对流域水文自动测报站网规划与建设的思考

　　[摘要] 水文自动测报站网系统是涉及水文、遥测、通信、计算机和网络等学科的一门先进技术，是实现水文现代化的重要手段。本文主要讨论对流域水文自动测站网规划与建设的思考。

　　[关键词] 流域,水文,自动,规划,建设,思考

　　引言

　　流域水文自动测报站网的主要任务和布设范围的确定是进行站网功能和规模设计的基础.调查流域开发建设、防洪调度、环境保护、水资源调查评价、科学研究的需求.确定水文信息的主要用途。如主要为满足流域防洪调度、洪水预报的需要.应根据防护对象、防洪范围和洪水预报的要求确定水文站网布设的主要任务和范围。在既定的任务和范围内布设站网。以较少的站点获得足够的信息，避免过多投资和资源浪费。也是水文站网规划的预控目标之一。

　　1. 流域水文站网规划应满足流域洪水预报方案及预报模型的要求

　　流域水文站网规划在遵循科学、合理、经济、可行的基本原则上。应尽量做到用最少的水文站点满足洪水预报所要求的精度和预见期。对于不同的洪水预报方案.水文信息的需求不同。自然站网规划的要求以及设站的要求就各有差别。暴雨性洪水特性的流域.对于南方湿润地区降雨径流预报模型运用比较成熟。精度较高的情况下.在站网规划时应结合预报模型的具体要求。以控制暴雨和水情的时空变化。求得足够精度的水位、流量、雨量值，控制时段雨量等值线的转折变化.不遗漏雨量等值线图经常出现极大或极小值的地点为基本原则规划测站，并在暴雨区、流域重心、雨量等值线梯度大的地带.适当加密测站。融雪叠加暴雨混合型洪水特性的流域，对于北方部分地区预报模型尚不成熟的情况下。应结合预报方案的具体要求，如预报方案主要采用河系相关、河道演算的方法.降雨径流关系法作为辅助预报方案时，则在站网规划时主要以控制流量站网密度满足河系相关、河道演算的要求，雨量站网的设置可考虑在辅助预报区域的暴雨中心。并应结合融雪径流的特性在不同高程设置雨量。气温代表站，以掌握流域气温、降雨、冰川融雪的时空变化关系.为确定流域产汇流参数、优化经验相关关系、建立洪水预报模型打下基础。

　　2. 水文自动测报系统设计当中应注意的几个问题

　　2.1 站网布设论证

　　合理拟定遥测站网是水情自动测报系统的重要内容，不仅关系到系统建设的规模和投资，而且关系到洪水预报、防洪调度及系统的运行和维护。因此，站网布设应遵循科学合理、经济可行，管理方便的原则，使拟定的遥测站网密度恰当，分布合理，采集到的实时水情信息具有很好的代表性[3]。

　　遥测站网中，遥测雨量站网的布设和论证是一个复杂的过程，每个流域由于降雨特性、下垫面条件及采用的预报模型不同，布设和论证方法也不同。在实际设计当中，应根据工程特点、结合流域雨洪特性和预报目的选定合适的预报模型，结合现有站网条件，优化遥测雨量站网的布设，其目的是使收集的雨量信息计算的面雨量接近面雨量真值。具体可分为以面雨量精度作为目标函数和以流量精度作为目标函数两类论证方法[3]。

　　遥测雨量站网布设中要特别注意是，根据工程特点选定的预报模型对遥测站网的布设有着非常重要的影响。比如，若预报断面和上游断面的区间降雨对河道增水作用不大，测报系统中选用河系预报模型时，则测报系统可不借助遥测雨量信息，因此可以不布设遥测雨量站。而若水文自动测报系统多需应用降雨径流模型，则需根据选定的预报模型特点，合理布设雨量站网。

　　2.2 通讯方式选择

　　目前，水文自动测报系统常用的通信方式主要有超短波通信、卫星通信、GSM通信和PSTN通信等。各种通信方式各

　　有优缺点。如超短波通信具有设备简单、投资少、可靠性高、运行维护费用低等优点，同时具有超短波中继站交通、建站、维护困难(实地查勘)的缺点。而卫星通信，GPRS/GSM系统具有工程建设期短，便于系统运行维护等优点，但卫星通信后期的运行维护成本较高，而GPRS/GSM通信对于移动信号不能够覆盖测报系统的站点时则无能为力。

　　在实际工程中，水文自动测报系统的通信方案的设计，应根据测报系统范围内的实际特点和通信条件，在保证通信质量的前提下，对比选的方案从技术经济、运行维护、可靠性等方面进行综合比较，选取最适合本测报系统的通信方案。

　　2.3设备配置

　　水文自动测报系统所需设备包括遥测站(中继站)设备和中心站设备。遥测站设备主要包括各类遥测数据(降水、水位等)传感器、遥测终端机、通信设备、供电设备、避雷设备等，根据需要还可选配人工置数仪和固态存储器;中心站设备主要包括通信控制机、计算机、电源、计算机网络、避雷设备等，若系统功能要求高，可增加服务器、大屏幕投影仪、卫星云图接收机等。若测报系统采用超短波通信方式需要建设中继站时还需为中继站配置通信设备、供电设备等。

