水文监测范文第1篇

随后，万先生住宿宾馆的老板娘快速跑上楼，敲门，呼喊：洪水来了。这是万先生抵达百里峡后，第一次获知有洪水来袭。该宾馆距离拒马河只有几米的距离。

在一阵紧张的忙碌之后，游客相继被转移到地势较高的村里。

从通知大家到转移完毕，万先生估计，用了二十分钟左右的时间。躺在自己的车里，游客听见了巨大的轰鸣声，有人用万马奔腾来形容此次洪峰的到来。

如同一场噩梦，万先生等游客，亲眼目睹了一家三口被洪水冲走，打捞上来后，尸体用棉被紧紧包着。他说，自己没有拍照片，因为那时的心情十分沉重，这样做是为了尊重死者。紧接着，他看到平常用于游客游玩的三匹马，因为午夜匆忙撤离，主人并没有解开拴在树上的绳套，均被淹死在当地。

7月21日晚8点左右，就在洪峰抵达野三坡镇的5个多小时前，该镇上庄村的一位村干部分别走访了几家宾馆，告诉大家：接到上级通知，将有级别能赶上1963年规模的洪水在凌晨左右抵达，希望大家做好防范准备。

也就是说，此前河北甚至北京的政府有关部门已经获知了此次洪峰的级别和影响力。

上庄村村民告诉《财经》记者，22日凌晨4点左右，拒马河水位开始下降，彼时，很多村民也可能有游客开始在水边捞鱼，有虹鳟和中华鲟等鱼类。村民称，这些鱼来自周围被冲毁的养鱼池。

捞鱼的村民也许因为天黑没有注意到，就在上庄村村头的桥侧，一辆运输水泥的罐车车头向下被拦下。大桥另一侧，两辆大型货车竖排在岸边。

7月22日凌晨5点，拒马河3300立方米/秒的洪峰抵达北京市的十渡。

据来自涞水县政府部门的官方资料显示，7月21日8时左右，涞水县开始降雨。至16时许雨量逐步增大，局部地区降雨量已达特大暴雨级别。至22时，该县平均降雨量达到150毫米，野三坡景区为210毫米，降雨量最大的城区达236毫米。受暴雨影响，拒马河水上涨速度较快，下泄河水流经与北京房山区张坊镇交界的大桥时，流量达到每秒1000立方米左右；域内部分水库水位上涨，接近警戒水位；城区出现内涝，部分居民小区积水。

据《燕赵都市报》7月18日报道，保定市水利局确定保定市的主汛期为7月10日至8月10日。进入主汛期后，保定市水利局及该市防汛抗旱指挥部组织有关人员分成6个组对各县（市、区）及重点区域的防汛工作进行“拉网式”大检查。其确定的责任原则是：“谁承包谁检查、谁检查谁签字、谁签字谁负责”；工作原则是：将检查人、检查时间、查出的问题和解决措施记录在案，做到清楚、彻底、不留死角。

事实上，直到7月21日大雨已至，涞源县县委书记在接到省市有关部门通知后，才启动紧急预案，并带队赶到重灾区野三坡镇。

其预案内容是：一是县级领导分工负责，并成立山区防汛指挥部，就近组织，一线指挥。政府县长于舒心负责县城及周边的防汛工作，所有县级领导第一时间到所包乡镇查看情况，防汛抗洪。二是各相关部门按照预案分工，负责所包部位和路段的防汛工作；各乡镇负责组织沿河道、水库周边及下游的村庄根据雨情及时进行转移、安置受灾群众；调动公安干警参与沿河巡逻、值守；协调驻军参与转移受灾群众。三是县、乡、村三级干部全部在岗在位，整夜值守，畅通信息。各村“两委”干部、党员全部划片、分组、到户，全力以赴投入防汛工作，带领群众积极开展自救。

野三坡镇一位工作人员告诉《地球》记者，他们是在接到上级通知后，才得知汛情如此严重。记者追问：

“上级部门是哪些部门？”这位工作人员回答：“主要是水文监测部门。”

水文检测体系

资料显示，河北和北京此次获得洪峰抵达和径流量数据，主要依靠三个水文监测站：紫荆关水文站、张坊水文站和落宝滩水文站。

据介绍，7月21日8时至22日4时，保定市有涞源、涞水、涿州、易县等10县（市）突降特大暴雨，最大为涞源王安镇348.2毫米。21日22时，拒马河紫荆关水文站流量达到2580立方米/秒，22日7时30分，拒马河张坊水文站流量达到2570立方米/秒，22日8时，南拒马河落宝滩水文站流量达到2510立方米/秒，为1963年以来最大洪峰。

来源于媒体报道的保定市水利局的介绍表明，水利部门监测报告显示，21日19时，拒马河第一次洪峰过境野三坡镇；22日1时，第二次洪峰再次抵达（此即万先生被转移的时间），由于雨势较大，上游来水剧增，过境水位暴涨2米左右，特别是苟各庄段水位达到距离河岸较近楼房的二层位置。

来源于《中国水文信息网》的资料显示：

目前全国共有报汛站7584个，其中水文站（含水库）2611个，占34.4%；雨量站3991个，占52.6%；水位站（含闸坝）982个，占13%。中央报汛站3171个，其中水文站（含水库）1764个，占55.6%；雨量站745个，占23.5%；水位站（含闸坝）662个，占20.9%。

目前报汛站信息传输手段主要有电话、电台、电报、卫星小站等，在3000多个中央报汛站中，除雨量站外，多数做到了两种报汛手段，即双保险。据统计，中央报汛站有电话2156部，电台1700部，卫星小站200多个。报汛站以不同的报汛方式报到分中心（地区）、中心（省、市、区）后，全国31个省市区中，除海南、甘肃外，省（市、区）及七大流域全部实现了计算机广域网传输。

目前，中央报汛站70%左右的信息可在1小时之内传输到中央。水文预报系统

据统计，全国有1134处水文站（占全国水文站总数31%）洪水预报，80年代中期以来，全国七大流域先后对253个预报断面预报方案进行汇编，并陆续刊印出版。全国广泛采用河道相应水位（流量）关系法、降雨径流经验相关法、下渗曲线法、蓄满产流法、谢尔曼单位线、马斯京根法、新安江模型等，并先后引进了美国斯坦福IV模型、萨克拉门托模型、日本水箱模型和意大利CLS模型，在长江、黄河、淮河等流域应用，并得到了满意的结果。

