淺析我國水文監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法

鄧清漪，邱小如，高　虎（河南省駐馬店水文水資源勘測局，河南　駐馬店　463000）

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淺析我國水文監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法

鄧清漪，邱小如，高虎（河南省駐馬店水文水資源勘測局，河南駐馬店463000）

我國的經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段，人們對各種資源的開發(fā)和利用已經(jīng)越來越深入，這些原因是導(dǎo)致氣候變化的主要因素之一。這一情況已經(jīng)引起了全世界人民的注意，為了更好的實(shí)現(xiàn)對水資源的合理利用和開發(fā)，以解決目前影響全球的水資源問題。同時(shí)，通過對水文監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可以為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)，這就要求我們必須正確認(rèn)識到水文監(jiān)測數(shù)據(jù)利用的重要性，并根據(jù)目前對水文水資源的開發(fā)情況做出符合現(xiàn)在情況的分析，并通過智能測控技術(shù)的應(yīng)用來解決水文監(jiān)測中存在的問題，以充分保證我國的水資源在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行可持續(xù)的開發(fā)。

水文監(jiān)測；數(shù)據(jù)分析；方法

1　水文監(jiān)測概述

所謂的水文監(jiān)測工作主要指的是在某一時(shí)間段內(nèi)的對某一特定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的水文信息的整理和收集的工作，而這些信息對我國的水力資源的可持續(xù)發(fā)展和規(guī)劃工作都起到了重要的參考價(jià)值，也為我國的防澇抗旱工作提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)也為我國水利工程的建設(shè)與管理工作提供了重要的依據(jù)。

水文監(jiān)測工作適用的范圍比較廣闊，它主要是通過水文部門對各項(xiàng)與水有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過程，其主要監(jiān)控對象有江河湖海及人工河道、渠道、地下水等。在進(jìn)行監(jiān)測的過程中其主要內(nèi)容為，對水的水文、流量、速度、蒸發(fā)情況、水質(zhì)及自然降水等，目前我國在對水文進(jìn)行監(jiān)測的過程中采用的一般為無線通信的方式，通過這種方式可以有效獲得監(jiān)測的數(shù)據(jù)，為我國水文監(jiān)測工作的效率提升起到了幫助的作用。

2　水文監(jiān)測方案的設(shè)置

2.1基本斷面設(shè)置

在進(jìn)行水文監(jiān)測數(shù)據(jù)的測定過程中，要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r對監(jiān)測數(shù)據(jù)的基本斷面進(jìn)行選擇，以河道為例，在進(jìn)行基本斷面設(shè)置時(shí)要根據(jù)閘壩上下游水尺斷面進(jìn)行設(shè)置，其中在閘壩上游設(shè)置測流斷面，測流斷面和上游水尺斷面可以重合，斷面需垂直于水流方向。水尺斷面確定后，在斷面附近設(shè)置臨時(shí)固定水準(zhǔn)點(diǎn)。測流斷面位置確定后，設(shè)立斷面樁，使用全站儀測定測流斷面水面以上的護(hù)岸、堤防等部分，將折疊船和岸上牢固點(diǎn)用繩索系牢后，放人水中，測流斷面兩岸打人木樁或鐵釬，系綁斷面索和繩索，采用測深儀、測深錘或塔尺測量水下斷面。

2.2水位觀測方案

水位觀測的約定值都是依靠人工觀測水尺所得，在一些不能安裝自記式水位計(jì)的斷面，人工觀測是測量水位的唯一方法，即使有條件使用自記水位計(jì)的情況下，水位校核也要以水尺讀數(shù)為依據(jù)。

