苗清 靳君 吳偉波

摘要：水資源是社會發(fā)展與與人類生存賴以生存的重要資源。因此對地球水文環(huán)境進行監(jiān)測是十分重要的工作，通過對水文環(huán)境進行檢測，可以對水資源的開發(fā)與利用提供重要參考。也有助于人類對自然水文環(huán)境進行更好的控制與管理。水文測站的建設(shè)是實現(xiàn)收集水文信息、監(jiān)測自然水環(huán)境變化的重要基地，目前我國對水文測站的建設(shè)十分重視，投資建設(shè)的車站已經(jīng)遍布全國。但是在實際設(shè)計與建設(shè)中仍然存在一些不足之處，本文主要對水文測站設(shè)計與建設(shè)進行分析，為做好水文監(jiān)測工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水文測站;監(jiān)控系統(tǒng);信息收集;設(shè)計與建設(shè)

引言：水文測站的建設(shè)對收集與整理區(qū)域水文資料具有重要意義。在設(shè)計與建設(shè)的過程中，需要對測站的選址布局、硬件設(shè)備;軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)管理工作上進行嚴格的質(zhì)量管控，從而使水文測站的功能不斷優(yōu)化。同時水文測站的建設(shè)與設(shè)計還需要與信息科技時代背景相融合，以提升對我國水文情況的開發(fā)效率。

1、水文測站建設(shè)的意義

首先，水文測站的建設(shè)可以對區(qū)域內(nèi)的各種水文信息進行收集分析，從而有效控制水資源動態(tài)。例如：對降水量信息進行分析，從而可以精確的發(fā)布防洪抗災(zāi)預(yù)警。科學防范各種水利地址災(zāi)害，為科學防御水旱災(zāi)害提供了堅實的技術(shù)支撐。其次各類建設(shè)項目加快實施，水文能力建設(shè)持續(xù)加強。水量、水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測體系不斷完善，水文服務(wù)向縱深發(fā)展。最后，水文測站的建設(shè)可以對全國水文情況進行有效的掌握和控制，從而改善水資源分布不均的情況。

2、水文測站的布設(shè)原則

2.1密度合理性原則

在水文測站建設(shè)時，布站間距不宜過小，布站數(shù)量不宜過多，任何兩個相鄰測站之間流量特征值的變化，不應(yīng)小于一定的遞變率。否則這種變化和測驗誤差將很難區(qū)分。由此可以確定布站數(shù)量的下限。同時布站間距也不能過大，布站數(shù)量不能過少，否則將難以保證按5%10%的精度標準，內(nèi)插干流沿線任一地點的流量特征值。由此，又可以確定布站數(shù)量的上限。

當估計出布站數(shù)量的上限和下限之后，還應(yīng)綜合考慮重要城鎮(zhèn)、重要經(jīng)濟區(qū)防洪的需要，大支流的入?yún)R，大型湖泊、水庫的調(diào)蓄作用以及測驗通訊和交通、生活條件等因素，選定布站位置。

2.2代表性原則

水文測站的建設(shè)要選擇代表站的河流和河段。需要有較好的代表性和測驗條件;能控制徑流等值線明顯的轉(zhuǎn)折與走向盡量不遺漏等值線的高、低中心;控制面積內(nèi)的水利工程措施少;無過大的空白地區(qū);綜合考慮防汛，水利工程規(guī)劃、設(shè)計、管理運用等需要;盡量照顧交通和生活條件。

2.3水位控制原則

在大河干流、水庫湖泊上布設(shè)水位測站，主要用以控制水位的轉(zhuǎn)折變化滿足內(nèi)插精度要求、相鄰站之間的水位落差不被觀測誤差所淹沒為原則確定布站數(shù)目的上限和下限。必須要滿足防汛抗旱、分洪滯洪、引水排水、水利工程或交通運輸工程的管理運用等需要;滿足江河沿線任何地點推算水位的需要;盡量與流量站的基本水尺相結(jié)合。

3、水文測站建筑設(shè)計

3.1選址設(shè)計

水文測站選址及布局要想建設(shè)水文測站首先應(yīng)該對建站的目的和測驗項目的功能進行明確，在滿足設(shè)站的目的和觀測精度的要求下，選擇在觀測方便，測驗資料計算整理簡便，交通、生活便利和靠近城鎮(zhèn)或居民點的地點。