随着计算机技术的发展，目前，全国绝大部分流域和省（区、市）水文部门实现了数据采集、传输、译电、处理的自动化过程，洪水预报也采用计算机，摆脱了手工查算方式，实现了实时联机预报，能在几小时内，完成数据采集、传输和处理工作，并在天气形势分析和实测降雨的基础上，完成对七大江河干支流主要控制站、防洪重点地区、重点水库和蓄滞洪区具有不同预见期和精度的洪水预报，为防洪决策提供依据。

目前，水利信息中心正组织全国有关单位着手研制开发《中国洪水预报系统》，此系统将按照国家防汛指挥系统工程的设计要求，结合各地的实际，建成具有通用性强、功能全面、操作简便的洪水预报系统，使系统软硬北京密云水库自动化测流控制系统件环境和数据管理系统规范化、标准化，采用模块化结构。系统基于客户服务器环境，以全国统一的实时水情数据库为依托，以地理信息系统为平台，能方便地构建五类洪水预报方案，具有标准的、通用的预报模型方法库，可任意选择多模型、多方法制定预报方案，具有人工和自动优选结合的模型率定功能，具有机器定时预报和人机交互预报功能，可干预任何信息源和预报过程，具有先进的泰森多边形动态计算方法和雨量缺测气象计算方法，具有全面完善的系统管理功能等。该系统的建立将使我国的洪水预报技术和水平再上一个新台阶。

由上可知，正是在这样的一个水文监测体系下，河北和北京有关部门，应该能够更早更及时地掌握到洪峰数据。水文检测系统的建设与不足

水利部副部长刘宁在2011年全国水文工作会议上的讲话中表示：

一是报汛服务能力和质量显著提高。与2005年相比，2010年全国水文部门向水利部报汛的站点增加一倍，达6700多个；水情信息增加十倍，达1800万份；中央报汛站30分钟内信息报达率由80%提高到96.32%。二是水情预报精度大大提升。水情预报日常化工作不断推进，全国主要江河洪水预报断面增加到近1300个，预报精度总体达到90%以上。如2007年淮河大水期间，水文部门提前一天多预报出王家坝水文站将出现2960米的洪峰水位，为国家防总决策启用蒙洼蓄洪区赢得了先机；2010年长江上游洪水期间，水文部门提前两天预报三峡水库入库洪峰流量将达到7万立方米每秒，为科学调度三峡水库、有效控制荆江河段不超警提供了科学依据。

“十一五”全国水文基础设施建设总投入达45亿元，其中中央投资22亿元，是“十五”投入的两倍多。山东省水文投入连续四年超亿元，广东、江苏、河南、重庆等地水文投入也持续明显增加。水文基础设施建设显著加强，共建设改造各类水文测站1178个、水文巡测基地142个、水情（分）中心102个、水环境监测中心97个，新增ADCP、全站仪等仪器设备37728台（套）。全国水情报汛站的自动测报率已达到89%，比2006年提高了40%，长江委水文局118个中央报汛站全部实现自动报汛。江西省建立了暴雨山洪监测信息采集、传输、预警、决策和群众安全转移一体化管理系统，广东省从省局、分局、勘测队到水文测站全部实现了综合办公自动化，上海、辽宁、湖北、广西等省区市实现了异地远程联网会商。

十二五期间，将加快完善水文监测站网：完善大江大河干流和主要支流水文站网功能；基本建成覆盖我国中小河流的水文监测体系，对《中小河流治理和中小水库除险加固专项规划》确定的五千多条中小河流覆盖率达到100%；进一步完善水资源管理、山洪灾害、城市防洪、水生态、水文实验站等站网布设，加强地下水、土壤墒情、抗旱水源地等监测站网建设。基本完成《国际河流水文站网建设规划》的建设任务，出境河流控制性断面的监测率由55.5%提高到80%。

在另外一次会议上，刘宁表示，针对中小河流水文监测系统建设点多、面广、单项工程规模小、前期工作及建设管理难度大等特点，必须进一步采取有效措施，加强管理，切实做好系统建设各项工作。

拒马河肯定属于中小河流。

2012年7月11日，在全国中小河流水文监测系统建设管理座谈会上，水利部水文局局长邓坚表示：

我国大多数中小河流防洪标准低，洪涝灾害和山洪地质灾害频发重发，已经成为我国防洪减灾体系中的重点薄弱环节。目前，中小河流水文站点明显偏少，《总体规划》确定的5000余条河流控制率不到28%，而且水文信息采集、传输、处理的手段落后。水文监测预警信息作为防洪减灾和山洪地质灾害防御的重要基础信息，是防洪指挥决策的重要科学依据。中小河流水文监测系统是山区最有效的防洪减灾非工程措施，费省效宏，减灾作用明显。我们一定要从完善我国江河防洪体系、确保防洪安全的高度，认真做好中小河流水文监测系统建设，为中小河流防洪减灾提供可靠的基础支撑，保障人民群众生命财产安全。

未来，中小河流水文监测系统将建设水文站4697处、水位站3553处、雨量站30617处、水文信息中心站408处、水文巡测基地229处，以及39支水文应急机动监测队和5186个预测预报系统软件，规划总投资160亿元，其中中央89亿元，地方71亿元，要求3年基本建成。任务之重、强度之大、时间之紧、要求之高前所未有。由于水文基础设施建设具有点多面广、项目分散、单个工程规模小等特点，建设管理难度大，同时长期以来，水文建设投资规模小，建设管理力量相对薄弱。如何适应大规模投资建设的要求，按期保质安全完成中小河流水文监测系统建设任务并尽快发挥建设效益，是对全国水文部门的一个重大考验。

