浅析水文遥测技术在永强片

防汛指挥调度中的应用 

龙湾区农林水利局  程云唐

随着社会的发展及城市化进程不断推进，社会财富的不断积累，洪涝灾害造成的损失越来越大，已成为制约我区国民经济和社会发展的主要因素之一。水利部门肩负的防洪减灾任务越来越艰巨，责任越来越重大，公众的要求和期望值也越来越高。因此，在加大防洪工程建设力度的同时，采用非工程措施来减轻灾害损失极其重要。

龙湾区从2004年开始建设水文遥测系统，利用水文监测资料指导江河、水库等水利工程的洪水调度，借助现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术来提升防汛指挥的自动化水平，发挥了相当大的社会经济效益。目前，水文遥测技术作为我区防汛预警预报系统的主要技术支撑，其监测数据在当前乃至今后相当长的一段时期内，都是防汛指挥和水利工程调度的决策依据，对永强片防汛指挥调度起着举足轻重的作用。

一、永强流域自然概况

龙湾区永强片位于温州市区东部瓯江入海口，濒临东海，背靠大罗山，属亚热带季风气候，雨量充沛，多年平均降雨量1695毫米，区域内地势西高东低、山区溪流源短流急，沿海地势平坦，易受上游山洪影响和下游高潮位顶托积涝成灾，历史上一直是风、暴、潮灾害多发地区。建国后的50多年间，受台风影响180多次，年均3.5次，其中造成大的灾害有22次，台风灾害频率2年一遇。境内永强塘河发源于大罗山，流域面积220平方公里，现状河道水面面积仅为5.48平方公里，由郑岙、白水、双岙、瑶溪、皇岙、庄桥等溪流汇流而成，汇流之水经上横河、轮船河和瑶溪河，从蓝田、东平等水闸排出，为独立的防洪排涝体系。现状条件下起调水位2.5米时，该片可达10年一遇排涝标准，最高水位3.1－3.6米，淹没历时25小时。50年一遇时最高水位3.2—3.8米，淹没历时45小时。近年来，随着城市建设用地规模的不断扩大，城市内部调蓄能力的降低，永强塘河洪水调度难度越来越大，对水文遥测资料的依赖逐年加强，进一步提高水文自动测报水平和科技含量就显得更为重要和迫切。

二、永强流域主要水利工程及遥测技术应用现状

建国后的50多年时间，尤其是改革开放以来，永强流域水利工程建设取得了丰硕成果，相继建成了50年一遇的标准堤塘31.2公里，其中龙湾东片标准堤9.71公里（东平水闸－蓝田水闸堤顶高程6.5米）、永强标准堤17.1公里（蓝田水闸－老鼠山水闸，堤顶高程7.12米）、丁山标准堤4.4公里（老鼠山水闸－场桥浦水闸，堤顶高程7.22米）。建设蓝田、城东等出海水闸11座，设计流量520m³/s，目前除老鼠山水闸外，其余出海水闸的运行由温瑞塘河管理处负责管理调度。建成天河、丰台等山塘水库17座，总库容931万m³，控制集雨面积28平方公里。其中天河东、天河西、丰台、双岙四座小一型水库和白水、后坑、东阁庵、山门坑四座小二型水库（总库容821万立方米）由永强水电站负责运行管理，其余水库由当地镇（街道）、村负责管理。建成茅竹岭中型翻水站一座，装机容量220千瓦，设计流量6.13 m³/s。形成了较为完善的上蓄、下排、外挡的防洪排涝抗旱体系。    

为了更好的发挥水利工程的社会效益，从2004年开始，龙湾区农林水利局着手建设基于无线GSM的水文遥测系统，对水文遥测中心站进行扩容，新建水库水位雨量遥测站点九处、河道水位雨量遥测站点四处，使永强流域水文站点密度达到15.7 平方公里/站，构成了较为完整的水雨情自动测报网，实现了水情、雨情信息的自动采集与现场存储，水文、汛情信息能得到即时传输与发布，提高了水文监测和预报的自动化水平。我区选用的GSM水文自动遥测系统，是由省水文局在九十年代后期为适应防汛和水利调度现代化、信息化的要求，以及近代通信、计算机和网络技术高速发展时代特点而研发的水文数据自动采集、储存、传输系统。该技术克服了传统水文监测技术存在的数据录入难、数据处理慢和数据时效性差的三大困难，采用应答式和自报式兼容的体制，由中心站通过省水利防汛信息短信通讯平台，定时自动向遥测站索取数据，也可以由遥测站根据情况主动向中心站传递信息。不仅降低了人工成本和通信成本，而且大大提高了工作效率。通过对2005年汛期系统运行情况分析，该水文遥测系统数据采集与传输无时延、准确性高、可靠性强，为政府部门指挥防汛抗旱提供了有力支撑。

三、水文遥测技术在永强片防汛指挥调度中的应用及存在问题

台风影响期间永强塘河的洪水位调控，是龙湾区防汛部门的一项重要工作。事实上，在自然力方面，限于技术和经济的条件，人类所能做的还是很有限的，现在做不到人定胜天，在可以预见的将来，人类也无法支配台风等自然现象。因此，在防御台风过程中，尊重并顺应自然规律，提高水情、雨情的监控水平，对水利工程进行科学调控，是有效管理洪涝灾害的关键。2005年5号台风（海棠）影响期间，龙湾区发生了近年来罕见的强降雨，据全区16个水文遥测点记录资料统计，过程降雨量平均高达391毫米，百家尖水库库区过程降雨量高达510毫米，降雨频率接近40年一遇，永强塘河水位超过保证水位，最高水位永强站点3.66米，沙城站点3.8米，海城站点3.92米。17座水库山塘除丰台水库正在除险加固施工空库运行外，全部超过正常水位。在台风登陆前后的紧张时刻，水文遥测系统为防汛指挥中心提供了详细的即时水雨情、工情资料，使长期困扰我区水利部门的恶劣天气下的数据采集难题得到了解决。区防指根据水文遥测数据资料及时掌握最新汛情动态，在确保水库安全的前提下，结合水闸运行状态，利用水库的削峰拦洪功能，实施科学调度，使永强塘河水位控制在10年一遇附近，一定程度上减轻了灾害损失。水文遥测技术应用作为我区今年防汛工作中的一个亮点，在水工程运行调度、灾情评估和应急抢险等方面发挥着非常重要的作用，使我区的防汛指挥水平上了一个台阶，得到了区领导的充分肯定和高度赞赏。

