霍小虎，郭西軍

（黃河水利委員會上游水文水資源局，甘肅蘭州730030）

1 測站概況

民和水文站隸屬于黃河水利委員會上游水文水資源局，始建于1939年10月1日，是黃河流域設立較早的水文站之一。位于青海省民和縣川口鎮(zhèn)史納村，地理坐標為東經(jīng)102°47′、北緯36°20′，集水面積15 342 km2，距河口75.3 km，距河源298.6 km，是黃河一級支流湟水的重要把口站，為國家重點報汛站、甘青省界斷面，承擔著向國家防總、黃河防總、甘肅省防汛指揮部等單位的報汛任務。

該站基本斷面上下游河道總體呈“S”形，順直段約180 m，矩形斷面，水流基本順直，砂卵石河床，主河道河寬約50 m，河道比降約2.6‰；河道左岸為陡岸，岸坡為紅土砂巖，右岸地勢較低，為較大的河谷階地；水位流量關系線大多呈單一線，高水有時呈現(xiàn)繩套曲線；單斷沙關系多呈45°直線。

2 面臨形勢

黃河流域生態(tài)保護與高質量發(fā)展已上升為重大國家戰(zhàn)略，對水文測報工作也提出了新的更高的要求：一是水文測報新技術、通信技術、人工智能等技術發(fā)展迅猛，充分利用先進聲、光、電等自動在線監(jiān)測技術手段已成為現(xiàn)代水文發(fā)展的必然趨勢。二是水文站大多地處偏僻，工作環(huán)境相對較差，基層一線職工改變工作、生活愿望強烈。三是加快推進水文信息化建設步伐，全面提高水文監(jiān)測現(xiàn)代化水平，構建“駐巡結合、以巡為主”的水文測報模式迫在眉睫。由此可見，建設全自動化水文站是推進水文事業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的必由之路。

3 水文站全要素在線監(jiān)測建設

通過近年來的實踐與探索，水文站主要測驗要素（水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫等）均能夠實現(xiàn)自動化監(jiān)測，提升了水文站現(xiàn)代化測報水平。

3.1 水位

民和站采用了雷達水位計，可采用移動公網(wǎng)（GPRS）進行信號傳輸，實現(xiàn)遠程采集、傳輸，具有安裝簡易，受水面漂浮物等影響小。浮子式水位計、氣泡式水位計也是黃河上游測區(qū)應用最為廣泛的水位自動采集儀器，浮子式水位計一般依托水位自計井安裝，可有效減少水面波浪影響，但水位自計井容易受泥沙淤積影響，需要定期沖淤；氣泡式水位計可實現(xiàn)冰期、暢流期水位自動觀測，能夠解決高寒地區(qū)水位觀測問題。

3.2 流量

根據(jù)測站斷面水流集中、水面寬較小、斷面沖淤變化小的特點，選用了RG-30雷達流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)流速橫向變化轉折，沿斷面安裝4個雷達探頭，實時監(jiān)測固定點水面流速（監(jiān)測頻次6 min/次），配合雷達水位計，能夠實時監(jiān)測斷面水位、水面流速，根據(jù)置入系統(tǒng)斷面資料（定期更新），實現(xiàn)流量在線監(jiān)測。此外，目前上游測區(qū)還建有側掃雷達、H-ADCP等測流系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)流量在線監(jiān)測。

3.3 泥沙

泥沙監(jiān)測是水文站常規(guī)監(jiān)測項目中最為煩瑣、復雜的要素，傳統(tǒng)測驗方式耗時、費力，是水文現(xiàn)代化建設的瓶頸。隨著新技術不斷提升，經(jīng)調(diào)研，為民和站引進了HSW.NUT-1型同位素測沙儀，并開展了比測試驗，比測效果良好，實現(xiàn)了含沙量在線實時監(jiān)測。

3.4 降水

降水觀測傳統(tǒng)方式為人工觀測，此后出現(xiàn)了翻斗式雨量計、稱重式雨雪量計、光學雨量計等，從近年實際應用來看，翻斗式雨量計能夠解決液態(tài)降水自動觀測，無法觀測固態(tài)降水。為解決固態(tài)降水自動觀測問題，該站引進了稱重式雨雪量計，可測量0.1 mm分辨力的任何固態(tài)、液態(tài)及混合降水，實現(xiàn)全年降水量自動采集傳輸。但存在對降水形態(tài)無法自動識別的問題。

3.5 水面蒸發(fā)

民和站采用了全自動型水面蒸發(fā)觀測設備，能夠自動補水、排水、采集蒸發(fā)桶（E-601型）內(nèi)水面高度，計算日水面蒸發(fā)量，實現(xiàn)了水面蒸發(fā)自動觀測、傳輸，目前已批復投產(chǎn)應用，能夠滿足非冰期水面蒸發(fā)自動觀測，并能夠更詳細地顯示蒸發(fā)變化過程，對開展水面蒸發(fā)研究意義重大。對于北方地區(qū)，冬季有結冰現(xiàn)象，自動蒸發(fā)設備則不能使用，有待進一步研究解決。

3.6 水溫

水溫自動觀測通過將水溫傳感器安裝于浮子上，置于水面下，實時監(jiān)測水溫，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸至數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)。

3.7 測站視頻監(jiān)控

測站建成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并可根據(jù)需要實現(xiàn)遠傳，既可提高水文站測驗設施設備的安全管理，又能遠程觀讀水尺水位等，并為利用視頻觀測水尺水位提供條件。今后可根據(jù)開展巡測工作需要，在勘測局建設視頻監(jiān)控中心，實時監(jiān)控測驗斷面畫面，在大洪水或特殊水情期間指揮現(xiàn)場測驗，提升測報工作效率。

4 結語

水文是水利和社會發(fā)展的前期工作和基礎工作，是水利工作的“耳目”和“尖兵”。水文站大多地處偏遠，自然條件艱苦，遠離城市，給水文一線隊伍建設帶來制約，造成水文站招聘人才難、留住人才更難的現(xiàn)狀，迫使水文測報工作尋求改變，水文站全要素自動觀測技術為改變這一現(xiàn)狀提供了條件，已逐步實現(xiàn)了自動化采集、傳輸，能夠在異地實現(xiàn)水文測報工作，在采集方式上向“有人看管、無人值守”水文測站發(fā)展，大幅減少一線水文職工駐測時間，將一線水文職工從艱苦、惡劣的工作環(huán)境中解放出來，實現(xiàn)“駐巡結合、以巡為主”的水文測報新模式，研究水文站全要素自動監(jiān)測技術是改變水文發(fā)展現(xiàn)狀及解決目前面臨矛盾的重要措施和有效途徑。