山洪災(zāi)害防治雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)分析

時(shí) 悅

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)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(duì)自然環(huán)境與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全會(huì)造成巨大的損傷。因此，在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的時(shí)期，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與針對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)建設(shè)雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，用于對(duì)山洪災(zāi)害的防治。但在雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中遇到了很多困難。從雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)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(lái)的危害，比如說(shuō)，河流泛濫、山體滑坡以及泥石流等原因造成的人員傷亡、財(cái)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(qiáng);②季節(jié)性強(qiáng)，發(fā)生頻率高;③破壞性強(qiáng)，危害嚴(yán)重;④來(lái)勢(shì)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(dòng)監(jiān)測(cè)站的重要性

影響山洪暴發(fā)的因素有:雨水的強(qiáng)度、雨水的時(shí)空分布、當(dāng)?shù)赝寥赖念?lèi)型以及植被的覆蓋面積。這些因素的存在對(duì)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(jìn)步與機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，我國(guó)各地的防洪設(shè)施與防洪標(biāo)準(zhǔn)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(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，造成了大量的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)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(dòng)監(jiān)測(cè)站勢(shì)在必行。

2010年，國(guó)家水利有關(guān)部門(mén)與氣象局等聯(lián)合合作，啟動(dòng)全國(guó)性山洪災(zāi)害防治的縣級(jí)非工程項(xiàng)目建設(shè)。其中雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站項(xiàng)目就是其中的重要建設(shè)項(xiàng)目之一，它在提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)信息以及維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行等方面起著至關(guān)重要的促進(jìn)作用。

3 針對(duì)山洪災(zāi)害防治雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)的研究

山洪災(zāi)害防治雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)步驟見(jiàn)圖1。

圖1 雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)步驟

3.1 監(jiān)測(cè)站儀器設(shè)備的選型

要做好雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站儀器設(shè)備的選型工作，需要做到以下3點(diǎn):

1)采取措施科學(xué)選擇自動(dòng)水位站的儀器設(shè)備。自動(dòng)水位站在建設(shè)過(guò)程中需要的儀器設(shè)備包括:水位傳感器、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、遙測(cè)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(dá)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(cè)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(diǎn)。壓力式水位傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不需要專(zhuān)門(mén)建設(shè)監(jiān)測(cè)井，其包含的缺點(diǎn)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(shí)候極易損壞平衡管等。而浮子式水位傳感器的性價(jià)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(jià)高。

3)采取措施合理選擇自動(dòng)雨量站的儀器設(shè)備。當(dāng)前市場(chǎng)中流行的設(shè)備是翻斗式的，主要由通信模塊、蓄電池、太陽(yáng)能電池板、翻斗式雨量計(jì)、充電控制器、遙測(cè)站終端等組成。從雨量站的外型上劃分，可以將自動(dòng)雨量站劃分為分體式的自動(dòng)雨量站與一體式的自動(dòng)雨量站。前者是將信息傳輸設(shè)備與雨量計(jì)分開(kāi)建設(shè)，而后者是將雨量計(jì)與信息傳輸設(shè)備集合在一起建設(shè)。后者在建設(shè)過(guò)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(jí)非工程措施項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用相對(duì)比較廣泛。

3.2 監(jiān)測(cè)站中站點(diǎn)的布置

要做好雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站站點(diǎn)的布置工作，需要做到以下4點(diǎn):

1)在尋找雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的站點(diǎn)時(shí)，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?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀以及歷史上洪水暴發(fā)的狀況。將監(jiān)測(cè)站點(diǎn)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?dòng)監(jiān)測(cè)站的站點(diǎn)位置與數(shù)量，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析之后，選擇合適的站點(diǎn)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(fèi)。

3)在雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站站點(diǎn)的布置過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行水位站布設(shè)原則:①對(duì)于有居民聚居區(qū)的山塘、水庫(kù)或者缺少水位監(jiān)測(cè)設(shè)備的，要采取措施適當(dāng)?shù)卦黾雍恿魉槐O(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)于一些中小型水庫(kù)，可以布置一些水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)站;②在布設(shè)水位站的過(guò)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(hù)條件;③要明確適合布設(shè)水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的標(biāo)準(zhǔn):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(diǎn)的布設(shè)地點(diǎn)時(shí)，需要將水位站的影響區(qū)域、預(yù)警范圍與時(shí)效以及控制范圍考慮進(jìn)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(dòng)監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)信息納入到縣級(jí)非工程的監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)。