中小河流水文监测系统项目数量多，投资规模大，相应的，要求的地方配套投资多，落实难度大。各地水文单位开拓进取，迎难而上，加强沟通协调，协同水利厅积极向发改委、财政厅汇报争取，多渠道筹措，努力落实地方配套投资。国家发展改革委下达的2011年中小河流水文监测系统建设项目投资计划共需地方配套投资18.42亿元，截至目前，各地已落实9.27亿元，占配套投资总额的50%，其中：天津、山西、辽宁、江苏、福建、山东、广东、海南、重庆、四川、云南、陕西、宁夏等13个省区已全额落实，浙江、湖北、广西、贵州等4省区大部分落实。

2011年全国共安排水文站、水位站、雨量站、水文信息中心站、水文应急机动监测队建设项目共计35510个，截至目前，累计开工22298个，完工10309个。辽宁、江西、湖北、广东、广西、宁夏和黄河水利委员会已完成雨量站建设任务；宁夏已完成水位站建设任务；吉林、安徽、河南、广东已完成水文信息中心站建设任务；河北和海南已完成水文应急监测能力建设任务。

水文监测范文第2篇

关键词：水文勘测；水保监测；水资源管理；生态保护

中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：

日前，水土流失问题已经成为了一个全球性的生态问题，这就给人类的生存带来了严峻的威胁。世界上的一些发达国家对水土流失方面的监测工作十分重视，它们经过几十年的监测工作积累了大量的经验和资料，这就为防治水土流失和当地经济的发展打下了坚实的基础。近些年，随着我国经济的发展，生态环境遭到了严重的破坏，我国已经成为了全世界水土流失最为严重的国家之一，所以加强水土保持工作已经迫在眉睫。如何有效的防治水土流失，被列入重要的议事日程，我国于1982年颁布了《中华人民共和国水土保持法》，同时在各省市以及各流域都建设了监测中心和监测站，展开全面的水土监测工作。

1水文水保监测的内容

水文监测不仅仅是对降水量的监测，还包括水位、流量以及泥沙颗粒分析等项目，还要对流域周围的环境进行调查，了解当地的经济，以及水土流失所带来的危害和防治水土流失所带来的经济效益和社会效益等。水土流失的危害勘测包括各种土壤的侵蚀强度、植被的破坏以及土壤内的有机养分等，同时包括土地的占用情况以及诱发退化的现状，还有各个地区原有的水土流失防治工程的破坏情况等等。水土效益监测的主要内容是当地植物的生长状况、树木的成活率，以及水土流失防护工程的稳定运行状况，对自然环境带来的效益和当地地貌、耕地等恢复情况。

2水文勘测与水保监测相结合

2.1充分利用、挖掘现有资料和功能

水文勘测和水保监测的工作性质有不少相同的地方，许多因素的勘测要求基本相同，而且方法也大同小异，我们可以通过原有的勘测资料来分析水土流失造成的灾害以及水保效益，而这些用来分析的资料是通过水文勘测总结出来的。因此，水文勘测工作和水保监测工作可以相互协调来进行，水文勘测是水保监测的基础，同时水保监测既是水文勘测站的扩展又有效的发挥了其原有资源的作用。

2.2如何缩短水土流失规律的探求和治理时间

如何及时且全面的了解一个地区的水土流失及防治现状，成为了目前需要解决的一个问题。为了能够准确的预测水土流失的灾害，我们必须对这些信息进行全面的及时的了解，这就需要我们能够充分利用水文勘测现有的资料，同时大力建设水保监测站点，以了解最新的水土流失情况。这些监测点除了直接对水土流失进行观测以外，还可以赋予基层的站点相关的职能，增加一些新设备，同时对其工作人员进行相应的培训，以利用基层的水文站点更好的开展水土保持勘测。

一些水保监测工作开展时间较短的地区，其监测历史较短，所以资料也有限，对于这种情况，水文勘测站可以提供一些相关资料来帮助水保站分析研究水土流失的规律以及水保效益，因为一般水文勘测站都具有几十年之久的资料，这些资料对延长水保资料系列有这很好的作用，同时再结合土地上的植被进行分析，从而大大缩短探求规律和治理的时间。

2.3水文勘测与水保监测相结合将效益最大化

我国目前的水文工作仍然存在诸多问题，虽然它属于公益性工作，但是仍然存在着资金紧张和基层人员不稳定的问题，在水文勘测站增加水保监测项目既可以增加经费，还对职工工作积极性的提高有所帮助；不仅如此，水保部门设立在水文勘测站里面还可以节省生活设施经费等开支。综上所述，将两者相结合是十分可行的，它们可以相互帮助，相互促进，共同发展。

3对水文水保监测的建议

3.1加强监测站的建设力度

为了更好的开展水土流失的防治工作，应当加快水文勘测和水保监测等工作的步伐，加大基础监测站的建设力度。多在一些较小的监测站进行检测试验，以便于水文水保监测工作更好的开展。

3.2完善水文水保监测网

目前，在我国一些山丘地区，水文水保检测工作相当艰苦，当地的生活环境也比较恶劣，日常生活设施比较落后，所以对这些地区的水文水保监测的建设应当适当的增加工作经费，及时更新设备，以保障水文水保工作人员的工作和生活环境，有利于其更好的开展监测工作。

3.3加强对水土流失规律的分析和研究

我国在水文勘测方面已经有几十年的监测资料，相关的工作人员应当充分利用这些资料，对当地的水土流失状况进行分析，以尽早提出有效的防治措施。在科技如此发达的今天，还可以充分利用遥感技术以及卫星拍摄图片，对地面的土壤和植被进行仔细分析和研究，同时结合当地水文勘测的资料，对水土流失的规律做出更好的判断。

4结束语

为了能够使勘测的数据更加精确、细致，使勘测资料更加完善，相关的工作人员不能拘泥于传统的测报方式，应该根据自然环境的变化不断的做出调整，以适应生产发展的需求，同时可以使计算出来的各项数据以及公式更加符合当地的环境提点。全方位的水文水保监测能够加深对自然环境的认识，能够为以后的设计科研奠定良好的基础。

