任中杰 朱家潤 蔡文生

江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，中國·江蘇 徐州 221000

1 引言

洪澇災(zāi)害是威脅人們生命財產(chǎn)安全的主要因素，只有加強對防汛調(diào)度工作的重視，才能做好充足的準備，降低災(zāi)害對社會的影響，最大限度減少災(zāi)害中的損失，以防止造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失。近年來，中國社會發(fā)展速度加快，對水庫防汛調(diào)度工作提出了更高的要求，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作方法和理念，以確保防汛調(diào)度的實效性，降低水庫運行風(fēng)險，促進社會和諧穩(wěn)定發(fā)展。對于水文狀況的全面分析和預(yù)測，是做好防汛調(diào)度工作的基礎(chǔ)與前提。水文自動測報系統(tǒng)的應(yīng)用，可以獲得更加全面而可靠的水文信息，以強化對洪澇災(zāi)害的管控效果。水文自動測報系統(tǒng)涉及多項先進技術(shù)，在實踐應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)具體環(huán)境狀況制定合理的防汛調(diào)度方案及計劃，從而充分發(fā)揮系統(tǒng)功能優(yōu)勢。

2 水文自動測報系統(tǒng)的基本組成

水文自動測報系統(tǒng)主要由中心站、遙測站和中繼站構(gòu)成。對于水文數(shù)據(jù)的接收需要依賴于中心站，進而滿足數(shù)據(jù)的顯示和打印需求。當(dāng)水位值超出設(shè)定的閾值后，中心站能夠及時發(fā)出警報信息，提高防汛調(diào)度人員及時采取有效控制措施，以防止造成更大的事故。借助中心站可以對遙測站的運行情況進行監(jiān)控，從而避免設(shè)備故障問題而影響系統(tǒng)的整體運行效果。此外，在數(shù)據(jù)交換和通信、聯(lián)機調(diào)度等工作中，也需要依靠中心站來完成。計算機、前置機、調(diào)制解調(diào)器和電源及其控制器、通信電臺等共同組成中心站[1]。對于各類水文信息的采集則依靠遙測站，確保水文、雨量和水溫信息的可靠性，滿足中心站的數(shù)據(jù)信息需求。當(dāng)電源出現(xiàn)欠壓的情況時，遙測站能夠自動發(fā)出警報信息。傳感器、電臺、編碼器和終端機等共同組成遙測站，發(fā)動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)碼轉(zhuǎn)換模塊、人工置數(shù)模塊等是遙測站的主要軟件模塊。在中心站和遙測站的信息交互中依賴于中繼站實現(xiàn)，能夠防止信號遠距離傳輸造成的質(zhì)量下降或者無法接受問題，包括了存貯中繼機、模擬中繼機和數(shù)字中繼機、避雷設(shè)施和通訊機等，提高信號傳輸效果，圖1為水文自動測報系統(tǒng)拓撲圖。

圖1 水文自動測報系統(tǒng)拓撲圖

3 水文自動測報系統(tǒng)在水庫防汛調(diào)度中的應(yīng)用措施

3.1 站點布設(shè)

站點布設(shè)是決定水文自動測報系統(tǒng)運行成效的關(guān)鍵，因此應(yīng)該確保布設(shè)的合理性及科學(xué)性，以獲得更加可靠的水文信息，滿足防汛調(diào)度的實際要求。根據(jù)本區(qū)域的氣候特點和地形地貌、河流數(shù)量及分布狀況等設(shè)置站點，實現(xiàn)對全區(qū)域的有效覆蓋，防止出現(xiàn)監(jiān)測盲區(qū)[2]。通訊質(zhì)量會對信息的傳輸造成影響，因此在設(shè)置站點時也應(yīng)該考慮到多種外界因素對通訊質(zhì)量的影響，從而加快信息傳遞和共享。特別是在地形十分復(fù)雜的情況下，信號傳輸會受到較大的干擾，應(yīng)該確保接收天線和發(fā)射天線的良好性能，提高傳輸效率與質(zhì)量。在多雷區(qū)設(shè)置水文自動測報系統(tǒng)時，應(yīng)該對信號場強進行嚴格測試，確定合理的設(shè)站位置[3]。雨量站的設(shè)置是開展水文監(jiān)測的關(guān)鍵，在設(shè)置水文自動測報系統(tǒng)也應(yīng)該明確雨量站的位置，使兩者保持統(tǒng)一性，獲得更加可靠的數(shù)據(jù)信息。對水庫附近的交通狀況進行調(diào)查與評估，確保在布設(shè)站點時可以保持交通的便利性，為施工和管理提供便捷。

