关键词：水文；测报；现代化；展望
随着流域经济的发展，黄河面临水资源短缺、环境恶化、人类活动影响加剧等新情况。黄河中游是黄河水、沙的主要来源区，面对新情况，中游水文机遇与挑战并存。2016年黄委水文局提出的发展目标是“以提升监测和预报能力为核心，构建相互关联、相互协调、各有侧重的现代化黄河水文工作体系”。为此，加快推进黄河中游水文测报现代化建设，具有十分重要的意义。
1 测区基本情况
黄河河口镇～龙门区间位于黄河中游区上段，简称河龙区间。在水文上将河龙区间称为黄河中游水文测区（以下简称本测区），辖属范围分布在晋陕蒙3省（区）的43个县（旗、市）。本测区是黄河三大洪水来源区之一。洪水大而频发，洪水中挟带有大量泥沙是这一区域洪水的显著特征。［1］是黄河泥沙，特别是粗颗粒泥沙的主要来源区。
1.1 水沙特性
本测区地处黄土高原，属温带大陆性季风气候，地貌以黄土丘陵沟壑区为主，植被较差。区间黄河干流长 723km，集水面积11.16 万km2。
测区水少沙多，含沙量大。设站控制的17条支流中有14条实测最大含沙量大于1000kg/m3，窟野河温家川站实测最大含沙量为1700kg/m3。［2］
测区是黄河泥沙，特别是粗泥沙的主要来源区。其中多沙区面积7.16万km2，占全河多沙区面积的60.1﹪；粗沙区面积5.99万km2，占全河粗沙区面积的76.2﹪。
本测区是黄河洪水三大来源区之一。大多数水文站洪水过程陡涨陡落，山区性河流特性明显。
1.2 站网概况
黄委中游水文局下设府谷、榆林、延安、榆次四个水文水资源勘测局，管辖37个水文站、6个水位站、263个降水量站、8个蒸发量站。其中黄河干流有3个水文站，1级支流有25个水文站，2级及其以上支流有9个水文站。
2 测报现状
本测区地处黄土高原，站多线长，交通不便，电力通信保障程度不高，生活条件艰苦，环境较差。
2.1 测验设施设备
2.1.1 高程控制
吴堡、大宁站采用大沽基面，河曲、府谷、皇甫、旧县和曹坪站采用黄海基面，其他30站均采用假定基面。
2.1.2 平面控制
各站设置的断面有基本水尺断面、测流断面、上下浮标断面和上下比降断面。流速仪法测流时，断面起点距多采用断面标志索观测，少数站采用缆道计数器。浮标法测流时，起点距采用经纬仪交会法测量。
2.1.3 吊箱缆道设施
建设有吊箱缆道33站（34处）。2011年以前，各站安装了中游局自行研制的YC-2002型电动吊箱。
2011年5月在吴堡、河曲站安装了ACS-Ⅰ型水文吊箱自动测流系统。
2.1.4 浮标测验设施
全局架设有浮标投放器27站29处，其中除吴堡站采用吊箱投放外，其他各站均采用缆道投放。在吴堡、温家川、大宁3站装备有浮标自动监控系统。
为了提高测验精度，2015年将所有浮标起点距观测仪器更新为电子经纬仪，并开发了起点距自动计算器。
2.1.5 测流槽
1980年代后期，先后在大村、临镇、新市河、裴沟等水文站修建了浆砌石低水测流槽。由于建设标准较低，经常被洪水冲毁。2014年后，在临镇、横山、吉县、高石崖、韩家峁水文站新建（改建）了钢筋混凝土结构的低水测流槽。
2.2 测验方式、方法
2.2.1 降水量
降水量站（含有降水观测项目的水文站）5～10月均用固态存储雨量计自记观测，1～4、11、12月用20cm雨量器两段制人工观测。
2.2.2 水位
水位观测有人工观测和自记水位计自记两种方式。截至2016年4月，全局14站安装有YMWG系列雷达水位计，其他站仍采用人工观测方式。
2.2.3 流量
汛期平水期干流站每3～5d天，支流站每5～7d测流1次，洪水期流量测验测次布设在起涨、峰腰、峰顶及落平处。
