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  • 中小河流水文監測

    一、系統網絡拓撲

      水文系統的建設要充分運用現代信息技術和水文自動化儀器設備,在提高水雨情信息采集、傳輸能力,水文自動化測報水平的同時,也要確保各測站的水雨情信息同時向省水文信息中心、各縣(區)防辦信息接收站傳送,要求水雨情信息15分鐘內到達縣(區)防辦信息接收站,20分鐘內到達省水文信息中心,水文信息中心、各縣(區)防辦信息接收站在30分鐘以內完成所屬測站實時數據的接收、處理和轉發。市級信息匯總平臺實時接收縣(區)級防辦信息接收站轉發的數據,當發生重大險情或災害時,逐級上報。系統網絡拓撲如下:

      
    二、系統功能

    中小河流水文監測系統建設其作用重點在于防洪,水文站流量測驗根據中小河流洪水特性采用巡測和駐測相結合的方式,以巡測方式為主。對于監測區內的重要水文站按駐測水文站建設,大多數的水文站按巡測水文站(有人看管無人值守)和自動監測水文站建設。水文站主要考慮水位、雨量、流量等水文要素。水位、雨量監測是針對單一因子測量,屬于直接測量,可采用自動監測手段解決。降水觀測以自動采集為主、人工觀測為輔,通過自記儀器設備配置,實現雨量信息的自動采集與傳輸。水位觀測通過自記設施建設及自記儀器設備配置,實現水位信息的自動采集與傳輸。根據新建水文站的特性,擬選用氣泡式水位計與水尺相結合的監測方式。泡式水位計具有高量程、高精度的特點,適用于有可能結冰或淤塞的河道、水庫水位觀測,不需建井,只需在水下和岸上儀器房內的儀器之間敷設保護套管和通氣管,同時安裝必要的專用電纜。但流量監測系針對多個因子測量,屬于間接測驗,情況較為復雜,監測手段和監測方式繁多,應根據具體情況,選擇合適的測流方式。由于各站河流特性不同,各站采用的測驗方法也不一樣,各站流量測驗均具有兩套測驗方法,一套為主要測流方法,另一套為備用測驗方法。
      水位、雨量監測是針對單一因子測量,屬于直接測量,可采用自動監測手段解決,但流量監測系針對多個因子測量,屬于間接測驗,情況較為復雜,監測手段和監測方式繁多,需針對每個水文站的具體建設情況選用合適的流量監測手段。

       
    三、測驗方法

    根據該項目中小河流水文監測系統水文站查勘報告,并結合各站的具體情況,下面分別從降水、水位、流量三個方面確定其水文要素的監測方案。

    1、降水觀測

    降水觀測以自動采集為主、人工觀測為輔,通過自記儀器設備配置,實現雨量信息的自動采集與傳輸。降水量觀測儀器設備主要有雨量筒、雨量計等,本次建設雨量信息采集主要采用可以實現數據自動傳輸功能的翻斗式雨量計。

    建設標準:只要建設場地許可,均應建設標準降水觀測場。降水觀測場4m*6m,場地平整,地面植草,場地四周設置欄柵防護,場內鋪設觀測人行小道。

    2、水位觀測

    本項目通過自記設施建設及自記儀器設備配置,實現水位信息的自動采集與傳輸。根據《水位觀測標準》(GB/T 50138-2010)和水文站的水流特性、斷面形狀、地質條件以及水位的變幅、漲落率特性確定其水位觀測設施,可選用浮子式水位計、氣泡式水位計、非接觸水位計、直立式水尺相結合的監測方式。

    (1)水尺:水尺是必備的、最常用的水位測量設施。人工觀讀水尺取得最基本的水位數據也可用于校核自記設備觀測數據。水尺分為直立式、斜坡式、懸垂式、傾覆式等類型。直立式水尺為常用水尺類型。

    (2)浮子式水位計是我國應用最多的水位計,其技術成熟、運行穩定可靠、故障少且容易處理、維護簡單方便,不易受外界條件影響,適用范圍廣,多用于含沙量小、漂浮物少、水位漲落比較慢的河流;浮子式水位計需建設自記水位井,對于河岸較陡測站建設島岸式水位計臺,主要由棧橋、測井及儀器室組成;對于河岸相對較緩的測站,若采用島岸式棧橋長度大,相應投資較大,綜合考慮經濟、安全、適用及設施管護等因素,則采用島式水位計臺,島式自記水位計臺由水位測井、進水管、儀器室組成。要求設置在岸邊順直、水位代表性好、不易淤積、主流穩定的位置,并應避開回水和受水工建筑物影響的位置;測井不應干擾水流的流態,應能記錄水位全變幅。

    (3)壓力式水位計(氣泡式)具有高量程、高精度的特點,適用于有可能結冰或淤塞的河道、水庫水位觀測。不需建井,只需在水下和岸上儀器房內的儀器之間敷設保護套管和通氣管,同時安裝必要的專用電纜。

    (4)非接觸水位計主要有超聲波和雷達兩類。氣介超聲波水位計在測量水位時,不與水體接觸,也稱非接觸超聲波水位計,不受水流影響,但超聲波在空氣中傳播衰減很快,所以該類水位計量程不太大,且仍然有受氣溫影響聲速的問題,需要修正,本項目不推薦使用;雷達式水位計性能穩定,在工作范圍內精度高,且不需維護。非接觸式水位計均需建設自己水位計支架。

    綜上所述,水文站水位觀測設施設備建設直立式水尺,根據測站特性建設氣泡式水位觀測設施。

    3、流量測驗

    流量監測是針對多個因子測量,屬于間接測驗,情況較為復雜,監測手段和監測方式繁多,應根據具體情況,選擇合適的測流方式。由于各站河流特性不同,各站采用的測驗方法也不一樣,各站流量測驗均具有兩套測驗方法,一套為主要測流方法,另一套為備用測驗方法。

    目前進行流量測量的方式主要有以下幾種:纜道測流法、電波流速儀法、聲學多普勒流速(ADCP)、雷達水表面波流速測量、超聲波時差法測流、水工建筑物(涵閘)推算流量、水位比降法推算流量再推算流量。

    測驗河段基礎設施包括觀測道路、護岸及平面與高程控制設施:水準點、斷面樁、基線樁、標志牌,界樁等,是水文站最基礎的測驗設施。在確定平面與高程控制設施之后,才能確定水位、流量等測驗設施的布局。

    4、測驗河段基礎設施

    測驗河段基礎設施主要包括測驗河段水準點、斷面樁、斷面標志、保護標志牌、觀測道路以及護坡、護岸等的設計。



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