水位遙測儀在新疆水文測驗(yàn)中的應(yīng)用

趙 勇

(烏魯木齊水文水資源勘測局，烏魯木齊830000)

0 前言

在我國，新疆轄區(qū)的總面積占據(jù)全國總面積的1/6，而水資源的占有量只有全國總水資源量的3%。多數(shù)水資源都是以冰川的形式將水存積，待融化后形成徑流，對于這一部分水資源，能夠被利用的可謂稀缺水資源。

對于主抓水資源的勘測局來講，對新疆水量進(jìn)行勘測是非常重要的，是工作中的重點(diǎn)，對新疆當(dāng)?shù)馗鱾€(gè)河流的水量狀況進(jìn)行精準(zhǔn)且實(shí)時(shí)的掌握，并對有限的水資源進(jìn)行科學(xué)且合理的利用，不僅對緩解當(dāng)?shù)厮Y源緊張狀況有重要意義，而且對調(diào)控水資源的3條線也有著重要意義。

在水文工作中，對河流的徑流情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對水位進(jìn)行測驗(yàn)是必不可少的工作，也是一個(gè)重要的工作環(huán)節(jié)［1］。

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水文領(lǐng)域逐漸有遙測技術(shù)滲透，遙測水位計(jì)也隨之研發(fā)出，在傳統(tǒng)的水文研究中，是一項(xiàng)重大的變革。

本文通過對WYC—9D水文遙測儀的使用，對水位遙測儀的實(shí)際使用情況進(jìn)行分析。

1 水文測驗(yàn)工作現(xiàn)狀以及特點(diǎn)

1.1 水文測驗(yàn)工作現(xiàn)狀

我國新疆地區(qū)有著遼闊的地域，總面積達(dá)到160萬km2，新疆境內(nèi)共有河流570條，基本水文站設(shè)有132個(gè)，控制中的河流有94條。

主要監(jiān)測開展項(xiàng)目為流量、水位、降水、溫度、蒸發(fā)、氣溫、水溫、泥沙、水質(zhì)以及冰情等。主要的測驗(yàn)方式為委托觀測、駐測以及巡測［2］。

對水的流量進(jìn)行測驗(yàn)時(shí)，主要采用的測驗(yàn)方式為吊箱、纜道、船測以及橋測［3］。

當(dāng)遭遇較大的洪水時(shí)，傳統(tǒng)的測驗(yàn)方式無法對其進(jìn)行測量時(shí)，通常采用的測量方式為水力學(xué)法推算以及浮標(biāo)測流等方式。水位的測試方式為自記和人工觀測等。

目前，新疆各個(gè)地區(qū)的測驗(yàn)工作的發(fā)展情況不均衡，有些地區(qū)的水文測試工作已經(jīng)在傳統(tǒng)的測試方式上，引入自動(dòng)采集方式。

使得水文測試更具有時(shí)效性與準(zhǔn)確性，尤其是水位遙測儀在水文測驗(yàn)中的使用，不斷地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對水文工作的要求［4-5］。

1.2 水文測驗(yàn)工作特點(diǎn)

在水文測驗(yàn)工作中，主要有以下4個(gè)特點(diǎn)，分別是:隨機(jī)性、傳統(tǒng)性、及時(shí)性以及標(biāo)準(zhǔn)性特點(diǎn)。

1.2.1 傳統(tǒng)性

在水文測報(bào)中，傳統(tǒng)性反映出對水資源選取的監(jiān)測工作，是一項(xiàng)艱苦而長期的基礎(chǔ)性的工作。

1.2.2 隨機(jī)性

隨機(jī)性主要折射了未來水量在年內(nèi)以及年際的變化情況，從而使得空間以及時(shí)間的分配上有很大的不均，有極大的不確定性存在［6］。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)性

標(biāo)準(zhǔn)性指的是進(jìn)行水文測報(bào)時(shí)，要根據(jù)國家頒布的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，做到嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。

執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范主要有河流流量測驗(yàn)規(guī)范、水文測驗(yàn)規(guī)范、水位觀測規(guī)范、水文巡測規(guī)范以及河流懸移質(zhì)泥沙測驗(yàn)規(guī)范等，這些規(guī)章制度，為水文測驗(yàn)工作提供了理論性依據(jù)［7-8］。