参考文献

[1]王东坡，苏慧艳．水保措施对水文情况的影响分析．《现代农业科技》．2012年14期

[2]张璐，杨爱民，吴赛男．南水北调中线一期工程受水区生态水文分区．《水利水电技术》 ．2009年12期

水文监测范文第3篇

关键词：自动化技术；水文监测；应用

随着科学技术发展，自动化技术在社会生活中的应用越来越广泛，自动化技术应用中一个十分重要的方面就是水文监测。在水文监测工作中需要监控众多水位点，并且将这些数据实时传输给数据管理中心[1]。由于水文监测点数量比较多，而且相对比较分散，特别是新疆地区由于自然环境比较恶劣，这也在很大程度上增加了水文监测工作开展过程中的难度。以往采用的电话线进行数据传递不仅会大幅度增加监测成本，同时使用该技术进行传递效果也并不理想。现在，水文监测部门最主要的信息传递工具是GPRS无线网络，通过GPRS无线网络能够及时将相关监测点所监测到的数据或报警信息向后方的水文监测数据管理中心进行传递，这样极大地提高了水文管理部门管理工作的效率及工作开展的准确性[2]。

1水文自动化监测现状

图1为水文监测系统组成。图1水文监测系统组成中国的水文监测工作正朝着自动化方向发展，通过在水文监测工作中适当引进自动化技术，能够更高效地提高数据传输效率。使用自动化技术能够对监测到的数据信息进行实时传递，而且能够自动保存和传输相关数据信息。现在，水文监测工作系统中越来越广泛地应用到自动化监测技术[3]。中国的新疆地区降水比较少，而且由于日照时间较长所以蒸发比较强烈，新疆地区是典型的内陆干旱气候。所以对于新疆地区而言，水文监测工作显得越发重要，新疆地区水文监测系统现状及存在的问题主要包括以下几个方面。1.1水文监测站设施及功能需要进一步完善新疆地区总面积占全国的1/6还多，共160×104km2多，但是水文监测站总数仅138处，平均每处水文监测站负责的面积达到1.2×104km2。全自治区共有河流有570余条，但只有98条河流上设置有水文监测站，自治区内许多小河流并未建设水文监测站，也就导致对这一类小型河流的水文监测资料存在空白。自治区雨量站多数设置在平原绿洲或一些比较大的河流上或其重要的支流上，对于高海拔地区及小型河流的水文监测工作尚未开展，并且多数河流没有设置相关的防洪水位监测的水位站，无法对一些中小型河流实施水文状况进行监测[4]。1.2水文信息分中心建设比较落后水文监测管理系统中，各类水文信息分中心主要是对本地区所属相关区域的水文状况进行监测，其工作内容中主要包括采集相关水文信息工作、发送所采集到的水文信息及建立完善的水文信息数据库，新疆地区水文分中心建设状况比较落后，而且技术手段也比较差。1.3水文监测基础设施建设时标准偏低随着水文监测工作要求提高，自治区相关主管部门对一部分水文监测基础设施进行了一定改造，但是改造时大多数资金投在了对大型河流及相关的重要支流上，小河流各种水文监测站点及设施依然存在着一系列问题，比如设备老化及水文信息收集能力偏低等[5]。

2自动化监测技术的优点

2.1实时性比较强GPRS无线网络能够满足信息实时传输要求，并且信息传输过程中系统无延时情况发生，不需要轮回就能够完成对各个监测点数据的接收及存储，通过这种无线网络能够比较好地满足信息实时传输要求。2.2建设成本比较低相较于以往采用的数据信息传递方式，使用无线网络进行数据传递不需要建设网络，只需要安装相关信号传输设备就可以满足工作需要，采用无线网路进行数据传递成本比较低。2.3能够远程监控监测点设备通过GPRS无线网络系统不仅能够满足信息传递需要，同时能够通过这种信息传递网络对水文监测站相关监测设备进行远程监控，比如时间校正、开关控制及状态报告等，并且能够通过网络对系统进行在线升级[6]。2.4可扩展性较好现在，绝大部分地区已经覆盖GSM/GPRS网络，自治区范围内已经不存在盲区，这也为大范围在线监控提供了条件，比较好地满足水文信息传输采集工作对范围的要求。水文监测点的硬件与其可拓展性具有十分密切的关系，图2为水文监测点硬件构成。图2水文监测点硬件结构框图2.5将监控范围比较大水文监测工作要求构建的水文监测系统必须具有覆盖范围广等特点，同时要求接入地点无限制，并且能够满足乡镇条件下的接入需求。水文监测工作站点数量一般都比较多，而且由于地形条件限制，相关的水文监测信息采集点多数在一些比较偏僻的地区，而且其分布也比较分散，采用自动化技术能够很好地满足以上要求。2.6数据传输速率较高理论上，采用GPRS网络进行数据的传递其速率能够达到171.2Kbit/s，但是水文监测点的数据传输量一般不会超过10Kbps，经过相关研究证明，现阶段GPRS数据的传输速率在40Kbps左右，所以完全能够满足现在水文监测工作的数据传输要求。2.7系统的传输容量较大对于水文监测系统来讲，其监测中心需要与每一个水文监测站点进行实时连接，并且由于水文监测站点数量比较多，同时应该保证网络数据传递能够满足突发状况下的数据传递，采用自动化技术能够满足以上要求。

3自动化技术的实际应用

3.1建立完善的水文监测系统通过GPRS网络构建完善的水文监测系统，首先应该注意的是利用GPRS数据传输中的传输终端接入水文监测的专用网络，并且将水文监测点之间联系起来，这种数据传输方式能够打破信息采集点受到的空间、时间限制，具有比较强的适用性。由于水文中心站点是数据处理的核心环节，通过如LAN连接服务器，并且通过GPRS网络传输终端的作用能够自动访问相关网络服务器。在水文信息采集站数量较大增加的情况下，水文信息数据处理中心能够保持比较高速的传输效率，满足水文监测要求。3.2综合性水文监测随着自动化技术广泛应用，水文监测也向着综合性方向发展。水文监测站不仅能够监测河流的相关信息，同时能够监测地下水水质及雨量等，能够比较好地完善综合性的水文信息，还能够指导相关管理部门对水源地进行合理配置，达到优化水质的目的。

4结语

对于日益严重的水质污染问题，应该采取积极的措施进行防治与解决。对于水资源的保护而言，水文监测发挥着极为重要的作用。随着自动化技术广泛应用，建立完善、高效的水文监测体系也就变得更为切实可行，要构建完善的水文监测体系，为水资源保护工作做出贡献。

作者:买买提江•迪力木拉提 单位:新疆和田水文勘测局

参考文献：

［1］李忠正.试论自动化技术在水文监测方面的应用［J］.科技创新与应用，2015(35)：297.

