時 悅

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，烏魯木齊 830000)

山洪災(zāi)害作為自然災(zāi)害中的重要組成部分，一旦爆發(fā)，對自然環(huán)境與人們的生命財產(chǎn)安全會造成巨大的損傷。因此，在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的時期，利用先進的計算機技術(shù)與針對監(jiān)測技術(shù)建設(shè)雨水情自動監(jiān)測站，用于對山洪災(zāi)害的防治。但在雨水情自動監(jiān)測站實際的建設(shè)過程中遇到了很多困難。從雨水情自動監(jiān)測站的角度出發(fā)，研究如何建設(shè)山洪災(zāi)害防治雨水情自動監(jiān)測站，是當(dāng)前人們熱衷研究的一大課題。

1 關(guān)于山洪災(zāi)害的概述

所謂山洪，就是指由于暴雨大風(fēng)、攔洪設(shè)施潰決等原因，在山區(qū)沿河流以及溪流形成的暴漲暴落的洪水以及伴隨發(fā)生的崩塌、滑坡以及泥石流的總稱。而山洪災(zāi)害，是指由于山洪暴發(fā)給人們帶來的危害，比如說，河流泛濫、山體滑坡以及泥石流等原因造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失、基礎(chǔ)設(shè)施以及環(huán)境資源的毀壞等。

山洪災(zāi)害所具有的特征包括:①區(qū)域性明顯，易發(fā)生區(qū)強;②季節(jié)性強，發(fā)生頻率高;③破壞性強，危害嚴重;④來勢迅猛，成災(zāi)速度快。

2 在山洪易發(fā)區(qū)建設(shè)雨水情自動監(jiān)測站的重要性

影響山洪暴發(fā)的因素有:雨水的強度、雨水的時空分布、當(dāng)?shù)赝寥赖念愋鸵约爸脖坏母采w面積。這些因素的存在對山洪災(zāi)害的防治工作造成了很大的不利影響。隨著防洪技術(shù)的進步與機械設(shè)備的發(fā)展，我國各地的防洪設(shè)施與防洪標(biāo)準得到了很大的提升。但由于生態(tài)環(huán)境的破壞，很多中小型河流的洪災(zāi)問題越來越嚴重，造成了大量的人員傷亡與經(jīng)濟損失。在這樣的背景下，在山洪的易發(fā)區(qū)建設(shè)雨水情自動監(jiān)測站勢在必行。

2010年，國家水利有關(guān)部門與氣象局等聯(lián)合合作，啟動全國性山洪災(zāi)害防治的縣級非工程項目建設(shè)。其中雨水情自動監(jiān)測站項目就是其中的重要建設(shè)項目之一，它在提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)信息以及維護整個系統(tǒng)正常運行等方面起著至關(guān)重要的促進作用。

3 針對山洪災(zāi)害防治雨水情自動監(jiān)測站建設(shè)的研究

山洪災(zāi)害防治雨水情自動監(jiān)測站建設(shè)步驟見圖1。

圖1 雨水情自動監(jiān)測站建設(shè)步驟

3.1 監(jiān)測站儀器設(shè)備的選型

要做好雨水情自動監(jiān)測站儀器設(shè)備的選型工作，需要做到以下3點:

1)采取措施科學(xué)選擇自動水位站的儀器設(shè)備。自動水位站在建設(shè)過程中需要的儀器設(shè)備包括:水位傳感器、太陽能電池板、蓄電池、遙測終端、充電控制器以及通信終端等。其中水位傳感器可以分為非接觸式傳感器與接觸式傳感器2種。前者包括雷達式傳感器、超聲波傳感器;后者包括浮子式水位傳感器、壓力式水位傳感器。而壓力式水位傳感器有氣泡式、壓阻式以及振弦式3種。而觀測井的井筒可以采取斜井式與島岸式2種。

2)明確各種水位傳感器的優(yōu)缺點。壓力式水位傳感器的優(yōu)點是不需要專門建設(shè)監(jiān)測井，其包含的缺點是傳感器極易被泥沙堆積、氣壓平衡管極易被堵塞、在水體干涸的時候極易損壞平衡管等。而浮子式水位傳感器的性價比高，穩(wěn)定性好，不受自然環(huán)境的影響，但需要建設(shè)自記的水位記井，工程建設(shè)的造價高。