平水期流量测验一般用流速仪法，大洪水测验以浮标法为主。近年来引进微波流速仪、电磁流速仪，但应用情况不太好。
2.2.4 泥沙
输沙率测验根据全年水沙情况布置8到15次，取样方法采用选点法或全断面混合法。
单样含沙量、悬移质输沙率测验采用横式采样器人工取样，沙样的处理采用置换法和烘干法。
2.2.5 水面蒸发量
5～10月用E-601型蒸发器观测水面蒸发量，其他时期用20cm蒸发皿称重法观测水面蒸发量。
2.3 水情传输手段
各站水雨情信息通过GSM/GPRS、水利卫星、短波电台、移动卫星电话等通信信道传输至四个水情中转台（府谷、延安、吴堡、榆林）。多数水文站都配有水利卫星和GSM/GPRS信道互为备份，水文站的雨情信息以YSCADA-1型水文数据采集终端（以下简称RTU）采用GSM/GPRS信道自动传输为主。水情信息通过人工置数给RTU后自动传输，或用手机短信发送。各水情中转台与局机关的局域网通过VPN技术建立了互联互通。
3 制约水文发展的主要问题
3.1 测验设施自动化程度低，先进仪器引进少
中游测区洪水暴涨暴落，含沙量大，漂浮物多，严重制约了测深仪、在线测沙仪等许多先进仪器在本测区的推广应用。
目前，中游测区水深测量、泥沙采样仍采用传统的测深杆、横式采样器；蒸发观测仍采用20cm口径蒸发皿和E-601型蒸发器；多数站水位观测仍采用水尺；测验方式落后，自动化程度低，劳动强度大，安全保障低，更谈不上在线观测。
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3.2 部分改造站建设标准低、不配套
随着计算机软硬件及网络化技术的发展，已建的一些水情报汛等非工程措施已明显落后，存在功能不够完善，适应性较差等情况。如，除吴堡站外，其余水文站目前均不能访问黄河水文内网信息，不能通过网络及时准确了解水情信息和电子政务信息，难以满足黄河水文信息化的发展需求。
3.3 电力、交通、通信等基础设施薄弱
由于测站多驻在偏远山区，电力、交通、通信等地方基础设施薄弱，特别是遇雷电交加的暴雨洪水等突发情况时，电力、交通、通信的保证率很低。
中游测区雷电多发，雷击现象比较普遍。过去水文测报设施设备多数未经正规防雷保护设计与施工，雷电接地不良，释放通道不畅，导致雷电灾害事故频发，经济损失严重，人身安全受到威胁。
3.4 委托观测降水量站无交通工具
测站缺少前往委托群众观测降水站的交通工具。中游测区的群众降水站由就近的水文站负责管理，汛前安装调校仪器，汛期处理一些突发事件，汛后采集数据等，目前主要是依靠公共交通工具前往处置。汛期经常会发生仪器故障和一些技术问题，依靠公共交通，往往不能及时到达解决，从而影响到资料的质量。
4 未来发展设想
4.1 构建完善的测报运行体系
在水文水资源局、水文水资源勘测局和水文站三级管理体制基础上，进一步强化内部管理，建立健全职责明确、精干高效、上下衔接协调的现代水文管理体系。优化现有测验模式，形成以驻测、巡测、遥测、间测等方式相结合的水文测验体系。［3］构建以大数据为平台、信息畅通的水文水资源预警预报体系。
4.2 进一步开展标准化建设
分不同站类配置定型的标准化、系列化的电动升降吊箱和变频调速驱动绞车；分类定型设计配套吊箱缆道、浮标投放器缆道相关设施设备、生产测验用房、标牌桩点，形成适合中游水文测区的标准化、系列化产品。
雨量、蒸发观测场逐步分批完成标准化建设，有降水量辅导任务的水文站配置相应的交通工具。
4.3 积极引进、应用好新仪器、新技术
对于GPS 、全站仪 、电子测距仪等已经成熟的先进仪器设备，应进一步增加对勘测局和部分测站的配置，以适应全区断面、地形和水库等大型测量任务的新形势。