［2］苗立江，梁岚珍.嵌入式GPRS技术在水文数据监测系统中的应用［J］.自动化技术与应用，2011，30(9)：67-69.

［3］宁丽娟，吴桂才，宋启明，等.便携式电磁流速仪设计初探［J］.自动化技术与应用，2012(5)：68-71.

［4］杨军，徐海峰.满拉水利枢纽工程安全监测自动化系统改造设计探讨［J］.中国水利，2015(10)：46-48.

水文监测范文第4篇

关键词：水文应急；管理体制；水生态建设

中图分类号： C93 文献标识码： A

水文是国民经济建设和社会发展的基础性和公益性事业，在防汛抗旱、水资源开发利用管理、生态与环境保护、水工程规划建设及电力、环保、交通、航运、铁道、国防等领域中发挥着不可替代的作用，创造了巨大的经济效益和社会效益。特别是在防汛抗旱、抢险救灾等突发性自然灾害和水污染事件的应急处置过程中，水文扮演着侦察兵和突击队的角色，发挥着“耳目”和“参谋”的作用。社会的发展和民生工作的开展对水文的要求越来越广泛，如何建立和健全适合现代社会的水文应急监测体系，提高水文的应急监测能力和预测预报水平，使水文应急工作规范化、制度化、专业化、现代化，保障水文应急工作能够满足抗灾减灾决策的需要，满足社会发展、生态环境保护的需要。因此，水文如何适应新形势发展要求，加强应急监测能力建设，为防汛减灾提供技术支撑，切实解决直接关系人民群众生命安全、生活保障、生存发展、人居环境、水生态建设和环境保护与修复等方面的民生水利问题，是水文事业的发展面临的机遇和挑战。

一、水文应急监测体系现状与问题

随着政府和社会对水文行业的重视，水文管理体制建设越来越完善，水文应急监测在应对自然灾害和突发性水污染事件中发挥了重大的作用。县级水文应急监测体系的建设，发挥了水文的基础面广、技术精、专项服务面比较深的特点，为地方政府的防洪减灾起到了很大的作用，但是在为社会服务和政府提供决策支持的同时，也暴漏出一些问题和不足，很多县级水文应急监测体系只是纸上方案，没有落实到实处，根本就不能有效的发挥水文应急监测的作用。

1、应急监测体制不完善，导致重复建设、资源内耗等方面严重，也使得水文在应急监测中的种种关系不顺畅，出现许多制约因素。

2、水文事业经费紧张，渠道不畅，缺乏长期稳定的保障机制，特别是地方财政对水文应急监测体系建设支持力度不够。

3、水文现代化建设水平较差，在技术上存在着不足、功能不全、手段不新、时效不快等问题，难以满足应急监测体系建设的需要。

4、人才的紧缺制约水文的迅速发展。由于传统水文封闭保守以及水文工作比较艰苦的行业特点，造成了水文队伍人员年龄结构不合理，知识结构老化，干部职工的开放意识、发展意识和改革创新意识不强。

5、水文的服务理念需要更新，改变传统的监测理念，拓宽社会服务范围，提高服务质量。

二、水文应急监测体系建设探索讨

1、构建有效的管理体制

水文应急监测体系是为完成应对自然灾害和水污染等突发事件而建设，为经济发展、政府防灾减灾决策中提供科学的数据支持。由于政府、社会对水文工作认识不一致，国家赋予水文机构的政府管理职能不明确，特别是县市级水文应急工作的职能与水文应急工作实际作用不相匹配，因而加强水文应急监测体系管理体制的构建刻不容缓。

《中华人民共和国水文条例》的出台填补了我国水文立法的空白，为规范水文工作，水文应急监测体系的构建，提供了法律保障。如何应用这些法律法规、为水文应急监测保驾护航，必须加强水文应急监测体系管理体制的构建。在有效整合社会资源的同时，构建分级响应、条块结合、属地为主的具有综合性、专业化、现代化、信息化的水文应急监测管理体系，是发挥水文应急监测的“耳目”和“参谋”作用的体制保障。

2、强化双重管理、加强县级政府经费投入

水文应急监测体系是直接为地方政府提供防洪减灾、应对水污染等突发事件和水生态环境建设管理服务，就要地方政府财政应承担应急监测报汛费、设施设备运行维护费及日常运行经费。

水文应急监测体系建设就要理顺建设资金的投入体制，这是水文应急监测体系建设发展的是重中之重。紧抓“双重领导、双重财政、全面参与、服务社会”的青岛水文发展模式，不断加强地方政府领导、主动工作，抓机遇，借外力，争取建立国家、地方双重财政的长效投入体制，确保水文经费进入公共财政预算，明确具体渠道和比例，以解决水文经费不足、渠道不畅的问题，为水文应急监测体系的建设提供可靠的资金保障。

3、抓好应急系统建设、提高现代化水平

水文应急监测的内容以降水、水位、流量、水质等传统水文监测项目为主，观测方式大多以人工观测为主，而且使用的雨量计、流速仪、蒸发及水质分析仪器等信息采集设备自动化程度较低，数据传输的时效性不高，造成水文工作应对突发事件的机动监测能力薄弱。

完善监测站网，提高监测能力。过去布设水文站网主要是考虑水文规律和宏观控制的工程建设，以防汛为目的建设，未考虑水资源调配、水资源监控的需要及应对自然灾害及突发性水污染事件。其次，要用先进技术提高水文工作现代化水平。过去水文系统普遍存在水文基础设施建设标准偏低，仪器设备陈旧老化等现象，测报快速反应能力差，影响时效和质量。当前应抓住中小河流建设的机遇，加快水文信息化建设，提高水文信息的时效性和准确性，扩大水文应急服务范围。再次就是全面整合水利、水文设施资源，实现“大站网，广覆盖”，实现雨量、蒸发、水位等水文要素的自动化测算报整和储存，并在河道流量、水质监测领域实现监测自动化，全面建成水文资料数据库，更好地为测报中心、预报中心和调度中心服务。