3.2 通信方式選擇

GSM通信、PSTN通信和衛(wèi)星通信等，是當(dāng)前水文自動測報系統(tǒng)通信的主要方式，應(yīng)該確保各類通信技術(shù)的規(guī)范性及適用性，以提高水文監(jiān)測效果，滿足防汛調(diào)度的工作要求。短波通信和無線通信模式的構(gòu)建，可以解決傳統(tǒng)通信方式中的信號干擾問題，同時保障了信號的快速傳輸，防止造成嚴重的水災(zāi)。此外，移動通信和光纜通信等在實踐中也得到廣泛應(yīng)用。為了確保信息傳輸?shù)膶崟r化，同時保障各類水文信息的安全性和精確性，還要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，奠定可靠的技術(shù)保障[4]。計算機技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以增強水文信息處理軟件的整體功能，達到智能化和界面化的工作要求，在衛(wèi)星定位技術(shù)的幫助下，能夠使地物信息的定位更加精確，以便在獲取充足信息的基礎(chǔ)上對水文狀況加以科學(xué)預(yù)測。中國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟度不斷提升，有利于系統(tǒng)功能的拓展，在選擇通信方式時應(yīng)該考慮到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用標準和軟件功能需求。

3.3 設(shè)備配置

中心站設(shè)備和遙測站設(shè)備等，是水文自動測報系統(tǒng)運行過程中的主要設(shè)備，應(yīng)該確保設(shè)備各項參數(shù)配置的合理性，以提高設(shè)備運行可靠性，避免在防汛調(diào)度中出現(xiàn)較大的故障問題。通信設(shè)備、供電設(shè)備、遙測終端機、避雷設(shè)備和遙測數(shù)據(jù)傳感器等屬于遙測站設(shè)備，應(yīng)該明確水庫防汛調(diào)度的實際需求，通過固態(tài)存儲器等優(yōu)化設(shè)備的運行狀態(tài)。電源、計算機、避雷設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)和通信控制機等屬于中心站設(shè)備。為了滿足系統(tǒng)功能拓展及高性能運行需求，還可以通過大屏幕投影儀、服務(wù)器和衛(wèi)星云圖接收機等，為各類數(shù)據(jù)信息的檢測和傳輸提供幫助。在水文信息的采集過程中，需要采用高性能的傳感設(shè)備，并且將水文信息快速轉(zhuǎn)換為電子信息，以便信息中心及時獲取和分析[5]。為此，應(yīng)該提高水文自動測報系統(tǒng)中傳感器的精度，在檢測水量、水位和沙量等信息時實現(xiàn)自動化處理。水流速度測量傳感器、水位傳感器和水中砂石量傳感器等得到廣泛應(yīng)用。

3.4 預(yù)報方案編制

水文自動測報系統(tǒng)運行中，可以實現(xiàn)水文預(yù)報，幫助防汛調(diào)度人員編制合理的預(yù)報方案，以降低水災(zāi)的風(fēng)險。水文自動測報系統(tǒng)的類型及功能特點，會對預(yù)報方案的編制成效產(chǎn)生直接影響[6]。除了應(yīng)該考慮到水庫附近的流域特征和覆蓋范圍外，還應(yīng)該獲得充足的歷史數(shù)據(jù)資料，明確該區(qū)域的降雨徑流特征，確保預(yù)報方案的合理性和科學(xué)性。

3.5 可行性研究

做好調(diào)查與分析工作，加強對工程進度、規(guī)模和投資匡算等要素的整合，從而為可行性研究提供依據(jù)。在應(yīng)用水文自動測報系統(tǒng)時，應(yīng)該從遙測項目特點、系統(tǒng)功能需求、水文預(yù)報精度和系統(tǒng)可靠性等方面予以控制，詳細記錄相關(guān)信息并上報給主管部門。對其他單位的水文自動測報系統(tǒng)進行分析，了解使用情況及其存在的問題，在水文自動測報系統(tǒng)設(shè)計和方案編制中更具針對性。特別是在規(guī)劃論證中應(yīng)該確保第三方機構(gòu)具有良好的資質(zhì)，以實現(xiàn)方案的全面優(yōu)化和系統(tǒng)功能的合理設(shè)計。系統(tǒng)建設(shè)及運行中應(yīng)該制定嚴格的技術(shù)標準體系，通過試運行的方式了解系統(tǒng)運行特點，以確保系統(tǒng)在汛期內(nèi)能夠獲得可靠的水文信息。預(yù)報流量和過程實測流量對比如圖2所示，其準確率相對較高，因此可以投入運行。

圖2 預(yù)報流量和過程實測流量對比

4 結(jié)語

中心站、遙測站和中繼站等，是水文自動測報系統(tǒng)的主要組成部分，只有確保各個子系統(tǒng)的良好運轉(zhuǎn)，才能在水庫防汛調(diào)度中發(fā)揮關(guān)鍵作用，防止受到洪澇災(zāi)害的威脅，以加快社會穩(wěn)定發(fā)展。在應(yīng)用水文自動測報系統(tǒng)時，應(yīng)該從站點布設(shè)、通信方式選擇、設(shè)備配置、預(yù)報方案編制和可行性研究等方面入手，掌握系統(tǒng)應(yīng)用的要點，從而保障防汛調(diào)度工作的順利開展，在保障水文信息精確性、真實性和全面性的基礎(chǔ)上，提高防汛調(diào)度整體成效，以創(chuàng)造良好的社會效益。