采用人工觀測水尺，應(yīng)用最多的是直立式水尺，包括水尺板和靠樁，水尺板應(yīng)固定在垂直的靠樁上，靠樁應(yīng)澆筑在穩(wěn)固的巖石或水泥護(hù)坡上，或直接打人埋設(shè)至河底或地下。水尺安裝后用全站儀或水準(zhǔn)儀，從基準(zhǔn)點(diǎn)引測水尺零點(diǎn)高程，無條件設(shè)置臨時(shí)水尺樁，可從基準(zhǔn)點(diǎn)引測至斷面附近臨時(shí)固定水準(zhǔn)點(diǎn)，從臨時(shí)固定水準(zhǔn)點(diǎn)直接測量水面高程。有條件采用自記式水位計(jì)收集水位數(shù)據(jù)，推薦使用壓力式水位計(jì)，壓力式水位計(jì)是較早應(yīng)用的無測井水位計(jì)，也可用PVC管、管箍等構(gòu)建臨時(shí)測井，安裝固態(tài)存儲(chǔ)浮子式水位計(jì)。

2.3流量監(jiān)測方案

流量測驗(yàn)采用走航式聲學(xué)多普勒流速儀進(jìn)行監(jiān)測，按載航方式測驗(yàn)可分為3種，測船、三體船和遙控船，除測船需要安裝外，三體船和遙控船均為一體化。通過定制支架安裝ADCP，安裝位置離船舷的距離，木質(zhì)測船宜大于0.5m，鐵質(zhì)測船宜大于1.0m，儀器探頭的人水深度，根據(jù)測船航行速度、水流速度、水面波浪大小，測船吃水深、船底形狀等因素綜合考慮，使探頭在整個(gè)測驗(yàn)過程中始終不會(huì)露出水面，人水后發(fā)射和接受信號不會(huì)受到船體的影響，同時(shí)要保證橫搖和縱搖在5度以內(nèi)。儀器安裝完成后，檢查所有電纜、電路的連接，并對儀器進(jìn)行自檢，三體船和遙控船還需檢測電臺(tái)，遙控船不適宜漂浮物和監(jiān)測斷面水生植物較多的地方進(jìn)行監(jiān)測。

3　實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化的必要性

對于我國來講，通過智能測控技術(shù)的有效運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的測控人員可以有效的了解測定區(qū)域內(nèi)的水文情況，并且在獲得相應(yīng)信息的同時(shí)可以對相應(yīng)信息進(jìn)行整理和分析，以便可以比較全面的了解該區(qū)域內(nèi)水文的實(shí)際情況。但現(xiàn)實(shí)是，我國的水文測控系統(tǒng)仍存在手動(dòng)測控與自動(dòng)測控兩種方式，在實(shí)際操作過程中兩者是相互結(jié)合的，在手動(dòng)測控時(shí)一般都會(huì)有自動(dòng)測控進(jìn)行配合，這樣就可以收集到比較完整的工作數(shù)據(jù)。而自動(dòng)測控的優(yōu)勢是其可以對需測控區(qū)域的水文情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的測控，方便我們得到該區(qū)域內(nèi)的水文信息。

因此，我們就可以了解到在水文監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的過程中采取智能測控的必要性，這是由于通過智能測控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以滿足傳統(tǒng)水文監(jiān)測所不能實(shí)現(xiàn)重要參考數(shù)據(jù)。所以，在進(jìn)行水文監(jiān)測的過程中必須保持工作效率與質(zhì)量，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也對水文監(jiān)測工作提出了更高的要求，這就需要我國必須實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測工作的智能化。

4　以某地為例水文監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

某地位于黃河三角洲地區(qū)，該地區(qū)屬于原生濕地，地勢平坦呈現(xiàn)魚骨狀，該地區(qū)有河道、堤壩、平原及洼地等多種地貌。但自20世紀(jì)80年代開始，黃河斷流等現(xiàn)象對該地區(qū)影響較大，出現(xiàn)了濕地退化的現(xiàn)象。21世紀(jì)初我國對該地區(qū)實(shí)行了幾次調(diào)水調(diào)沙活動(dòng)，使得退化現(xiàn)象得以部分修復(fù)。因此，該地區(qū)管理部門對濕地的地下水實(shí)行了監(jiān)測工作，以了解地下水的動(dòng)態(tài)變化和海洋與黃河的關(guān)系。