4)在雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站站點(diǎn)的布置過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行雨量站的布設(shè)原則:①要堅(jiān)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(dòng)雨量站的時(shí)候，要充分考慮當(dāng)?shù)厣降氐匦螌?duì)降水的影響;②要堅(jiān)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(gè)自動(dòng)雨水站;③要堅(jiān)持容易操作的原則，在布設(shè)的過(guò)程中，要充分考慮當(dāng)?shù)亟煌ㄅc通信的實(shí)際條件;④要堅(jiān)持流域控制的原則，在布設(shè)雨量站時(shí)，要充分考慮山丘中的中小流域，其中站點(diǎn)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(kāi)雷區(qū);⑤要堅(jiān)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(mén)對(duì)當(dāng)?shù)赜炅康谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，充分納入到縣級(jí)非工程監(jiān)測(cè)的預(yù)警平臺(tái)中。

3.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的傳輸

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

1)要采取措施選擇合適的監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)的傳輸方式。雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)大多是通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，向縣級(jí)山洪災(zāi)害的預(yù)警監(jiān)測(cè)平臺(tái)發(fā)送監(jiān)測(cè)預(yù)警信息。當(dāng)前最常使用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的無(wú)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(jì)發(fā)展的實(shí)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(cè)信息的統(tǒng)計(jì)平臺(tái)與雨水情情報(bào)分析中心。

3)各地要根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)實(shí)力與山洪災(zāi)害的實(shí)際記錄，對(duì)于有公網(wǎng)能覆蓋的區(qū)域，選擇公網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)。對(duì)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(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)。對(duì)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(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換、自動(dòng)備份的基本功能，為監(jiān)測(cè)信息的傳輸創(chuàng)造一個(gè)良好的通道。

4)對(duì)于監(jiān)測(cè)信息報(bào)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(lái)確定。在沒(méi)有降雨的情況下，需要采取定時(shí)自動(dòng)報(bào)送的方式，發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。但在發(fā)生降雨時(shí)，需要采取加密報(bào)送的措施:①要針對(duì)山洪對(duì)策特征，監(jiān)測(cè)信息報(bào)送的頻率要以能夠準(zhǔn)確捕捉完整的降雨過(guò)程為準(zhǔn)，不能錯(cuò)過(guò)降雨的最高峰值;②要采取措施保障兩次信息數(shù)據(jù)報(bào)送的時(shí)段差距不長(zhǎng);③要特別注意信息報(bào)送的次數(shù)不是越密集越好，過(guò)度密集的報(bào)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(bào)送滯后或丟失的狀況。

3.4 監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行與維護(hù)

要做好雨水情監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行與維護(hù)工作，需要做到以下3點(diǎn):

1)采取措施增強(qiáng)人們對(duì)監(jiān)測(cè)站中機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)意識(shí)，預(yù)測(cè)可能會(huì)發(fā)生的機(jī)械故障。如電池的老化、SIM卡的欠費(fèi)導(dǎo)致的停機(jī)等。一旦爆發(fā)山洪，機(jī)械設(shè)備就不能正常向縣級(jí)山洪災(zāi)害的預(yù)警監(jiān)測(cè)平臺(tái)發(fā)送監(jiān)測(cè)預(yù)警信息，致使整個(gè)系統(tǒng)不能正常的運(yùn)行，所產(chǎn)生的后果無(wú)法估計(jì)。

2)在雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)完工之后，要建立并完善監(jiān)測(cè)站運(yùn)行與維護(hù)的規(guī)章制度，并將各個(gè)環(huán)節(jié)的工作任務(wù)進(jìn)行層層劃分，落實(shí)到個(gè)人，在最大程度上提升人們執(zhí)行監(jiān)測(cè)規(guī)章制度的意識(shí)。

3)根據(jù)《中央財(cái)政山洪災(zāi)害防治縣級(jí)非工程措施建設(shè)補(bǔ)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(dòng)監(jiān)測(cè)站中機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)管理費(fèi)用。但是運(yùn)行與管理維護(hù)的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)由地方的水利部門(mén)、財(cái)政部門(mén)以及氣象部門(mén)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃ㄔO(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況制定。

4 結(jié)語(yǔ)

雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站作為山洪災(zāi)害防治的縣級(jí)非工程項(xiàng)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(cè)預(yù)警任務(wù)。雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)的質(zhì)量好壞，直接影響整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。因此，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，從站點(diǎn)的布置、機(jī)械設(shè)備的選擇及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面入手，加強(qiáng)對(duì)雨水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的研究，是當(dāng)前擺在人們面前的一項(xiàng)重大而艱巨的任務(wù)。

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