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水文儀器發(fā)展的必要性
閱讀：46 發(fā)布時(shí)間：2023-9-25水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于水文部門(mén)對(duì)江、河、湖泊、水庫(kù)、渠道和地下水等水文參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸發(fā)、泥沙、冰凌、墑情、水質(zhì)等。水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用無(wú)線通訊方式實(shí)時(shí)傳送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以大大提高水文部門(mén)的工作效率。
相關(guān)發(fā)展
河流水量、水質(zhì)、生態(tài)等信息，對(duì)于河流健康保護(hù)十分必要，衛(wèi)星遙感、水情遙測(cè)等新技術(shù)層出不窮，則對(duì)建立新型水文監(jiān)測(cè)制度與方法提供很好的契機(jī)與條件。
美國(guó)學(xué)者1997年就認(rèn)識(shí)到，天然水流的流態(tài)為河流的恢復(fù)和保護(hù)提供了一個(gè)可以經(jīng)受時(shí)間檢驗(yàn)的“處方"。澳大利亞昆士蘭省2000年通過(guò)了新的水法，科學(xué)家小組使用“基準(zhǔn)量測(cè)法"來(lái)制定環(huán)境需水量。南非包含強(qiáng)制“保留水量"的新《水法》通過(guò)一年后，政府又發(fā)布了指導(dǎo)綱要，詳細(xì)地說(shuō)明了如何確定“保留水量"，如今許多南非科學(xué)家都忙于確定各大流域的各種用水量，包括生態(tài)用水量。而這與水文監(jiān)測(cè)資料直接相關(guān)?？茖W(xué)家多年的研究，也使美國(guó)建立了準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)模型，能夠準(zhǔn)確預(yù)報(bào)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的降雨量，同時(shí)也能準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)這些降雨量將在哥倫比亞河流中形成多少流量，使各大河流在不筑大壩的情況下，防洪成為可能。而且，美國(guó)的若干機(jī)構(gòu)都需要并參與哥倫比亞地區(qū)的降雨量和河流流量的預(yù)報(bào)，比如美國(guó)工程師兵團(tuán)、哥倫比亞河流預(yù)報(bào)中心、美同天氣預(yù)報(bào)河流預(yù)報(bào)中心、美國(guó)地質(zhì)測(cè)量組織、美國(guó)自然資源保護(hù)中心、哥倫比亞河流管理公司、兩北電力庫(kù)等。
要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代水文管理模式，必須首先對(duì)現(xiàn)有的站網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。然而，現(xiàn)有水文站網(wǎng)的規(guī)劃方法尚不成熟，并與當(dāng)前的治水思路不相適應(yīng)。主要表現(xiàn)在我國(guó)大多數(shù)水文測(cè)站是20世紀(jì)60年代以前主要為防汛服務(wù)設(shè)立的，功能單一，設(shè)站目的和任務(wù)已經(jīng)嚴(yán)重滯后。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)有站網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布局已不能適應(yīng)水資源開(kāi)發(fā)管理、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、河道整治的需要，無(wú)法滿足水資源優(yōu)化配置的要求，同時(shí)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市防洪和城市水資源管理的需要。因此，必須加強(qiáng)水文、水環(huán)境、水生態(tài)、水土保持、采砂、河道觀測(cè)、灌溉試驗(yàn)、野外科學(xué)觀測(cè)等監(jiān)測(cè)站網(wǎng)規(guī)劃，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析弄清社會(huì)需求，適當(dāng)增加站網(wǎng)密度，完善站網(wǎng)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)各類監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合，提升站網(wǎng)整體功能。
水文站網(wǎng)調(diào)整依賴于水文巡測(cè)技術(shù)的提高，水文巡測(cè)技術(shù)是站網(wǎng)調(diào)整的前提。目前，我國(guó)水文觀測(cè)成果均要求整編，對(duì)于駐守站，因測(cè)次較多，一般均可以滿足整編定線的需要。然而開(kāi)展巡測(cè)以后，因測(cè)次減少，盡管每次測(cè)驗(yàn)的精度有所提高，但不能控制水情變化的全過(guò)程，整編有一定的難度。20世紀(jì)70-80年代，開(kāi)展的水位流量單值化分析，對(duì)解決部分地區(qū)的巡測(cè)資料整編起到了相當(dāng)大的作用，但對(duì)于諸如受水利工程影響、河口感潮河段、濱湖地區(qū)的水文巡測(cè)資料的整編仍然未取得突破，嚴(yán)重限制了水文巡測(cè)資料的使用價(jià)值，制約了水文管理模式的改革，尋求對(duì)水文巡測(cè)資料的整編方法是水文所要解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一。
儀器設(shè)備
用于水文測(cè)驗(yàn)的儀器設(shè)備主要包括巡測(cè)車(chē)、測(cè)量船，水位、雨量自記設(shè)備，流量泥沙測(cè)驗(yàn)設(shè)備。
巡測(cè)車(chē)
巡測(cè)車(chē)配備了較齊全的水文測(cè)驗(yàn)設(shè)備，有常用測(cè)量?jī)x器、救生衣、涉水測(cè)驗(yàn)服裝、安裝工具、ADCP等，有的巡測(cè)車(chē)上還配備機(jī)械臂，用于橋上測(cè)流。巡測(cè)車(chē)起到了我國(guó)水文站站房的部分作用，可形象地喻作“流動(dòng)的水文站"。
測(cè)船
測(cè)船的大小根據(jù)測(cè)站的水流特性配置，船長(zhǎng)約4～6m，寬約2～3m，船體材質(zhì)為不銹鋼、玻璃鋼、鋁合金、橡膠等，通常安裝有兩個(gè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，功率約為200HP。船上無(wú)拋錨設(shè)備，配備的主要儀器設(shè)備有：易裝卸的ADCP安裝支架、差分GPS、激光測(cè)距儀、紅外水溫測(cè)量?jī)x、小型電動(dòng)水文絞車(chē)、救生衣等。
水位觀測(cè)設(shè)備
水位觀測(cè)的儀器設(shè)備主要有氣泡式、壓力式、浮子式、非接觸式雷達(dá)水位計(jì)等，用得較多的是壓力式。用于檢校水位自記儀測(cè)量誤差的設(shè)備主要有懸垂式水尺，除此之外也有一般的直立式，還有為便于洪峰過(guò)后洪痕測(cè)量的洪峰水尺。
降水觀測(cè)設(shè)備
降水觀測(cè)設(shè)備主要采用翻斗式雨量計(jì)，并具有固態(tài)存儲(chǔ)記錄和遙測(cè)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳的功能。
流量測(cè)驗(yàn)設(shè)備
流量測(cè)驗(yàn)主要采用ADCP、H- ADCP及涉水測(cè)量的ADP (ADV)，極少測(cè)站采用轉(zhuǎn)子式流速儀測(cè)流。ADCP的使用由各州水科學(xué)中心統(tǒng)一調(diào)度，1臺(tái)ADCP可用于10～20個(gè)測(cè)站甚至更多測(cè)站的流量測(cè)驗(yàn)，使用效率很高。ADCP在投產(chǎn)前需進(jìn)行嚴(yán)格的比測(cè)試驗(yàn)，以美國(guó)密蘇里州水科學(xué)中心為例，ADCP在正式投產(chǎn)前，在不同水沙特性的測(cè)站，連續(xù)至少5～8年與流速儀法比測(cè)，測(cè)次多達(dá)200余次。在ADCP測(cè)流精度滿足要求后，再在所有測(cè)站全面推廣應(yīng)用。