3.2防汛值班室和纜道房合建

防汛值班室和纜道房合建之后，建筑面積更大，可以將其設(shè)計為不同風格的建筑這與以前單獨建設(shè)纜道房相比，具有一定的優(yōu)勢。防汛值班房與纜道房的合建，對于水文管理與水文測驗工作來說是非常方便的。按照以前水文測站的布局來看，每測一次需要2個人或者3個人員，合建之后，水位測井也會建在纜道房中，合理布置纜道設(shè)備，將玻璃門窗設(shè)計為落地式，河道視野與以前相比要更加開闊，這樣一來只需要1個人就能將流量測驗任務(wù)完成了。防汛值班房與纜道房合建之后，房間的利用率得到了提高，工程造價得到了減少對于水文測站建設(shè)來說，水位測井的位置選擇是十分重要的，應(yīng)該保證水位測井底部比最低水位低0.5m左右，同時還要盡量選擇防沖瘀的、水管短的位置建設(shè)水位測井，如果水位測井布局不理想，會使工程投資得到大幅度的增加，從而對水文觀測的精度造成影響。

4、水文測站的系統(tǒng)建設(shè)

水文測站是收集水文資料的重要場所。水文測站的實時視頻監(jiān)控的建立要求設(shè)備搭配合理、選型性價比高、采集及時準確、處理操作簡單、維護方便快捷、系統(tǒng)長期穩(wěn)定。其多分布于市區(qū)、郊外、山間等，周邊環(huán)境復(fù)雜，受到技術(shù)的限制，監(jiān)控系統(tǒng)采用的是模擬信號采集和傳輸，此方式的圖像采集分辨率低、信號不穩(wěn)定、控制不方便、傳輸單一、可拓展性差，以及簡單的水情觀測、定點監(jiān)測已不能適應(yīng)綜合防范的需求。因此升級和增加監(jiān)控設(shè)備設(shè)施十分必要。對目前管理局對水文測站提出的水情信息實時性、周邊環(huán)境安全性、測量設(shè)施運行穩(wěn)定性以及針對突發(fā)事件監(jiān)控及時性，開展基于互聯(lián)網(wǎng)的水文測站實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究。

4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件系統(tǒng)設(shè)計包含紅外防水槍型攝像機、高速智能球機以及硬件結(jié)構(gòu)框架設(shè)計。 將原有水尺監(jiān)控點模擬信號攝像頭按照上述選型更換為數(shù)字高清攝像頭，并且新增各點位槍機和球機均采用數(shù)字高清攝像頭;將原有模擬信號傳輸線路更替為光纖傳輸，實現(xiàn)多路一線共享傳輸，提升數(shù)據(jù)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性;局域網(wǎng)內(nèi)任意計算機經(jīng)過授權(quán)均可瀏覽、控制、調(diào)播監(jiān)控點圖像;中心服務(wù)站掛硬盤錄像機，對前端設(shè)備采集的高清圖像進行全程24小時錄像;優(yōu)化終端圖像顯示軟件，整合原有監(jiān)測點圖像控制。

4.2軟件系統(tǒng)設(shè)計

在對水文測站實時視頻進行監(jiān)控時，需要對視頻圖像中的邊緣進行檢測，從而判斷監(jiān)測區(qū)域的結(jié)束與開始。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將攝像機中拍攝的視頻圖像進行傳輸，并通過專用通訊通道，將視頻圖像發(fā)送到系統(tǒng)上位機當中，將視頻圖像的邊緣、亮度以及平臺區(qū)域圖像紋理空間結(jié)構(gòu)進行特征提取。利用數(shù)學變換得到局部灰度變化率，再通過設(shè)置閾值的方式找出邊緣信息。

總結(jié)：水文測站的建設(shè)對分析區(qū)域內(nèi)河流、湖泊的流經(jīng)以及其他水資源的情況具有重要意義。因此分析測站布設(shè)的原則十分重要，從測站建筑的建設(shè)與設(shè)備的設(shè)計運用兩方面做出分析，一提升水文測站的建設(shè)質(zhì)量與運行效率。

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