水文监测,水文设施现代化提档升级,水文站高洪测验设施,水文测验设备,水文缆道测流

水文站高洪测验设施设备现代化升级改造方案，水文缆道测流系统

一、项目背景

水文站的重要作用：水文站是获取水文信息的重要基础设施，在防洪减灾、水资源管理、水利工程建设与运行等方面发挥着关键作用。例如宜吕水文站，是长江干流基本控制站、国家基本水文站，在流域水资源开发利用、长江中下游防洪和葛洲坝、三峡等重要水利枢纽的调度运行中具有重要地位和作用。

现代化建设需求：随着科技的不断进步和水文水利事业的现代化发展，对水文监测的精度、时效性和自动化程度提出了更高的标准和要求。传统的高洪测验设备和方法存在诸多局限性，如自动化程度低、测量精度不高、数据传输不及时等，已难以满足现代水文监测的需求。水利部印发的《2023 年水文工作要点》明确提出要加快水文设施现代化提档升级，重点实施水文站高洪测验设施设备现代化升级改造。

二、现状问题

设备老化陈旧：部分水文站的设备使用年限长，技术落后，如一些水文站还在使用光学水准仪和光学经纬仪等传统测量设备，测量精度和效率较低，且易受人为因素影响，难以保证数据的准确性和可靠性。

自动化程度低：现有的测验设备和系统自动化程度不高，需要大量的人工操作和干预，不仅增加了人力成本，还容易因人为失误导致数据误差。例如在洪水期间，人工观测水位和流量费时费力，且难以实现连续、实时监测。

数据传输不畅：一些水文站的数据传输设备陈旧，通信方式落后，容易出现数据传输中断、延迟、丢失等问题，影响数据的及时性和可用性，无法满足实时监测和快速决策的需要。

测验方法有限：传统的高洪测验方法在应对复杂多变的洪水情况时存在一定的局限性，如在高洪流量测验中，传统的流速仪法可能会因水流条件复杂、测点布置困难等因素影响测量精度和效率。

三、解决思路

1.升级测验设备：引入先进的水文测验设备，如 ADCP（声学多普勒流速剖面仪）、雷达测流系统、全站仪、电子水准仪、GPS、RTK 等，提高测量精度和自动化程度，实现对水位、流量等水文要素的高精度、实时监测。

2.建设自动化监测系统：构建完善的自动化监测系统，集成各类传感器和监测设备，实现数据的自动采集、存储、传输和处理，减少人工干预，提高数据的准确性和时效性。

3.优化数据传输网络：采用先进的通信技术和设备，如 4G/5G、NB - IoT、卫星通信等，建立稳定、可靠的 数据传输网络，确保数据能够实时、准确地传输至监测中心，实现数据的互联互通和共享共用。建立双信号，在信号覆盖不足地区增加北斗微信信号传输终端，保障信号传输网路稳定。

4.引入新技术和新方法：积极应用遥感技术、地理信息系统（GIS）、水文模型、数值模拟等新技术，丰富高洪测验的手段和方法，提高对洪水特征值的获取能力和预测精度。

四、硬件感知体系

1.水位监测设备：

雷达水位计：利用雷达波的反射原理测量水位，具有非接触式测量、精度高、安装方便、适应性强等优点，可实时监测水位变化，不受水体水质和环境光线的影响，适用于各种水文监测场景。

压力式水位计：通过测量水体对传感器的压力来计算水位，具有结构简单、稳定性好、成本较低等特点，适用于长期连续监测水位。

2.流量监测设备：

ADCP：基于声学多普勒效应测量水流速度和流量，能够实现全断面流量测量，具有测量精度高、速度快、覆盖范围广等优点，可广泛应用于河流、渠道、水库等水文监测中。

雷达测流系统：利用雷达技术测量水流表面流速，结合水位数据计算流量，具有非接触式测量、实时性好、安装方便等优点，特别适用于高洪流量测验，能够在恶劣环境下稳定运行。

3.流速监测设备：

流速仪：传统的流速测量仪器，如旋桨式流速仪、电磁流速仪等，通过测量水流对仪器的作用力或感应水流的电磁信号来计算流速，具有测量精度较高、可靠性好的特点，常用于常规流速监测。

雷达流速仪：利用电磁波多普勒效应测量水流速度，具有高精度、高分辨率、非接触式测量等优点，能够实时、动态地获取水流速度信息，适用于高精度流速测量和科学研究。

图像与视频监控设备：在水文站的重要部位和监测断面安装高清摄像头，实现对监测区域的实时视频监控，可直观地观察水情、工情和设备运行情况，为水文监测提供直观的图像资料，同时也便于及时发现和处理异常情况。

五、武汉水测家产品选型

雷达水位计：武汉水测家雷达水位计，具有非接触式测量、高精度、高重复性、低功耗等特点，能够在复杂的水文环境下稳定工作，提供准确的水位数据。

雷达测流系统：武汉水测家移动式雷达波测流系统，具备高精度、高可靠性、实时性好等优点，能够快速准确地测量水流速度和流量，且安装方便、维护简单，适用于各种高洪测验场景。

自动（移动式）雷达波测流系统是针对宽断面河道场景开发的实时在线测流系统，适用于宽度达几十至几百米的天然河流，或因水闸、弯道等造成断面流速不均匀情况的中小河流及主干渠。自动雷达波在线测流系统，引入全自动雷达运行车，可同时获取多条测速垂线的流速数据，进而实现水位、流速、流量等信息的准确在线监测。

本测流系统适合于天然河道、山区性河流、较浅的溪流、洪水期测流、人工测流较危险的水域、明渠流量在线监测等多种测流场景。

六、场景应用

高洪流量测验：在洪水期间，利用 ADCP、自动雷达波测流系统等先进的流量监测设备，能够快速、准确地测量洪水流量，实时掌握洪水动态，为防洪决策提供及时、可靠的数据支持。例如，在密云水库的高洪测验中，安装的雷达波测流及视频监控系统，为水库防洪调度提供了数据支撑，提高了水文站的测流手段和精度，确保了测站人员在降雨及大洪水条件下的测流安全。

水位监测与预警：通过雷达水位计、压力式水位计等设备实时监测水位变化，一旦水位达到或超过警戒水位，系统自动发出预警信息，提醒相关部门和人员采取相应的防洪措施，保障人民生命财产安全。

水流流速监测与分析：使用雷达流速仪、多普勒流速仪等设备监测水流流速，可分析水流的运动规律、流速分布等，为水利工程设计、河流治理、水生态保护等提供科学依据。

水文数据自动采集与传输：构建自动化监测系统，将各类传感器采集到的水文数据通过数据采集模块进行整理和编码，经 4G/5G、NB - IoT、卫星通信等网络传输至监测中心的数据服务器，实现数据的实时共享和远程监控，提高水文监测工作的效率和管理水平。