4、整合人才，提高监测队伍综合素质

水文应急监测体系迫切需要拥有一批高素质的专家分析队和一支能上能下的应急监测队。水文应急的各项工作任务都是有水文工作者完成的，没有一支高素质的应急监测队伍，应急监测体系的建设就是一纸空文。目前，水文应急监测人才层次结构不合理，突出反映缺乏高层次的专家型人才，基层缺乏实用型技术骨干力量。

首先制订水文人才发展规划，建立完善水文人才结构框架，定期召开专门的水文业务培训，举办专门的业务培训班，选拔优秀人才进行深造，不断更新知识，拓展知识面，完善知识结构，实行挂职锻炼制度，加大人才交流力度，整体提升水文应急监测人员的整体素质，造就一批具有现代化观念、现代化知识和现代化操作专家型的人才队伍。其次从社会上引进专家型人才，依靠社会去选取具有丰富的理论知识又具有实践经验，能够根据抢险救灾现场及时、准确的解决实际工作中的难题。深化人才管理制度改革，认真执行各项绩效考评制度，落实岗位责任制，积极推行激励机制和约束机制，严格考评考核，严格奖惩，靠制度调动骨干中坚力量积极性。建立完善的学习培训制度，尤其重视系统管理人员的再培训，要求管理人员不断补充新知识,提高技术水平,以满足新技术和新设备引入、人员调换的要求。

5、转变理念、提高社会服务能力

水文应急监测体系为社会、政府防灾减灾提供技术就是水文扩大加深服务社会力度，是水文服务社会、政府的具体体现。水文是社会的水文，社会对水文的要求越来越高，要求在做好本职工作的同时积极服务社会、服务群众。传统的水文监测观念是：上级安排任务，下级执行，下级在人员、设施、经费上是等、靠、要。从而使水文监测工作跟不上时代的发展，不能更好地为社会服务。要改变传统水文服务理念，在服务范围上，从单一为政府部门服务拓展到为整个经济社会发展提供全方位服务。在服务内容上，从雨水测量、水位、流量监测、资料提供拓展到水源地论证、生态保护、工程测绘、市政建设等领域。在服务质量与水平方面，在做好水情预测预报等基本信息服务的同时，发挥水量、水质同步监测的优势，通过监测分析取水许可、入河排污口、主要城市重点水源地等各类水样，为防治水污染、保障饮水安全、确保重点工程建设实施提供了大量基础依据。

三、结束语

经济社会发展日新月异、水资源条件深刻变化的历史背景下，水文应急监测的“耳目”、“参谋”地位更加重要，支撑作用更加突出。建设水文应急监测体系，开展水文应急监测工作，对于保障水文健康发展，以全方位、高质高效的服务社会、服务政府，以更精确可靠的数据支撑水资源的合理开发利用保护，支撑经济社会发展，更好的发挥在地方政府防汛抗旱、抢险救灾等突发性自然灾害及水污染事件的积极作用。在进一步完善现有水文站网功能的基础上，切实加强水文应急监测能力建设，不断提高水文应急技术水平，加快实现“行业水文”向“社会水文”的转变，最大限度的减少灾害损失、保障经济社会发展和人民群众的生命财产安全，维护水生态建康有序发展。

参考文献：

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[2] 中华人民共和国水法[M].北京：中国法制出版社.2002.

[3] 中华人民共和国防洪法[M].北京：中国法制出版社.2002.

[4] 中华人民共和国水文条例[M].北京：中国法制出版社.2007.

Abstract: the economic and social development put forward new and higher requirements for emergency hydrologic monitoring, how to establish and perfect the suitable for hydrological emergency response system in the modern society, improve the emergency monitoring capability of the hydrological and level of prediction, the code of hydrology for emergency work, systematization, specialization, modernization, security emergency hydrologic work can meet need to disaster mitigation decision, to meet the needs of social development. In this paper, an emergency monitoring by hydrological development, puts forward the existing problems of construction of emergency hydrologic monitoring system, strengthen the emergency monitoring ability construction, provide technical support for flood control and disaster reduction, effectively solve the livelihood problems of water is directly related to people's life safety, security, survival and development, living environment, the water environment protection and repair etc..

1、作者：刘本宝，宫云赵，林晓宇；

水文监测范文第5篇

关键词：物联网；水文监测；Linux；系统评估

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2012）12-0065-04

Design of hydrology monitoring system based on Internet of Things

JIANG Yong1， DUAN Mei-xia2

（1.The 41st Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Qingdao 266555， China；

2.North China University of Water Resources and Electric Power， Zhenzhou 450011， China）

Abstraction： Aiming at the current situation of hydrology monitoring， the paper combines with the application of Internet of Things in hydrology monitoring field to realize automation of hydrology monitoring. The hydrology monitoring system based on Internet of Things is designed using Internet of Things technology， software technology， network evaluation technology and so on. The system has the characteristics of data real-time processing， visualization， and alarm on abnormal occassion， and has the ability to monitor hydrology remotely and automatically.

Keywords： Internet of Things； hydrology monitoring； Linux； system assessment

0 引 言

我国作为一个水资源缺乏的国家，水资源应该得到充分合理的利用，水文参数监测是水资源合理利用的基础，水域水文参数资料涉及到我国的核心经济利益。相比于国外的水文监测工作而言，国内水文监测还处于起步阶段。目前的水文监测工作还是采用比较原始的工作方式，即人工采样，采用手持便携式监测仪或实验室分析。这种工作方式存在采样频率低、无法实时监控、不能反映水体水质参数的连续动态变化等缺点。同时，由于水文参数监测（如溶解氧、PH值等）往往存在分布范围广、不易到达、取样时间不固定、取样困难等特点[1]，采用现有人工取样、有线或者无线组网等方式组成测试系统通常都会存在施工困难，维护保障不容易，以及升级困难等弱点。