1.2.4 及時(shí)性

及時(shí)性指的是進(jìn)行水文測驗(yàn)工作時(shí)，要具有一定的時(shí)效性，測驗(yàn)結(jié)果能夠及時(shí)且準(zhǔn)確的進(jìn)行上報(bào)，為相關(guān)的決策人員提供最為準(zhǔn)確且可靠的水文參考資料，從而采取相應(yīng)的措施來對不同的突發(fā)事件加以應(yīng)對。

2 WYC—9D型的水文遙測儀簡介

對于目前的新疆地區(qū)，使用的遙測水位計(jì)都是型號WYC—9D的水位遙測儀器，下文中將其簡稱為水位遙測儀，此儀器主要包括水位傳感器(可選擇雷達(dá)、浮子、壓力以及超聲波等傳感器)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的儀器，進(jìn)行定時(shí)采集后，將有效的數(shù)據(jù)送往顯示器顯示、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)、無線發(fā)射器進(jìn)行發(fā)射以及傳輸。

對于供電線路無法到達(dá)的地區(qū)，則需要采用太陽能電池來完成供電，主要提供的電流為12V的直流電源，將此作為工作選用的電源。

3 布設(shè)形式

此形式的傳感器會(huì)根據(jù)儀器與水流相互接觸的不同，分出非接觸形式與接觸形式對不同的水域水位進(jìn)行感測，并將電量自動(dòng)轉(zhuǎn)化成為格雷碼或者是4～20 mV，并將此電量輸送到數(shù)據(jù)采集器中對其進(jìn)行定時(shí)的采集并處理。

其中，接觸式形式的水位計(jì)對不同的河流形式進(jìn)行測量時(shí)，其布設(shè)方式主要分為兩種形式。

1)岸式，此種形式指的是通過對河道與豎井之間的連通，從可使得河道內(nèi)的水位與豎井內(nèi)的水位處于一致。從而通過安設(shè)于豎井內(nèi)的浮子，來對水位進(jìn)行確定［9］。

采取此種測量方式時(shí)，觀測人員可以在岸上對其進(jìn)行相應(yīng)的操作。

2)島式，采取此種方式時(shí)，要將自記水位計(jì)井建造到河道內(nèi)部，也是通過井內(nèi)的浮子來對河道內(nèi)的水位進(jìn)行確定，此時(shí)工作人員進(jìn)行觀測時(shí)，需要通過棧橋到達(dá)井臺(tái)，從而進(jìn)行相應(yīng)的操作。

非接觸形式的數(shù)位計(jì)在進(jìn)行工作時(shí)，具體步驟是，通過對超聲波以及雷達(dá)等探頭，不對水面進(jìn)行直接的接觸，而是將信號發(fā)射到水面上，當(dāng)信號接觸水面后，便可以接受折回信號，從而計(jì)算出水位［10］。采用此種水位計(jì)進(jìn)行計(jì)量時(shí)，要向河道內(nèi)設(shè)置具有延伸性的支架，這樣便可以進(jìn)行計(jì)量工作。

4 工作流程

以上陳述的水位計(jì)無論是非接觸式水位計(jì)還是接觸式水位計(jì)，當(dāng)儀器安裝完畢后，遙測水位計(jì)將在河道內(nèi)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)獲取，然后將此數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字遠(yuǎn)傳，將信號發(fā)射到水文站或者是其它相關(guān)部門。當(dāng)水文站等部門接收到信號后，便會(huì)進(jìn)行預(yù)設(shè)的軟件處理，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示到計(jì)算終端上，從而得出準(zhǔn)確的水位以及相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化情況。

5 對水位遙測、流量的巡測以及間測工作加大工作量

在實(shí)際的水文測驗(yàn)工作中，要根據(jù)不同水文網(wǎng)站的作用、工作性質(zhì)以及類別等，研究以及采用不同的測驗(yàn)方式，具有針對性的進(jìn)行水文測驗(yàn)，可以在最大程度上提高工作的效率。

由于新疆是一個(gè)地域遼闊的地區(qū)，因此需要進(jìn)行水文監(jiān)測的區(qū)域也會(huì)很多，隨著河道引水、跨流域調(diào)水的不確定性，荒地開發(fā)以及農(nóng)業(yè)種植的結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素遞增，水文測驗(yàn)工作會(huì)搭配上新的標(biāo)準(zhǔn)與要求。

為了提高水文測驗(yàn)的工作效率，使得監(jiān)測范圍擴(kuò)大，應(yīng)該走出傳統(tǒng)模式中固守?cái)嗝娴哪Ｊ?，對流量巡測、水位遙測以及間測的工作量加大。