3)采取措施合理選擇自動雨量站的儀器設(shè)備。當(dāng)前市場中流行的設(shè)備是翻斗式的，主要由通信模塊、蓄電池、太陽能電池板、翻斗式雨量計、充電控制器、遙測站終端等組成。從雨量站的外型上劃分，可以將自動雨量站劃分為分體式的自動雨量站與一體式的自動雨量站。前者是將信息傳輸設(shè)備與雨量計分開建設(shè)，而后者是將雨量計與信息傳輸設(shè)備集合在一起建設(shè)。后者在建設(shè)過程中，既方便設(shè)備的安裝與建筑工程的施工，又有助于降低工程安裝與施工的成本，在縣級非工程措施項目的建設(shè)過程中應(yīng)用相對比較廣泛。

3.2 監(jiān)測站中站點的布置

要做好雨水情自動監(jiān)測站站點的布置工作，需要做到以下4點:

1)在尋找雨水情自動監(jiān)測站的站點時，要充分地了解并掌握當(dāng)?shù)厣胶楸┌l(fā)的現(xiàn)狀與頻率信息，要掌握當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀以及歷史上洪水暴發(fā)的狀況。將監(jiān)測站點設(shè)置在容易遭受山洪危害的小流域或者大河流的干流處。

2)深入基層了解并掌握當(dāng)?shù)赜晁樽詣颖O(jiān)測站的站點位置與數(shù)量，在進行統(tǒng)計與分析之后，選擇合適的站點位置，在最大程度上避免因重復(fù)建站而導(dǎo)致的資源浪費。

3)在雨水情自動監(jiān)測站站點的布置過程中，嚴格執(zhí)行水位站布設(shè)原則:①對于有居民聚居區(qū)的山塘、水庫或者缺少水位監(jiān)測設(shè)備的，要采取措施適當(dāng)?shù)卦黾雍恿魉槐O(jiān)測設(shè)備，對于一些中小型水庫，可以布置一些水位自動監(jiān)測站;②在布設(shè)水位站的過程中，要充分了解當(dāng)?shù)氐慕煌ㄅc通信等設(shè)備的管理維護條件;③要明確適合布設(shè)水位自動監(jiān)測站的標(biāo)準:河流沿岸多為人口居住區(qū)、重要基礎(chǔ)設(shè)施或者工業(yè)企業(yè)以及政府辦公區(qū);④在選擇站點的布設(shè)地點時，需要將水位站的影響區(qū)域、預(yù)警范圍與時效以及控制范圍考慮進去，其位置多在人口居住區(qū)、學(xué)校、河道出口以及工業(yè)企業(yè)所在地的上游區(qū)域;⑤要將已經(jīng)布設(shè)的水位自動監(jiān)測站的監(jiān)測信息納入到縣級非工程的監(jiān)測預(yù)警平臺。

4)在雨水情自動監(jiān)測站站點的布置過程中，嚴格執(zhí)行雨量站的布設(shè)原則:①要堅持地形控制原則，由于山區(qū)的降水多受地形的抬升或者降低作用，在山區(qū)布設(shè)自動雨量站的時候，要充分考慮當(dāng)?shù)厣降氐匦螌邓挠绊?②要堅持分區(qū)控制的原則，要在人口聚居區(qū)或者降雨多發(fā)區(qū)增加雨量站的布置，其密度是每20～100 km2，布置一個自動雨水站;③要堅持容易操作的原則，在布設(shè)的過程中，要充分考慮當(dāng)?shù)亟煌ㄅc通信的實際條件;④要堅持流域控制的原則，在布設(shè)雨量站時，要充分考慮山丘中的中小流域，其中站點的位置要在這些流域的暴雨中心或者流域中心，最重要的是要盡量避開雷區(qū);⑤要堅持利用現(xiàn)有資源的原則，要將當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的氣象、水文以及通訊部門對當(dāng)?shù)赜炅康谋O(jiān)測數(shù)據(jù)信息，充分納入到縣級非工程監(jiān)測的預(yù)警平臺中。

3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的傳輸

要做好雨水情自動監(jiān)測站中數(shù)據(jù)信息的傳輸工作，需要做到以下4點:

1)要采取措施選擇合適的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)的傳輸方式。雨水情自動監(jiān)測站所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)大多是通過無線傳輸?shù)姆绞?，向縣級山洪災(zāi)害的預(yù)警監(jiān)測平臺發(fā)送監(jiān)測預(yù)警信息。當(dāng)前最常使用的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的無線傳輸工具包括:超短波、GSM以及GPRS。

2)各地要深入基層調(diào)查各地區(qū)原有的公共信息資源系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的實際水平以及山洪災(zāi)害的記錄，充分地利用現(xiàn)有公共信息資源，明確各地的監(jiān)測信息的統(tǒng)計平臺與雨水情情報分析中心。

3)各地要根據(jù)自身的經(jīng)濟實力與山洪災(zāi)害的實際記錄，對于有公網(wǎng)能覆蓋的區(qū)域，選擇公網(wǎng)進行組網(wǎng)建設(shè)。對于公網(wǎng)不能覆蓋的區(qū)域，可以選擇超短波或者北斗衛(wèi)星等方式進行組網(wǎng)建設(shè)。對于山洪重災(zāi)區(qū)并且有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，可以利用公網(wǎng)或者選擇北斗衛(wèi)星或者超短波的形式進行組網(wǎng)建設(shè)，最終實現(xiàn)自動切換、自動備份的基本功能，為監(jiān)測信息的傳輸創(chuàng)造一個良好的通道。

4)對于監(jiān)測信息報送的頻率，需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件與山洪暴發(fā)的頻率來確定。在沒有降雨的情況下，需要采取定時自動報送的方式，發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。但在發(fā)生降雨時，需要采取加密報送的措施:①要針對山洪對策特征，監(jiān)測信息報送的頻率要以能夠準確捕捉完整的降雨過程為準，不能錯過降雨的最高峰值;②要采取措施保障兩次信息數(shù)據(jù)報送的時段差距不長;③要特別注意信息報送的次數(shù)不是越密集越好，過度密集的報送，很有可能造成數(shù)據(jù)信息傳輸擁堵的現(xiàn)象，使得數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)報送滯后或丟失的狀況。

3.4 監(jiān)測站的運行與維護

要做好雨水情監(jiān)測站的運行與維護工作，需要做到以下3點:

1)采取措施增強人們對監(jiān)測站中機械設(shè)備的運行維護意識，預(yù)測可能會發(fā)生的機械故障。如電池的老化、SIM卡的欠費導(dǎo)致的停機等。一旦爆發(fā)山洪，機械設(shè)備就不能正常向縣級山洪災(zāi)害的預(yù)警監(jiān)測平臺發(fā)送監(jiān)測預(yù)警信息，致使整個系統(tǒng)不能正常的運行，所產(chǎn)生的后果無法估計。

2)在雨水情自動監(jiān)測站建設(shè)完工之后，要建立并完善監(jiān)測站運行與維護的規(guī)章制度，并將各個環(huán)節(jié)的工作任務(wù)進行層層劃分，落實到個人，在最大程度上提升人們執(zhí)行監(jiān)測規(guī)章制度的意識。

3)根據(jù)《中央財政山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施建設(shè)補助資金管理暫行辦法》的相關(guān)規(guī)定，由地方政府承擔(dān)雨水情自動監(jiān)測站中機械設(shè)備的運行與維護管理費用。但是運行與管理維護的費用標(biāo)準由地方的水利部門、財政部門以及氣象部門根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃ㄔO(shè)與經(jīng)濟發(fā)展情況制定。

4 結(jié)語

雨水情自動監(jiān)測站作為山洪災(zāi)害防治的縣級非工程項目中的重要組成部分，承擔(dān)著數(shù)據(jù)信息的傳輸與監(jiān)測預(yù)警任務(wù)。雨水情自動監(jiān)測站建設(shè)的質(zhì)量好壞，直接影響整個系統(tǒng)能否正常運行。因此，在實際建設(shè)過程中，從站點的布置、機械設(shè)備的選擇及運營維護等方面入手，加強對雨水情自動監(jiān)測站的研究，是當(dāng)前擺在人們面前的一項重大而艱巨的任務(wù)。

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