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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:7264
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

黄河中游水文现代化建设 现状与展望

2020-03-24 17:40:30 工程地质学 李玉珍,1,李玉中,
资料简介

摘要:本文对黄河中游水文测报现状进行了剖析,指出了制约其发展的主要问题,阐述了未来发展的设想。

黄河中游水文现代化建设 现状与展望

李玉珍 1 李玉中 2

1. 黄委中游水文水资源局,山西 晋中 030600 2. 河南省豫东水利工程管理局赵口分局,河南 开封 475000

摘要:本文对黄河中游水文测报现状进行了剖析,指出了制约其发展的主要问题,阐述了未来发展的设想。

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/m32]

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。

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。

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