對流域中下游的渠道測流、灌區(qū)以及水量巡測等進(jìn)行工作力度的加強(qiáng)，使得站網(wǎng)不足問題得到解決，能夠?qū)⑺馁Y料進(jìn)行及時(shí)且準(zhǔn)確的掌握。

6 遙測儀的優(yōu)點(diǎn)

1)在傳統(tǒng)的水文工作中，要完全依靠人工來進(jìn)行觀測，現(xiàn)有的多數(shù)工作測試站房和斷面的距離偏大，當(dāng)新疆處于汛期時(shí)，特別是洪水來臨時(shí)，對水位進(jìn)行觀測工作的密度會(huì)加大，發(fā)生洪水的過程中，還會(huì)伴有大風(fēng)以及降雨過程，這使得工作人員在進(jìn)行工作時(shí)，工作量大，工作難度也增加。

水位遙測儀的使用，使得水位數(shù)據(jù)在進(jìn)行搜集、處理以及傳輸過程都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，可以實(shí)現(xiàn)河邊的全天候無人看守，只需要在計(jì)算機(jī)終端對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即可，極大地提高了水文觀測工作的安全性、時(shí)效性與準(zhǔn)確性。

2)進(jìn)行水位遙測之后，水位數(shù)據(jù)便可以按照先前設(shè)定好的時(shí)間間隔，向水文站不斷地發(fā)送信號，從而將整個(gè)洪水過程監(jiān)測并記錄，避免有洪峰被漏測的現(xiàn)象發(fā)生，測驗(yàn)質(zhì)量以及測洪的能力都有很大的提高。

3)水位遙測儀的使用，和一些先進(jìn)技術(shù)一樣，對儀器操作者的專業(yè)能力要求低，這對水文工作站來講具有重要意義。

可以在水位站中設(shè)立一些非專業(yè)性的工作人員，臨時(shí)人員對其進(jìn)行看守，這樣不僅可以解決水文站工作人員緊張的情況，而且還能保證水文測驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

4)與舊有的水文測驗(yàn)工作相比，水位遙測儀不僅具有一定的精度性與時(shí)效性，而且極大地減輕了工作強(qiáng)度與水文工作量，使得水文工作逐漸向信息化與現(xiàn)代化方向發(fā)展，滿足社會(huì)發(fā)展對水文工作的要求。

水文遙測技術(shù)具有很多優(yōu)勢，但是就目前的情況來講，先進(jìn)的水文技術(shù)還無法完全將傳統(tǒng)的技術(shù)取代，主要原因如下:

1)這一類別水位遙測儀的使用還處于試用階段，遙測儀器的種類繁多，且觀測格式也是各不相同。

水文的相關(guān)部門還沒有針對先進(jìn)的水文測驗(yàn)技術(shù)提出完善的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，造成遙測水位的有些功能無法真正實(shí)現(xiàn)。對水位數(shù)值進(jìn)行觀測時(shí)，還需要通過人工形式進(jìn)行定時(shí)的觀測，并作出及時(shí)地訂正。

2)對水位遙測儀器測量出來的數(shù)據(jù)，還需要進(jìn)行處理，才可供應(yīng)當(dāng)?shù)氐母黝悇e預(yù)報(bào)服務(wù)。而目前我國缺少對其進(jìn)行必要處理的軟件，從而使得其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與有效性受到影響。

3)對水文測驗(yàn)來講，水文遙測儀是一項(xiàng)高新的產(chǎn)品，在對其進(jìn)行推廣以及使用的同時(shí)，需要配備相應(yīng)的維修以及維護(hù)工作人員，對這種具有特殊性與重要性人才的培養(yǎng)是非常必要的，而對于目前來講，這樣的人才還是非常欠缺的，根本無法滿足水文測驗(yàn)工作的大量需要。

7 結(jié)語

遙測技術(shù)作為目前水文工作有效的工具與先進(jìn)的手段，對傳統(tǒng)的水文進(jìn)行代替，為新疆水文工作的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。

對遙測技術(shù)的局限性與優(yōu)勢進(jìn)行了解與認(rèn)識(shí)，并結(jié)合新疆地區(qū)的水資源特點(diǎn)和水資源的研究優(yōu)勢，以實(shí)際使用目的，對遙感技術(shù)在水文領(lǐng)域的使用進(jìn)行進(jìn)一步的深化，為水文信息化與現(xiàn)代化建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。

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