水文监测现代化技术探讨

熊英

摘  要：结合湖北省水文监测技术的应用实际情况，以及推进现代化建设的要求，分析水文监测现代化技术现状，查找存在的问题不足，探讨适合区域水文监测现代化技术方法和路径，为行业水文监测现代化技术实施提供经验。

关键字：水文监测;现代化

分类号：TV698

当前，水文工作面临着良好的发展形势，国家对水文工作越来越重视，水文的社会影响越来越广泛。随着经济社会的快速发展，治水思路的进一步完善，科学技术、水文现代化的迅速发展，许多新设备、新技术在水文工作中得到了普遍的应用，探索水文监测现代化实施技术，加快实现水文现代化的步伐。

一、水文监测现代化现状

新技术、新设备在水文监测中的应用，大大减轻了水文职工的劳动强度、解放了基层水文站的人力，使水文工作逐步向程序化、自动化的方向发展。水位、降水量大部分测站均实现自动测报，流量测验部分站点也实现了实时在线，蒸发自动测报也在试验摸索阶段，测站测量也在新建中小河流水文站中逐步使用。

水文现代化建设虽然取得了积极成果，但还不能适应经济社会快速发展和新时期水文工作的要求，特别是水文监测工作，仍然存在诸多问题，已经成为影响水文资料可靠性和制约水文现代化发展的重要因素。对水文现代化条件下测验工作所遇到的问题及解决方法进行探讨，逐步实现水文监测现代化，多方面服务国民经济建设。

二、技术困惑

1.水位测验

水位测验现代化步伐较快，并且技术、规程、规范也较为完善，但在实际工作中有一些因素对水位观测精度存在制约。浮子式水位计是精度较高、应用最为广泛的一种，但在高水时随着水位涨落，平衡锤触底失重、钢丝绳打滑的现象，造成水位记录失真;同时也会有水位计齿轮磨损，传动不灵敏，短期还不容易发现问题等。其他形式水位计也同样存在仪器适应条件、制造工艺、水位变幅、外部環境等影响水位的观测精度。如压力式水位计感压面易受泥沙淤积等影响、超声波水位计易受泥沙、漂浮物等外部环境影响。

2.流量测验

目前大部分水文站特别是山区站，流量测验仍采用水文缆道、测船流速仪测流，不仅需要人员多、耗时长、工作量大、安全性差，而且流量精度受测次影响较大，不能实现流量实时报汛。虽然许多在线测流产品在水文站实际工作中已有使用，如声学多普勒流速仪、超声波测流仪等，多适用于水流平稳的河道站或渠道、堰闸站、大江大河，这类产品不能适用于陡涨陡落、断面变化冲淤变化大、漂浮物多的山区水文站测流。恰恰山区水文站才是现代化条件下更需解放人力的地方，实现山区水文测站的流量实时在线，是水文现代化发展的一个难题。流量实时在线成为山区水文站全面实现水文现代化的“瓶颈”。

3.降水量测验

遥测雨量站点均采用自记雨量计，自记雨量计为技术成熟产品，经过日常维护、比测校核，精度均能满足日常降水量测验要求，但在安装或特殊气候、特殊地理位置，还存在影响降水量精度的因素。安装时为了避免周围障碍物的影响以及考虑设施设备的安全，大多采用杆式安装雨量计。因高出地面，改变了雨量器安装在地面时的空气动力条件，可能使年降水量偏小很多，降雪量偏小更多。在鄂西、鄂西北的山区，12月～次年2月气温较低，常常容易结冰，特别是背阴山坡，结冰后长期难以融化。当使用翻斗式雨量计时，翻斗内结冰后，就会造成融化的雨雪水量偏大或偏小的情况，并且这部分误差还不易定量。

4.蒸发测验

水面蒸发自动站也有一部分投入使用，蒸发量传感器多采用浮子式水位计或超声波水位计感应水面的变化换算而得。但记录精度直接受到蒸发量传感器和雨量传感器的制造工艺、安装等影响，冰期的水面蒸发量观测精度较差。特别是在暴雨期间，排水量较大，排水时间较长时，水面蒸发量记录误差较大。

5.测站测量

近年来，随着水文现代化的不断建设和完善，全站仪、电子水准仪、GPS、RTK等新型测绘仪器也逐渐成为水文测量的常见设备。现代测绘仪器的精度标准均能满足水文测站的普通大断面测量、测站地形测量等。但是水文测站的基本测量工作由于受到测量技术标准、规范的限制，大部分的水文站还一直使用光学水准仪和光学经纬仪。使现代测绘仪器在基层水文测站无用武之地或移做他用，没有发挥现代化条件下先进测绘仪器为水文测站测量工作带来的便利。

三、解决方法

1.技术改进

对于新技术、新仪器在测验过程中出现的问题，进行总结分析，为厂家或代理商提出解决建议，在新技术、新仪器研制、生产时能得到改进。如流量自动测验仪器和自动蒸发仪器的实际应用过程中，存在的适用条件、技术弊端等，结合实际提出相关的建议和解决方法。

2.比测分析

对于新投入的仪器设备，应对测验方式的改变进行比测分析，确定观测误差，符合规范规定的允许误差范围内，方可正式投入使用。对于规范没有明确规定可使用的新仪器、新技术，与规范规定仪器、技术大量比测，误差较小，形成有力技术成果，可争取规范修编时对该新仪器、新技术的支持。如杆式自动雨量计可分析与地面雨量器的误差，误差太大不能满足规范要求的站点，应迁至能满足允许误差的位置。

3.巡查和定期维护

对于无人驻守的遥测站点实行全面巡查和定期维护。如雨量传感器的承雨器定期检查器口直径、清理灰尘、蛛缦等、翻斗清理、注水联调计算计量误差;浮子式水位计检查水位轮固轴螺丝是否紧固，高水、低枯水时平衡锤或浮子是否触底;气泡式水位计气管是否漏气、气瓶气压是否过低等。

4.仪器设备规范保养、检定

ADCP、全站仪、电子水准仪和GPS等电子仪器，日常在站保存的时候，要定期检查校测，长期不用还要按说明书要求定期给电池充电。为了保障电子仪器的正常使用，保证精度，在规定的时间内应送到相关的仪器检定部门送检，并做好检定记录。

5.数据对照分析

日常对遥测站点监视不仅要监视通讯是否正常，还要对数据作短期和长期对比分析。雨量数据作好邻近站点的对照;易结冰的站点遥测数据与人工观测数据对比分析误差，并用人工数据作改正。水位数据可按照3～5天数据对照检查，根据测站水位变化特性检查水位数据变化是否正常，如遇到水位连续几天变幅很小，不符合水位变化特性，可能是水位计齿轮磨损或悬索被卡阻，并通过人工水位进一步核实。

测站水文监测现代化的实施过程中，结合测站特性，选择符合本站适用条件的合格仪器设备，经比测符合规范要求投入到水文测站工作，对站点仪器、设施设备实行全面巡查和定期维护、保养，作好遥测数据的对比分析，通过水文科学技术的进一步发展，逐步实现水文监测现代化。

参考文献：

[1]林祚顶，朱春龙，余达征，姜永富.水文现代化与水文新技术[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[2]牛占，陈松生，余达征，王怀柏.水文勘测工[M].郑州：黄河水利出版社，2011.

湖北省荆州市水文水资源勘测局  湖北  荆州  434000