淺論水文測(cè)站的設(shè)計(jì)與建設(shè)

苗清 靳君 吳偉波

摘要：水資源是社會(huì)發(fā)展與與人類生存賴以生存的重要資源。因此對(duì)地球水文環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)是十分重要的工作，通過對(duì)水文環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)水資源的開發(fā)與利用提供重要參考。也有助于人類對(duì)自然水文環(huán)境進(jìn)行更好的控制與管理。水文測(cè)站的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)收集水文信息、監(jiān)測(cè)自然水環(huán)境變化的重要基地，目前我國對(duì)水文測(cè)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(shí)際設(shè)計(jì)與建設(shè)中仍然存在一些不足之處，本文主要對(duì)水文測(cè)站設(shè)計(jì)與建設(shè)進(jìn)行分析，為做好水文監(jiān)測(cè)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水文測(cè)站;監(jiān)控系統(tǒng);信息收集;設(shè)計(jì)與建設(shè)

引言：水文測(cè)站的建設(shè)對(duì)收集與整理區(qū)域水文資料具有重要意義。在設(shè)計(jì)與建設(shè)的過程中，需要對(duì)測(cè)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(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管控，從而使水文測(cè)站的功能不斷優(yōu)化。同時(shí)水文測(cè)站的建設(shè)與設(shè)計(jì)還需要與信息科技時(shí)代背景相融合，以提升對(duì)我國水文情況的開發(fā)效率。

1、水文測(cè)站建設(shè)的意義

首先，水文測(cè)站的建設(shè)可以對(duì)區(qū)域內(nèi)的各種水文信息進(jìn)行收集分析，從而有效控制水資源動(dòng)態(tài)。例如：對(duì)降水量信息進(jìn)行分析，從而可以精確的發(fā)布防洪抗災(zāi)預(yù)警?？茖W(xué)防范各種水利地址災(zāi)害，為科學(xué)防御水旱災(zāi)害提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。其次各類建設(shè)項(xiàng)目加快實(shí)施，水文能力建設(shè)持續(xù)加強(qiáng)。水量、水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測(cè)體系不斷完善，水文服務(wù)向縱深發(fā)展。最后，水文測(cè)站的建設(shè)可以對(duì)全國水文情況進(jìn)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(cè)站的布設(shè)原則

2.1密度合理性原則

在水文測(cè)站建設(shè)時(shí)，布站間距不宜過小，布站數(shù)量不宜過多，任何兩個(gè)相鄰測(cè)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(cè)驗(yàn)誤差將很難區(qū)分。由此可以確定布站數(shù)量的下限。同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)插干流沿線任一地點(diǎn)的流量特征值。由此，又可以確定布站數(shù)量的上限。

當(dāng)估計(jì)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(jì)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(cè)驗(yàn)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(cè)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(cè)驗(yàn)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(jì)、管理運(yùn)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(cè)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(cè)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(yùn)輸工程的管理運(yùn)用等需要;滿足江河沿線任何地點(diǎn)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(cè)站建筑設(shè)計(jì)

3.1選址設(shè)計(jì)

水文測(cè)站選址及布局要想建設(shè)水文測(cè)站首先應(yīng)該對(duì)建站的目的和測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目的功能進(jìn)行明確，在滿足設(shè)站的目的和觀測(cè)精度的要求下，選擇在觀測(cè)方便，測(cè)驗(yàn)資料計(jì)算整理簡便，交通、生活便利和靠近城鎮(zhèn)或居民點(diǎn)的地點(diǎn)。

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(jì)為不同風(fēng)格的建筑這與以前單獨(dú)建設(shè)纜道房相比，具有一定的優(yōu)勢(shì)。防汛值班房與纜道房的合建，對(duì)于水文管理與水文測(cè)驗(yàn)工作來說是非常方便的。按照以前水文測(cè)站的布局來看，每測(cè)一次需要2個(gè)人或者3個(gè)人員，合建之后，水位測(cè)井也會(huì)建在纜道房中，合理布置纜道設(shè)備，將玻璃門窗設(shè)計(jì)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(gè)人就能將流量測(cè)驗(yàn)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(jià)得到了減少對(duì)于水文測(cè)站建設(shè)來說，水位測(cè)井的位置選擇是十分重要的，應(yīng)該保證水位測(cè)井底部比最低水位低0.5m左右，同時(shí)還要盡量選擇防沖瘀的、水管短的位置建設(shè)水位測(cè)井，如果水位測(cè)井布局不理想，會(huì)使工程投資得到大幅度的增加，從而對(duì)水文觀測(cè)的精度造成影響。

4、水文測(cè)站的系統(tǒng)建設(shè)

水文測(cè)站是收集水文資料的重要場(chǎng)所。水文測(cè)站的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的建立要求設(shè)備搭配合理、選型性價(jià)比高、采集及時(shí)準(zhǔn)確、處理操作簡單、維護(hù)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(hào)采集和傳輸，此方式的圖像采集分辨率低、信號(hào)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(cè)、定點(diǎn)監(jiān)測(cè)已不能適應(yīng)綜合防范的需求。因此升級(jí)和增加監(jiān)控設(shè)備設(shè)施十分必要。對(duì)目前管理局對(duì)水文測(cè)站提出的水情信息實(shí)時(shí)性、周邊環(huán)境安全性、測(cè)量設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定性以及針對(duì)突發(fā)事件監(jiān)控及時(shí)性，開展基于互聯(lián)網(wǎng)的水文測(cè)站實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究。

4.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含紅外防水槍型攝像機(jī)、高速智能球機(jī)以及硬件結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)。 將原有水尺監(jiān)控點(diǎn)模擬信號(hào)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(diǎn)位槍機(jī)和球機(jī)均采用數(shù)字高清攝像頭;將原有模擬信號(hào)傳輸線路更替為光纖傳輸，實(shí)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(jì)性;局域網(wǎng)內(nèi)任意計(jì)算機(jī)經(jīng)過授權(quán)均可瀏覽、控制、調(diào)播監(jiān)控點(diǎn)圖像;中心服務(wù)站掛硬盤錄像機(jī)，對(duì)前端設(shè)備采集的高清圖像進(jìn)行全程24小時(shí)錄像;優(yōu)化終端圖像顯示軟件，整合原有監(jiān)測(cè)點(diǎn)圖像控制。

4.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在對(duì)水文測(cè)站實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，需要對(duì)視頻圖像中的邊緣進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域的結(jié)束與開始。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將攝像機(jī)中拍攝的視頻圖像進(jìn)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(jī)當(dāng)中，將視頻圖像的邊緣、亮度以及平臺(tái)區(qū)域圖像紋理空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征提取。利用數(shù)學(xué)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(cè)站的建設(shè)對(duì)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(cè)站布設(shè)的原則十分重要，從測(cè)站建筑的建設(shè)與設(shè)備的設(shè)計(jì)運(yùn)用兩方面做出分析，一提升水文測(cè)站的建設(shè)質(zhì)量與運(yùn)行效率。

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