随着网络技术和通信技术的快速发展，物联网技术由于其短距离传输、低复杂度、低功耗、自组网等特点，被广泛应用在工业控制环境检测与预报、建筑物状态监控、医疗护理、智能家居、空间探索以及军事等领域。物联网终端节点成本低廉，可以很方便地实现不同水域部署，并能保证数据采集的广度和精度，可为大范围水文资料监测提供数据基础[2]。为此，针对水文参数总体及局部监测的需求，本文提出了以水文参数检测传感器作为终端测试节点，以物联网技术作为通信平台，并以Linux系统作为软件基础平台来构建水文参数监测系统，从而实现对区域水文参数的远程实时检测。

1 硬件监测平台构建

基于物联网技术的水文参数监测系统的硬件架构主要包括水文参数终端节点（水温测试、溶解氧测试等）、网关路由节点（中心网关、边缘网关）、远程中心监控节点等三个主要部分，每种节点完成不同的功能。基于物联网技术的水文参数监测系统与传统水文参数监测系统的不同，主要表现在新的水文监测系统的终端节点的电源管理、网络路由算法、网络通信协议以及中心监控软件系统的不同。基于物联网技术的水文监测系统结合了最新网络技术和水文参数监测技术，通信工作频段兼顾了中国和国际标准，主要包括780 MHz（中国） / 2.4 GHz（国际）[3，4] ，其实际硬件拓扑图如图1所示。

图1 水文监测物联网系统拓扑图

在基于物联网的水文监测系统中，终端节点由许多功能相同或不同的水文监测传感器节点组成，水文监测传感器是整个监测系统的硬件基础，可用于实现多种水文参数的检测。目前的系统设计中包括水温（Campbell公司的109温度传感器）、水位（压力式水位传感器）、PH值（CS525）、溶解氧（Hamilton 公司的243111-OXYGOLD G ARC 225 溶解氧传感器），并预留了其它水文参数测试的软硬件终端接口，如流速、浑浊度等参数。终端节点通过传感器可将水文参数转变为数据调制信号，然后对射频信号进行调制，并产生已调信号，然后将已调信号通过终端节点的天线发送到网关节点进行数据的融合和汇聚。

每一个水文监测终端节点都包含数据采集模块（传感器，在本系统设计中主要指水温、水位、PH值、溶解氧传感器）、数据处理和控制模块（微处理器、存储器）、通信模块（无线收发器）和供电模块，主要设计要求是低功耗，高可靠性，具有自组网功能。由于终端节点体积小，因而电源容量也非常有限，从而在设计中必须充分考虑到节点的节能优化技术，提高单位节点的工作时间，节省节点的能耗以及采用合理的网络协议。在设计中综合考量终端节点的可靠性、经济成本等多方面因素，终端节点可采用Chipcon公司的CC2430芯片作为控制核心，该芯片以IEEE 802. 15. 4协议为基础，整合了射频（RF）前端、内存和微控制器[5]，在本系统中可分别对水温、水位、PH值、溶解氧等水文参数传感器进行控制，并最终实现参数测试。同时，也可以根据需要进行其他参数测试，所需要的工作只是加入不同的水文参数测试终端节点而已。

网关路由节点用于实现整个水文监测物联网区域子网段的自协调组网以及信息处理。在水文监测物联网建立过程中，因具体应用环境不同，其工作测试的重点也不同，故对不同的子网段，需要单独进行设置。首先应由各个网关节点初始化该段子网，以避免各个终端节点之间的相互干扰，以及与其他工作相同频道设备间的信号干扰。网关节点通过给每个终端节点网络指定不同的物理地址来区分不同节点，当整个网络应用后，网关节点会定时发送查询命令，在发现新的网络节点后，系统会自动加入网络节点列表，同时发送新的路由表。

除具有自组网特点外，网关节点还负责第一步的信息分析及处理，并将处理后的数据存储到嵌入式数据库以备查询。网关节点通常个数有限，一般对功耗要求不严格，可以采用多种通信方式与其他网络节点进行通信（如Internet、卫星或移动通信网络等）。在水文监测物联网系统中采用星型拓扑设计，可以在一个较大的水域范围内设置中心网关路由节点，以分别实现对边缘网关节点的水文数据包信号的中继和转发[6]。

远程中心监控节点是整个系统的管理中枢，用于汇集并处理各区域的水文参数，并根据分析结果提出不同的合理化建议，主要完成数据的存储与处理、数据的可视化、物联网的管理功能。其硬件组成主要是大规模的磁盘阵列以及高性能的工作站服务器。

在整个水文监测系统硬件部署、软件参数设置完成后，就可以对部署了终端传感器节点的水区域进行水文参数的主动监测。其具体流程如下：

（1） 远程监控中心发出控制指令，通过网关节点，启动激活终端传感器节点进行水文参数检测。

（2） 终端节点处理器收到指令后，由主处理器对命令进行解码。若节点地址与控制指令中的地址一致，则启动传感器进行水文参数采集，并将最终采集到的数据传送给节点处理器。节点主处理器捕获到测量数据后，再进行相关数据的分析、融合，并将水文数据打包成符合6LoWPAN协议标准的数据帧，然后加入包头、节点编号等信息后送到射频模块进行数据的发射，同时也可在该节点实现其他节点的路由转发。

（3） 中心节点汇聚各个终端节点参数，发出相应控制指令。

2 软件系统集成及设计

水文监测系统的管理功能比较复杂，任务多样，需要监测的水文参数种类多，仅目前就包括水温、水位、PH值等参数测试，而且为了今后的拓展，还必须为今后其他水文参数测试预留软件接口。同时，水文参数测试结果的通信方式的种类差异也较大，软件设计涉及大量的网络通信程序设计以及数据库设计管理工作。为便于不同模块的接口，软件设计整体应采用一致性、模块化设计。所有节点开发和应用平台可选用Linux操作系统，因为Linux系统成熟稳定、源代码开放，尤其在网络通信方面有其独到的优势。终端节点由于其节电性方面的要求，可采用裁剪后的最小嵌入式Linux操作系统，网关节点采用普通嵌入式Linux操作系统，而中心节点则采用完整的Linux系统，这种软件平台架构保证了整个系统的软件一致性，以便于以后的保障和维护。