但从防汛工作的要求和公众的期望来看，我区水文遥测技术的应用还存在不少的薄弱环节。如专业技术力量不能满足设备运行管理和维护保养的最基本需要，设备带病运行的现象不能得到有效地控制；水文遥测技术的应用还只停留在发挥“耳目”作用，应用范围具有一定的局限性；水文遥测资料的分析、整编尚属空白；对突发性强降雨的预警预报有待进一步加强；水利工程直接操作人员和其他部门防汛人员不能同步获取水文遥测数据等。

四、措施及对策

1、加强水文遥测应用理论研究。通过对全年水文遥测资料的汇总分析，我们发现，台风影响期间，山区降雨比平原降雨在时间上提前近一个小时，在强度上随海拔的升高逐渐加强，无论是过程降雨还是短历时降雨，处于大罗山顶的百家尖水库库区周边降雨量明显强于平原地区降雨量，最大量差高达50％以上；而当北方冷空气南下与暖湿气流相遇产生的降雨，恰恰与台风降雨云团形成的降雨相反，在空间上随海拔的升高逐渐减少，在时间上由北到南逐渐推移。由于这些现象涉及到气象学、海洋物理学、工程水文学等多门学科，现有遥测资料一时还无法断定其是随机性或是规律性现象。因此，我们在应用水文遥测技术实践中，不仅要通过引进、消化先进技术和设备，提高水文遥测的科技含量，还要加强水文专业和与此相关专业的研究，提高理论研究水平，更好地运用水文应用理论来指导实践，在实践中提升理论，充分发挥水文自动化技术在防汛工作中的作用。

2、提高水文遥测设备的完好率。水文遥测是一项新兴的水文数据收集和传送技术，具有较高的技术性和专业性，对设备的维护管理要求很高。水文遥测仪器是用在特定的恶劣条件下工作的设备，它的生产是一种高技术和多工艺的专业生产。一般是研制和生产的要求很高，批量不大，与民用品和工业品生产有较大的不同。为了满足水文遥测设备使用寿命长、故障率低的要求，可以采取以下措施来提高设备的完好率。一是严格按照标准和规范，用准入许可制来规范水文遥测仪器的研制和生产，控制产品质量。二是加强操作人员的技能培训，提高设备操作熟练程度，尽量避免或减少因操作不当造成的设备故障。三是建立健全设备维护保养制度，委托专业机构或聘请专业技术人员对设备进行日常和应急维护保养，使设备长期处于正常运行状态，特别是保证防汛关键时刻的正常运行。
　　3、拓宽水文遥测技术的应用范围。水文自动化技术经过20多年的发展，以及先进计算机技术的普遍推广使用，不仅极大地提高了水文预报的时效性及预报成果的质量和精度。也为水文遥测技术的应用拓展了空间。如借助水文遥测工作平台，将水库大坝安全监测数据（如坝体渗流监测数据）传送到防汛、水工程管理部门，让大坝安全监测起到应有的作用，解决水库大坝安全监测数据在恶劣天气时的传输问题；利用水文遥测资料提供的不同的洪水位和降雨频率进行灾害评估；通过水文水利计算，根据实测水文资料，自动设定闸门开度，提高自动化控制程度，减少人工误差等。

4、实现水文遥测数据的资源共享。目前，我区采用的水文遥测系统，是通过省中心平台，向各地的分中心传送遥测信息，其用户具有特定性，无法实现对公众或较大范围的共享，不能充分满足水文遥测信息的社会化需求，数据时效性受到了一定限制。为了实现水文遥测为各级防汛部门和社会公众提供快速、优质服务的目标，及时向公众发布水文预警预报信息，应充分利用现代网络技术等手段实现共享，如通过与防汛指挥信息支持系统的联网，将遥测中心站接收的遥测数据以短信息形式自动群发至特定用户等，也可以借鉴广东省的做法，建立水文遥测网站，可以随时随地通过上网了解水文信息，来提高水文遥测的服务能力，使宝贵的水文资源得到充分利用。

5、推进水文遥测技术的智能化发展。智能化是指系统可以在数据的接收过程中，对数据的合理性进行判别和处理，根据不同情况作出相应反映的功能。实现水文遥测技术的智能化，是水文事业今后发展的方向。如对错误数据自动发出告警信号；根据实时遥测数据结合历史资料分析，自动发出洪水预警预报信息；通过与水工程其他自动化管理系统的联网，利用遥测得到的实测数据，结合水工程调度方案，自动发出调度指令等，使水文遥测技术更具实用性。

五、结束语

龙湾区水文遥测系统建成后，提高了水文信息的时效性、安全性和可靠性。快速方便的信息传递为防汛部门正确决策提供了保证，同时也提高了水工程现代化管理水平，提高了工作效率，发挥了相当大的社会经济效益。随着水文遥测技术在闸门开度、大坝渗流、风向风速、温度湿度、地下水位乃至在线水质监视等方面的逐步应用，遥测系统的功能大为扩展，从而为防汛、水利调度、水环境管理等提供了更多的服务。