水文监测网络运行状态综合评估系统设计与实现

水文监测网络运行状态综合评估系统设计与实现

顾林森 周子江 张雨凤

江苏省水文水资源勘测局苏州分局 215129

摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，国家也加大了对水文资源工作的研发力度，为水利工程提供更强大的保障。本文针对目前水文监测网络缺乏有效的运行评估分析方法。

关键词：水文监测；网络运行状态；综合评估；系统设计；实现

引言

我国信息技术发展迅猛，各类先进技术应用于水文监测中。长江是我国第一大河，做好长江汛情应急监测对水旱灾害防御至关重要。

1综合评估方法

水文监测网络是由位于各个监测位置的站点组成，这些站点执行不同的监测任务，而对于各个站点而言，站点在执行监测任务时，数据的采集和传输主要由传感器、RTU和信道三个部分联合完成。系统在对水文监测网络运行状态进行总体评估时，结合监测网络的实际情况，并充分考虑上述与监测站点相关因素，构建完整的指标体系，并对指标的赋权方式进行定义。

2水文监测网络运行状态综合评估系统设计与实现

2.1数字化水文水资源监测模式功能的实现

首先，水文水资源监测系统的传感器、控制器和通信模块，针对降雨情况进行实时监测，采集更多的水文数据和资料进行处理，将各项数据传输给水利部门，根据水文变化情况进行判断、分析，采取相应的措施予以处理，如针对河流湖泊水位高于警戒水位的情况进行监视，利用水文资源监测系统监测，在上游河流有大规模、连续降雨的情况下，提前做好防汛准备工作，还可以打开湖泊闸口，提前做好洪水预防工作，减少洪水灾情问题的出现。其次，在监视系统设置面向用户的窗口。目前，很多水利部门建立了水文信息管理平台，这一平台针对水文资源监测系统进行了扩展，能够确保监测数据的充分利用。同时，水文信息管理平台可以做好上传水文数据的二次处理工作，为人员管理、数据使用提供了支持，实现信息查询功能，以满足用户对信息的各项需求。除此之外，水文信息管理平台具有防洪报警功能，能够事先报警，及时做出反应，提高突发事件反应能力，确保汛期的安全性。并且管理平台能够支持用户信息验证、记录，基础资料模块能够综合查询当地水库、河流湖泊的数据和资料，以满足人民群众的资料查询需求，及时添加、删减、修改各项信息。最后，数字化水文水资源监测系统具有信息发布系统，利用网页制作技术，在互联网平台发布各项水文信息，用户利用互联网技术充分了解当地实际情况，建立水文水资源监控App，及时公布水利情况，有效地传播各项数据，提高水文水资源监测的整体质量。

2.2监测位置

监测位置是监测站点的部署地点。站点位置通常由水文管理部门根据监测需要和具体监测任务确定。尽管各个监测站点的部署位置都有各自的原因，但从重要性程度来说，站点之间仍存在一定差异，因此，这些更加重要的站点应当赋予更高分值来加权计算综合评估值。由于各个站点的位置重要性难以通过定量方式来评估，因此有两种方式对其赋值：（1）通过专家直接打分的方法来完成。（2）采用三角模糊数层次分析法来计算。考虑到计算方式的一致性，我们继续采用后一种方法来保证评估值的客观性。监测站点在建成之后，除非撤销站点，否则不会再变更位置，因此站点监测位置的重要性评估值在计算得到之后不需要再修改。

2.3关于地下水水量监测

地下水以人工抽出(开采量)和以泉水、暗河、坎儿井方式自动流出地面，分别以管道或明渠流量测验方式进行水量测量。使用较正规的管道流量计时，管道出水量测量误差可控制在2%～5%之间，明渠流量测量误差稍大些。目前没有明确的地下水出水量测量规范要求，水文地质勘察规范中有一些简单的要求，如“出水量测量，采用堰箱或孔板流量计时，水位测量应读数到毫米。采用水表时，应读数到0.1 m³。明渠流量测验误差可以按河流流量测验规范的有关规定执行。灌注地下水水量的测量，也可按此规范要求进行监测。抽水试验时，对抽水流量监测的要求要高一些，一般用堰箱、孔板流量计测量流量。其流量测量不确定度可以达到2%。高精度的堰箱可以达到1%的流量测量不确定度。应该注意，对明渠流量测量，不管是人工还是自动测量，测得的都是流量，还需加上时间因素才能得到地下水出水量。而河流流量测验规范中的误差要求都是流量误差。对于管道流量测量，尽管一些管道流量计的准确度较高，但用于地下水时，可能有各方面的问题。在农业上，抽取地下水的机井很多，实际难以都装上流量计，一般采用调查和估算方法获取，其出水量测量误差就难以控制。而农业开采量目前占我国地下水开采量的60%～70%，如果农业开采量监测或估算误差很大，其对地下水开采总量会影响很大。而农业开采量监测一直是一个难点，目前还没有一个公认的方法解决。可从以下两个方面进行研究：(1)加强重力卫星法应用研究。针对目前农业地下水开采量，大部分还是采用调查统计方法获取数据，存在着代表性不足和统计误差。有关研究单位，通过GRACE卫星观测地球重力场变化，反演开采量值，可为大尺度地下水开采量估算和复核提供了新的技术手段，在以后水利系统应加强应用研究。(2)加强电量转换法应用研究。电量转换法提出已有较长时间，但在实际应用中受电量获取、水泵效率确定等因素制约，而实际应用不广泛。所以要加强与电力部门信息共享，获取较准确的农村用电量;同时要加强野外试验研究，获取不同埋深条件下抽水效率值，从而通过间接方法获取较为准确的农业开采量数据。

2.4水位监测

监测工作点采用随机测报、定时测报、人工召测相结合的测报工作方式:(1)随机测报:该种方式主要是当遇到被测的水位和水情参数发生一个规定的增减量变化时，如水位涨落1 cm，且与上次发送数据时间间隔大于5分钟时，即自动向信息中心发送一次数据;(2)定时测报:该种测报方式是固定了测报时间，如每间隔1 h，不管水位和水情参数有无变化，系统即自动采集并报送一次数据，信息中心的数据接收设备始终处于值守状态。(3)人工召测:当对以上两种自报水位有疑问或获得即时水位信息，可发送指令，让水位计发送一次水位数据到信息平台。

2.5在蒸发量监测上的运用

通常情况下，水蒸发判断是经过对地表的能量向质量转变的状况分析进而统计出所需的数据资料。但在具体应用上，步骤繁琐，质量无可靠保障。而遥感技术的运用，完全可以通过数据模型来获取最终结果。最后根据不同层的数据差值找出蒸发数值。第一层面对的表层土壤和植被检测。第二层则是面对地面上下和表层覆盖物的热量值检测数据检测。模型数量较多时需要根据当地的水文情况综合判断，进而获得准确的蒸发量。与此同时，遥感技术的检测结果也能成为获取蒸发量的重要依据。

结语

综上所述，在信息时代，数字化水文水资源监测系统借助传感技术、通信技术得到了快速发展，这一系统具有监测数据上报、查询、报警等各项功能，为水利部门各项工作的开展提供了数据支持，在很大程度上推动着水利行业的发展。

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