2.1 终端节点的软件设计

终端节点的硬件平台主要包括核心控制器、I/O接口、存储模块及射频收发模块等，其硬件构成决定了终端节点采用裁剪后的最小嵌入式Linux操作系统比较符合终端节点特性。同时，由于终端节点以及物联网组网的特殊性，其通信协议不可能采用完整的IP协议栈，而必须采用修改后能适用本系统的网络协议栈来实现报文的分片和重组、报头压缩和地址自动配置、组播和安全。协议栈数据帧格式符合IEEE802.15.4，其水文参数测试协议帧格式如图2所示，其中MAC负载部分包括上层协议帧控制信息、水文参数、传感器节点号等信息。

图2 水文参数测试协议帧格式

作为终端节点，软件节能设计是其中的一个重要考虑。为了避免节点频繁进入暂停工作等待充电的工作模式，减少无用数据的采集和传输，传感器节点采用基于阈值的工作方式：当监测数据的大小在报告阈值以内时，不予发送，当监测数据的大小超过报告阈值而在告警阈值以内时，以较长的周期循环报告实时数据；当监测数据的大小超过告警阈值时，以较短的周期循环报告实时数据。这样的工作方式既保证了关键实时数据的可靠获取，又减少了频繁发送无用数据的能量消耗。

2.2 水文监控中心软件设计

水文监控中心应用软件的设计目标是尽可能地使得系统友好，使用户操作简单直观，对险情或者异常情况表示及告警明显。在方案设计中，上层部分不但需要提供给用户与系统交互能力相适应的界面，还需要提供对水文参数进行归纳、综合分析等功能的实现模块以及与底层交互的通讯模块。

基于设计目标的要求，其监控中心的软件平台设计采用B/S架构，应用界面程序部分和核心平台之间采用多种耦合方式。核心平台可以作为界面的一个功能模块DLL嵌入上层直接调用底层库函数，也可以把核心平台单独作为一个独立的进程，二者之间通过操作系统提供的进程间的管道机制实现通信。监控中心应用程序通过核心平台实现对水文监测网络的管理，并启动终端水文监测节点来采样区域水文资料。监控中心在收集到由路由节点转发来的水文采样数据之后，可将数据存储于后台数据库中，同时提供用户界面对水文参数进行分析处理，并采用图形方式进行显示，最终根据分析结果进行视觉或声响告警。系统应用程序主要包括文件处理模块、系统配置模块、分析处理模块以及告警模块等4个功能模块。监控中心软件系统平台采用Linux系统，存储数据库则采用ORACLE大型关系数据库[7-8]。

通过文件功能模块可以实现对数据的存储、调取以及打印等功能，也可以保存设置应用程序工作环境参数等功能，同时可实现对数据的永久性存储，以便于后期数据的综合化处理。

配置功能模块采用图形化的方式实现对系统节点、整个系统的网络路由以及终端传感器的参数设置，从而达到对整个水文监测系统的硬件和软件配置，包括应用程序启动时对硬件的检测以及检测通过后初始化测试所需要的软硬件环境。

分析处理模块是整个监控中心的核心模块，主要包括水文数据的分析、归类、比较、模型建立、数据归一化处理以及对数据曲线进行描绘和显示等功能。大致的功能包括下列4个方面：

（1） 结合地理信息系统，将所有终端节点的位置及其实时数据显示在地图上，这样可实现监测者快速定位水文终端节点地理坐标，全局监测整个水域的水文信息情况；

（2） 以时间坐标为基轴，将所有终端节点的历史或实时数据显示在以时间为横轴的曲线图上，以便于监测者分析一段时间内水文参数的变化情况，进而结合其他监测信息分析发生的原因，完善预警机制；

（3） 基于节点标识的展示，对所有节点按网络内的标识大小进行整体的实时数据和节点状态显示，以便监测者抽取导出监测数据，同时观察节点异常状态，对整个网络系统进行及时有效地维护；

（4） 建立水文参数模型，构建参数预测模型，建立专家系统，提供领导决策科学依据。

告警功能模块可实现对水文参数的异常情况的报警，主要实现异常节点的快速定位、进行声光报警提示以及按照设定策略进行异常处理。报警的方式主要包括在图形界面上快速闪烁红色告警提示信息，通过扬声器发出告警提示声音[9]。其软件整体结构如图3所示。

3 系统评估

在基于物联网技术的水文监测系统中，由于大量水文采样终端节点被部署于不同的水文区域，各个终端节点间以无线自组织方式构成网络，通信方式采用的是无线通信。由于无线信号传输存在由反射、衍射所引起的多径效应，加上节点所处环境复杂，因而导致网络通信质量受到严重影响，网络节点间通信存在较大的不稳定性。这种情况有可能导致整个水文监测系统无法稳定的工作，采集到的水文数据不能及时、准确地传输给监控中心进行分析决策[10]。

因此，在系统成功组建后，为了保证整个系统高效、稳定地运行，还需要对整个监测系统进行评估，主要包括对终端水文采样模块物理性能的评估、网络物理层参数的评估、数据链路层参数评估、网络层参数评估、监控中心分析软件的性能评估等，并依据评估的结果采取相关策略。

图3 水文监控中心软件整体框

国内外对基于物联网系统的项目在评估方面进行了大量研究，并取得了很好的应用效果。评估方法主要包括基于通信链路特性的评估方法、基于测试参数的评估方法、结合多因素的综合评估方法等，这些评估测量手段都值得进行借鉴和参考。具体到本项目的系统评估，则包括对终端节点的射频参数测试评估、采样水文参数精度和可靠性评估以及整个网络的通信质量和网络生命周期的评估。只有整个网络都达到了设计的预期目标，系统所测试的水文参数才是真实和可靠的，才能用于实际的工程中。

4 结 语

基于物联网技术的水文监测系统组网灵活，物理限制条件宽松，能够很容易地实现水文参数测试布网，在本项目中可以很方便地实现对水温、PH值、水位、溶解氧等参数的测试，也可以很方便地通过增加网络终端节点而不用改变系统总体结构来满足对某一宽广水域（如河流的河段、湖泊、水库海水养殖水域等）的水文进行在线实时监测。通过航空布网，也可以实现对某些人员不易到达的区域进行物联网构建，从而达到对水文情况进行实行远程监测。这一点对于减灾监测方面，尤其具有重要的作用。

参 考 文 献

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