中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司水情水调工程公司 湖南省 长沙市 410014
摘要：我国南方地区雨水多，很容易发生洪涝灾害。我国幅员辽阔的土地又承载着十四亿人口，所以，加强水情测报工作，研发和利用先进的水情测报系统，提高防汛工作质量和效率具有重要的现实意义。我国十分重视水情测报系统的研究与应用，文章将简要分析。
关键词：水情自动测报系统；研究；应用
引言
防洪实践经验告诉我们，减免洪水灾害有两类措施：一类是工程措施，是按照人们的要求修建工程，改造自然。另一类是非工程措施，其中洪水预报，科学调度，是一种非常主要的手段，它能改变灾害的影响，达到减少灾害损失的目的。所以今后相当长一段时间内，在与自然作斗争的过程中，不仅要研究改造自然，更应当高度重视洪水预报，这是一种用较小代价，达到减免灾害程度的主要手段。
1 水情信息自动测报系统简介
水利是农业的命脉，水文是水利的侦查兵，水情测报工作在日常的水文工作中发挥着重要的作用。水情工作是水文工作服务于社会的窗户和耳目，是防汛抗旱工作的重要依据，同时水情测报工作还是防灾减灾的重要措施，为防汛抗旱、水利工程运行管理、水资源保护工作做出了巨大的贡献。
最初报汛工作还停留在电报发报阶段，水情数据收集回来时已无多大意义；后来发展为电台、电话报汛，虽然水情信息可以及时传回，但汛期水情信息站点多面广，只靠人工报汛、记录整理分析很难达到防汛工作的要求。因此，需要建设水情信息自动测报系统，以满足不断发展的防汛工作的需求。
水情信息自动测报系统是水文部门针对远程监测水文站、水位站、雨量站、水库等水情站点的实时数据监测而开发的，系统的使用实现了实时雨情、河道水情等数据的及时采集、传输，使水情工作者对本区域的雨、水情进行及时掌握，准确分析，为各级防汛部门保障本地区安全度汛、防洪调度决策等提供及时、准确的科学依据。
2 水情自动测报系统的站网布设
水情自动测报系统的站网布设应全面、及时、实时的反映流域内的雨、水情的变化，满足洪水预报调度的需求，利于通信组网，便于系统的管理、运行和维护，与防汛站网积极配合，共同促进防汛工作的进行和水资源的调配利用。水情自动测报系统的站网，应在充分研究江河流域的基本情况、水文、水位站的控制面积、河流的长度、水库的面积、会留时间、各水文、水位站之间的基本情况、信息的传播时间等，结合水站的功能、特点进行水情自动测报系统的规划布局和建设，比如在水库坝上、坝下、库区、入库处建立水情自动测报站，建立主河道控制站等。
水量站点的设置十分重要。水位、水温、水流速、降雨量、水流量蒸发量等重要的水文参数，雨量站点的布设对相关参数的采集和计算的速度和精度十分重要。当前，雨量站点布设主要采用抽站法作面雨量的对比分析，采用AIP模型计算洪峰流量的误差分析，以进行合理的站网布设规划。据统计，我国的站网密度一般为在（250~600）km2/站，密度随控制流域面积的大小而相应增减。
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3 水情自动测报系统的硬件选型
水情自动测报系统的测报主要是遥测实现的，遥测站主要是雨量站和水位站，分别用于反映流域内的雨晴时空变化和水位变化过程的，所以，水情自动测报站网系统主要是由雨量站、水位站、水文站、中心站构成的，各个部分联合，形成一个信息采集通信网，一个水情自动测报系统至少要有一个中心站和若干个遥测站组成。其基本的运行路径就是：系统硬件安装调试完成———遥测站开始进行工作，遥测雨情数据的采集、分析雨整理———利用得到的雨情数据进行水情预报，比如防汛预警———利用接收到的预报信息指导各方调度开展相关工作。所以，遥测站的建设是重中之重。完整的遥测站由雨量传感器、数传仪、感应式数字传感器、太阳能电池板、蓄电池组、卫星终端及天线等基本硬件组成。中心站大多采用局域网系统、自报制制式，硬件部分主要由前置机、工作站、服务器组成。前置机将接收、处理的数据共享给工作站进行水情预报，服务器用于数据的管理和存储。