　　水文自动测报系统所需仪器、设备种类较多，各类设备也有国内外、高低端不同产品可供选择，因此，设备选择的范围较广，余地较大。在实际设计中，需注意的问题是，应当遵循“选择成熟的、最适合本系统的产品和便于安排维修措施”的原则，来安排测报系统的设备选择。尤其是中心站计算机等设备，更新换代非常快，不能一味追求最新产品。对于大屏幕投影仪等一些高端设备的配置与否应根据对系统功能服务的要求来决定。

　　总之，系统设备配置的“先进性”是以满足系统功能要求、适合系统为目标的，而不是以设备最新和最贵为目标。

　　2.4水文预报方案

　　水文预报功能属于水文自动测报系统的高级应用范畴。不同的水文自动测报系统，应根据测报系统所覆盖范围的流域特性、降雨径流特性、流域资料支持度等配置合适的、成熟的预报方案。

　　若预报对象为大江大河的某断面水位或流量，而测报系统覆盖范围内的区间加水对预报断面影响不大时，可选取河系预报模型;而若预报对象上游的降雨产流对预报要素影响较大时，则需考虑选用降雨径流模型。此外，在水文模型的选取中，应根据本系统覆盖范围的流域特性、降雨径流特性选取适合本流域的、应用成熟的模型。某些模型，如分布式水文模型，由于所需的资料要求较高，并且在目前应用不够成熟，应结合测报系统的实际情况，客观考虑。

　　3.对流域水文站网建设的思考

　　流域水文站网建设工作与其他项目工程的建设程序相同，都要经历规划、初设、施工、试运行等主要阶段.建设施工阶段是水文站网规划的实施阶段。其质量、进度、费用目标的控制自然是站网建设的重点。然而相关附属工作不能如期进行或得不到重视则势必影响到站网建设的进度以及费用闩标。

　　3.1流域水文站网征地宜早不宜迟

　　因土地的使用管理权属地方人民政府.流域管理机构在流域内建站.测站的土地征用工作宜早不宜迟.否则将影响站网的建设进度。

　　3.2充分认识维护人员现场培训工作的重要性

　　水文站网特别是水文自动测报站网的维护是一项系统性工作，涉及水文、通信、计算机网络、计算机软件、电气、传感、土建等多专业内容.对专业人员的技能要求较高，引进能够承担多专业维护丁作的人员比较难.且各流域站网都有自身的特点。此外水文站网的测站地点一般较为偏远.维护人员不了解其地形地貌及环境特点也很难完成维护任务。因此建设期应对维护人员进行现场培训，使站网投运后尽快开展正常工作。

　　3.3做好站网保护的基础工作

　　对于存在洪水、泥石流、塌方等自然灾害威胁的站点应尽早设立排洪、基础加固等防护措施，以免在建设或后期运行过程中发生灾害事件，造成经济损失，影响站网建设进度。对于附近居民文化水平相对落后的站点、重要站点、无人看护站点，测站主体设施完建后应加装防护栏、防盗网、喷写警示标语。此外对此类站点流域管理单位应在建设期联合地方政府进行水艾条例的宣传，以在站网建设初期建立起站点附近居民的法律意识和对站点的保护意识，避免后期频繁遭受破坏。

　　3.4完建前做好备品备件工作

　　水文站网的运行设备包括通信、传感、网络、水文测验等设备，设备间存在密切的关联关系，某一设备故障可能导致站网系统瘫痪，特别是通信设备，对于这种关键部位具有关键作用的设备应进行备份，故障出现后再进行申购。可能使故障排除延期。造成水文信息问断。严重时会造成经济损失。

　　3.5确定维护、保养的方案

　　要提高水文自动测报站网运行的畅通率.降低站网的故障率，就要注重系统正常的维护和保养下作，对于站网的安全防重于抢，而对于应用传感、遥测、通信、计算机等技术进行水情数据采集、报送和处理的水文自动测报系统站网防在于养。完建前建设方应根据站网建设期的运行经验和站网运行特点.组织编制站网维护、保养方案，以利于后期运行管理工作的开展。

　　结束语

　　流域水文自动测报站网的基础是规划.水文站网规划的基础在于调查清楚流域现有站网情况.最大限度地利用现有资源，节约投资。流域水文站网规划应该满足流域洪水预报方案及预报模型的要求.规划时不结合这一重要影响冈素.很可能导致站网的布设不能完成设计任务.还将导致既定的预报方案及预报模型无法正常发挥预报效益。此外流域站网的运行管理模式也是影响站网规划的重要因素，不同的管理模式决定了是否进行新建站点的规划。土地征用、维护人员现场培训、站点保护设施的建立等站网建设的附属工作直接影响了站网的建设目标和后期运行管理丁作。做好规划的基础工作和建设期附属工作有利于流域水文站网协调、科学发展。

　　参考文献

　　[1]张建云，唐镇松，姚永熙.水文自动测报系统应用技术[M]. 北京：中国水利水电出版社，2005.

　　[2]水利部水利信息中心，SL61-2003，水文自动测报系统技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2003.

　　[3]水利部水利水电规划设计总院，中水东北勘测设计研究有限责任公司.水利水电工程水文自动测报系统设计手册[M]. 北京：中国水利水电出版社，2008.

《对流域水文自动测报站网规划与建设的思考》

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