对于需要通过试验研究才能在生产中应用的雷达流速仪、自动采样器、测深仪等新仪器，以及RTU、互联网等新技术，应积极引进、试验，逐步推广应用。实现流量、泥沙测验和水情信息传输、储存的自动化，推动技术进步和效率的提升。同时还要激发创新活力，开展自主研发，用创新思维推动水文先进技术的全面运用。
4.4 升级改造设施设备
更新改造中游局水情中心及中转台设施设备，水文站、中转台及防汛抢险预备队配备移动卫星电话。
分批在水文站建设视频监控系统，在局机关建设视频监控中心，各站通过网络实现视频的上传，监控中心通过电视墙随时观看各点的运行情况，实现水文站测验、设施设备运转等远程可视化。
4.5 因地制宜，解决测报中的难点问题
4.5.1水位观测
雷达水位计技术成熟、质量可靠，性能稳定，［4］应逐步安装应用于所有水文站和水位站，并以勘测局为单位完成对所属站的水位信息管理、数据处理及深加工。
4.5.2流量测验
流量测验的难点在平水期测验精度提高及自动化程度、洪水期断面面积及流速的取得。
采用雷达测流系统，该系统与浮标测流相比具有自动测速、自动传输、自动数据处理等功能，可大大提高测流的精度和速度，特别是可改善测验人员的安全风险和劳动强度。在测深方面，除吴堡站改造、利用好铅鱼缆道外，积极寻求测深先进仪器，消除借用断面带来的误差。
4.5.3 泥沙监测
本测区泥沙测验的内容主要有悬移质输沙率、单样含沙量及颗粒级配分析，测站泥沙测验基本为手工操作，急需开展自动化测验的技术引进与研究。
在泥沙取样环节，积极引进泥沙自动采样器、遥控采样器、多仓式悬移质采样器等采样设备，逐步替代横式采样器人工取样方式。尤其是吴堡等重点站，探索引进建设在线自动测沙系统，实现泥沙测验的自动化、信息化。在泥沙颗粒分析方面，探索引进在线粒度分析技术。
4.5.4降水、蒸发量观测
采用先进的固态存储雨量计和蒸发观测仪器，利用智能化RTU技术将降水量和蒸发量信息数据及时上传。
引进固体降水自动化观测仪器，实现冬季降水观测自动化，以实时获取冬季降水（雪）量资料。
4.5.5 构建完善的信息传输体系
中游水文水资源局机关要加强和拓展水利卫星的应用，改变目前仅限于大洪水、重大灾害以及特殊水情中应急传输和通信应用，扩展其在视频监控、互联网接入、视频会议广播等综合业务的需求，充分发挥卫星通信资源的效益。
遵从统一规划和顶层设计，利用SDH数字电路或者VPN技术，建设水文水资源勘测局与水文局的通信链路，实现基层勘测局与委水文局、相关地方防办的互联互通、实时传输、信息共享，减少水雨情等信息传输的中间环节，提高报汛时效。
为水文站配备便携式卫星电话，解决偏僻水文站通信手段、传输信息单一，机动能力差的问题，满足恶劣自然灾害环境下的水雨情信息采集和传输需要。
参考文献：
［1］ 黄委中游水文水资源局，水文站业务技术与管理.太原：山西春秋电子音像出版社，2010：4-13
［2］ 齐斌，马文进，等.黄河中游水文.郑州：黄河水利出版社，2005：2-17
［3］ 张留柱. 黄河水文测验要与时俱进.黄河网，2016.3.31
［4］ 李月清.雷达水位计在拉贺练水文站的应用分析［J］.水利信息化，2012，6（3）
作者简介:李玉珍，女，出生于1976年3月13日，工程师，长期从事黄河水文水资源工作。
论文作者:李玉珍1, 李玉中2
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1期
论文发表时间:2020/3/25
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