收处理中心站两部分构成。监测站包含水位站、流量站、水面蒸发站、地下水监测站以及降水量站等子站。系统正常运行过程中，由监测站负责将采集到的数据上传至信息接收处理中心站，而后者则通过相应的数据分析和处理，提供给决策者科学的技术信息和数据参考。系统中数据的采集、上传、分析、处理等环节紧密相连，其基本工作流程如图1所示。

2.监测设备、仪器的选用

2.1降雨量观测设备选用分析

相关部门可选用JDZ-05型号翻斗式雨量计观测城市降水量，其基本工作原理如下：当降水经由仪器环扣控制面积，被集水器回拢经过进水漏流入翻斗，翻斗内水量积累到一定程度时，翻斗翻转，相应产生一个通断信号。

2.2蒸发观测设备选用分析

就蒸发观测仪器而言，相关部门可使用遥测蒸发器进行监测，该仪器具备蒸发量自动监测功能，同时具备数据实时传输和接收功能。实际监测过程中，应科学选取具有代表性，可反映城市覆盖状态以及附近真实地质的观测场地，具体要求气流通畅、周围平坦空旷，优先选取上风向地带。与大水体等高水位线相比，蒸发场地保持100.0m以上的水平距离。

FZZ-01型号遥测蒸发器由蒸发桶、储水桶、补水器以及遥测端四部分组成。某一规定时间内蒸发桶内产生的液位差，就表示这一时段内的实际水面蒸发量。定位测针应安设于蒸发桶内部插座孔处，保持测针与水面接触。针尖与水面保持良好接触时，无信号产生，如针尖脱离水面，则电磁阀产生相应的脉冲信号，翻斗正常动作进行补水。补水量每次30.0ml，等同于0.10mm的实际蒸发量，当测针重新与水面接触后，停止补水。此时，设备控制盒产生一开关信号，由遥测端接受并进行计算，以完成对蒸发量的自动计量。

2.3流量测验设备选用分析

相关部门应优先选用自动监测设备进行流量监测，对于渠道、河流以及湖泊水库出入口等地点，可使用声学管道流量计或电磁流速仪等设备进行监测。对于水力关系较为稳定的流量测验，也可使用相应的流量推算方法完成监测。

AEM-RS流速传感器，可全面完成对流向、流速及水温的测量，设备使用RS-232通讯、compact格式，波特率为9600.该设备测量功能基于法拉第电磁感应定律实现，其外球上布置有多个观测点，每个观测点附近均存在人造磁场。设备正常使用时，水中悬吊的传感器同时获得至少6个流速分量，再经过计算合成与仪器坐标相对应的流速矢量。AEM-RS设备内部设置有倾斜仪和自动罗盘，可根据测量实际情况完成倾斜。该设备的优势在于灵敏度高、体积小、流速测量便捷。

2.4城市水位观测设备选用分析

使用自动监测设备完成对城市水位的观测工作，具体包括电子水尺、雷达、压力式水位计以及浮子式水位计等设备。相关人员应综合数据采集实际要求和现场情况，科学确定观测设备。一般来说，压力式、浮子式、超声波式等类型水位计，适用于渠道、河流、湖泊等城市水体的水位观测。对于洼地积水和路段积水而言，应选用电子水尺、雷达式水位计进行观测。

OTTRLS是一款雷达式非接觸液位计，适用于地表水液位测量工作，依靠节能脉冲雷达技术完成对液位的测量，包括两个平滑天线分别用于接受和发射信号，每次信号发射到信号返回的时间取决于设备到水面的实际距离。该设备就是通过水面距离与延迟时间的关系，完成对液位值的测量。由于该设备在测量过程中，不需要与测量对象进行接触，故而其测量结果不受温度和水中沉积物或污染物影响，可以保障较高的准确度。

TC401感应式水位数字传感器，也被称为电子水尺，具有测量结果精确，不受温度、泥沙、湿度、降雨等环境因素影响的特点，安装较为简便，倾斜铁壁、垂直等形式均可安装。电子水尺被广泛应用于湖泊、江河、水库等水体的水位监测工作中，在自来水、道路积水以及城市污水方面，也有较为广泛广泛的应用。该设备在一些测量精度较高，且水位变化幅度较小的情况中，具有较为显著的优异表现。

3.系统实践应用分析

就目前城市防汛工作而言，水文自动测报技术及相关系统已经在一定范围内进行了应用。以我国广西省玉林市和贵州省都均市为例，二者市内水文监测站点分为超过100和150个，包括降雨量观测站、水位观测站、蒸发量观测站以及流量观测站等。在现场观测站的数据支持下，系统可实时报送城市水文信息，也可定时报送相关信息，并且城市水文信息共享率、有效利用率较高，一般情况下，在5～8min之内即可完成所有站点的数据收集工作，不仅数据采集精确度高，且测报精度高。

随着水文自动测报技术的进一步应用，促进了水雨情报资源的无缝对接，同时优化了信息采集、接受处理以及信息查询、检索等功能。我国地域广袤，地理环境、气候环境较为复杂，不同的城市对于城市防汛的实际要求存在较大差异，相关部门应在城市防汛实际情况基础上，科学使用水文自动测报技术及相关方法，从根本提高城市的防汛能力，保障居民生命财产安全，提高城市居民生活质量。

4.结语

综上所述，城市防汛相关部门应从自身防汛工作实情及需求入手，合理应用水文自动测报相关技术和方法，科学增强城市防汛能力，切实解决城市防汛问题，以促进城市防汛工作良性的可持续发展。

参考文献：

[1]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）.

[2]王美玲，丁强.基于统一标准和统一平台的水文自动测报系统集成与整合[J].水文，2016（03）.

[3]朱李英，汪永红.水文自动测报技术在城市防汛中的应用分析[J].电子测试，2014（S1）.

[4]耿彬彬，王健健，陈红波，等.水文自动测报技术在城市防汛中的应用[J].水利信息化，2013（05）.

[5]刘剑锋，方今，秦涛.时间序列数据管理在上海世博会期间防汛测报工作中的应用[J].中国水运（下半月），2011（10）.