4 水情自动测报系统的软件系统
水情自动测报系统的软件系统是整个系统的重要组成部分，软件系统主要由5个子系统组成：总数据库及数据库管理子系统、雨水情信息采集子系统、洪水预报子系统、调度子系统、信息查询子系统。雨水情信息采集子系统，顾名思义主要是雨水情信息的自动采集和规范写入及相关的数据管理，是整个管理系统的基础；洪水预报子系统根据雨水情信息采集系统采集到的雨量、水量、水位、蒸发量、水流速、水流量等信息，对未来的洪水量、洪峰产生时间进行预测，与气象站相连，分析和预测未来的晴雨变化，发出警报，便于雨情调度子系统发生作用，对洪水进行人工预防和干预；查询系统可以对系统内的相关数据进行查询。
水情分析中，制作水文模型十分重要。水文模型主要通过数学模型制作，根据描述水文现象基本规律或随机规律，水文模型分为确定型模型和随机型模型。以流域为对象的属确定型，以流域水文模型，输入降雨量和蒸发量，输出断面流量，通过数学模型对降雨径流的水文过程进行数学模拟，实现雨水情分析。流域水文模型包含模型结构和模型参数。目前我国水情自动测报系统采用的预报方法为降雨径流预报法，在模型的制作中，受实际流域降雨的变化影响，模型要经常进行修正，减少误差。
洪水调度子系统，是根据前面几个环节分析的结果进行洪水相关干预的，调度时，要特别注意库区淹没点的水情、水库、坝下防洪关键点、库区周边社会经济情况，根据综合评估、分析，做出科学、全面的综合防洪预案。调度系统是一个动态的过程，可通过制作调度模型进行决策参考，直观掌握和控制调度的综合情况和调度过程，提高决策的及时性、科学性。
5 水情自动测报系统的通信方式选择
水情自动测报系统大多建于交通不便、地理气候环境较为恶劣的地方，且站点很多，为了提高信息传输的质量，大多采用无线通信传输。早期采用的是较低无线电频段（30~100MzH）的模拟信号通信，后来采用较高频段（100~400MHz）数据通信方式，属于VHF/UHF超短波段范围。目前，我国的水情自动测报系统绝大部分采用超短波无线数据传播的，并且通过合理的建设中继站，组成一定的超短波通信网进行传输，提高遥测信息的收集、传输速度和质量。国外有些国家公用电话网络发达，常采用有线通信，美国是唯一一个利用流星余迹进行水情数据传输的国家。我国的某些行政单位已经能实现利用地面微波通信，水情通信在这方面正在抓紧研究。
我国的超短波通信中，为了提高通信质量建设了很多中继站，中继站用于识别和接收遥测信号，通过模拟或再生转发，可根据数据类型、形式、中继方式等进行多种方式的中继站设计，能显示数据，具有自检、欠压、故障预警功能。超短波通信的制式主要有应答式和自报式，我国水情自动测报系统主要采用的自报式。水情自动测报系统的中枢———中心站的相关功能和工作原理跟中继站十分类似，在数据交换、实时监测方面发挥着重要作用。
结语
我国是洪涝灾害多发国家，并且地域广阔，人口分布区域较多，加强防洪防汛工作是保障人民生命财产安全的大事。水情自动测报系统是现代化的先进系统，融合多项技术应用于水情的采集、预警、管理、调度等，对促进防汛工作具有重大意义。
参考文献
[1]许佳.水情自动测报系统分析与通信方式研究[J].中国水运（下半月），2017（06）.
[2]胡振奎，王旭，朱伟明.澜沧江流域水情测报系统设计研究[J].云南水力发电，2017（06）.
论文作者:吴小明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
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