4.1智能水文監(jiān)測應(yīng)用分析

該地區(qū)在對地下水水文監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析過程中，通過在黃河口鎮(zhèn)與孤島鎮(zhèn)、入?？诘母浇鹊卦O(shè)置了三口監(jiān)測井，并在井內(nèi)設(shè)置了自動(dòng)監(jiān)測儀器，該地區(qū)選用的儀器為國產(chǎn)1040地下水智能監(jiān)測儀，對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集工作采取的是每間隔1h對井內(nèi)的地下水位及水溫進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，以保證水文監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

在對該地區(qū)的水文監(jiān)測過程中我們發(fā)現(xiàn)，地下水受到當(dāng)?shù)刈匀灰蛩氐挠绊懕容^大，呈現(xiàn)出比較明顯的季節(jié)性變化趨勢。我們以2008年的2月23日為例，該地區(qū)當(dāng)時(shí)降水量為零，該日為天文大潮日，受到潮汐的影響，該地區(qū)的水文變化比較明顯，三個(gè)監(jiān)測井的水位分別為 0.71m，1.017m與0.634m，其中一口井水文波動(dòng)的情況在0.6～0.69之間，其波動(dòng)的幅值在0.09m左右，綜合當(dāng)天地下水文的波動(dòng)情況可以得出其平均值為0.634m。

4.2水文監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析

通過對當(dāng)天地下水文波動(dòng)的情況我們可以分析出，當(dāng)天地下水文情況受到潮汐的影響較大，且其波動(dòng)形式呈現(xiàn)周期變化，以同一口井為例因其與海岸線較近，其地下水位的最高值在中午12點(diǎn)左右，其波動(dòng)曲線符合正態(tài)的分布特征，通過對該地區(qū)驗(yàn)潮站的潮汐變化曲線的比對，我們可以看出地下水文波動(dòng)的情況與潮汐的變化相差了3h左右，但形成的曲線圖則比較類似，因此我們得出潮汐的變化與地下水文的變化呈現(xiàn)出的是正相關(guān)關(guān)系其相關(guān)系數(shù)為0.85。而離海岸線較遠(yuǎn)的監(jiān)測井則受到潮汐變化的影響較小或基本不受影響。

在對海洋潮汐對地下水文情況影響可以看出，海洋的潮汐作用與監(jiān)測井內(nèi)水文的變化周期相比監(jiān)測井內(nèi)地下水文的變化滯后于潮汐的變化時(shí)間，并通過對其水位變化的滯后時(shí)間與監(jiān)測井和海岸線之間的垂直距離進(jìn)行比對，我們可以得出潮汐與該地區(qū)地下水的變化呈現(xiàn)出長周期為15d，短周期為1d的波動(dòng)。其變化形式與監(jiān)測井與海岸線的距離有關(guān)，并呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢。

5　結(jié)束語

通過智能水文監(jiān)測工作可以實(shí)現(xiàn)測流速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，只需采取各種水文設(shè)施橫跨斷面，就能完成流量測驗(yàn)，并且具有較高的精度，可以有效滿足水文監(jiān)測工作的需要。本文通過對黃河地區(qū)的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，旨在能夠給水文部門提供重要的決策數(shù)據(jù)，并希望能夠?yàn)榉篮榕艥程峁┘皶r(shí)準(zhǔn)確的水文基礎(chǔ)信息。

［1］林曉晴，萬和新.水文監(jiān)測自動(dòng)化對數(shù)據(jù)分析工作起到的作用分析［J］.中國科技導(dǎo)報(bào)，2015，12：23～25.

［2］文林溪，方華鑫.黃河地區(qū)水文監(jiān)測工作開展方法導(dǎo)論［J］.科技與信息時(shí)報(bào)，2014，12：12～15.

［3］康 競，李曉霞.我國水文監(jiān)測工作中對數(shù)據(jù)分析的要求［J］.創(chuàng)新與科技，2014，06：43～44.

高 虎（1974-），男，助理工程師，大專，主要從事工作方向?yàn)樗乃Y源。

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2095-2066（2016）13-0066-02

2016-4-10

鄧清漪（1986-），女，助理工程師，本科，主要從事于水質(zhì)監(jiān)測方面的工作。

邱小如（1981-），女，工程師，本科，主要從事水質(zhì)監(jiān)測方面的工作。