浅论水文测站的设计与建设

苗清 靳君 吴伟波

摘要：水资源是社会发展与与人类生存赖以生存的重要资源。因此对地球水文环境进行监测是十分重要的工作，通过对水文环境进行检测，可以对水资源的开发与利用提供重要参考。也有助于人类对自然水文环境进行更好的控制与管理。水文测站的建设是实现收集水文信息、监测自然水环境变化的重要基地，目前我国对水文测站的建设十分重视，投资建设的车站已经遍布全国。但是在实际设计与建设中仍然存在一些不足之处，本文主要对水文测站设计与建设进行分析，为做好水文监测工作提供参考。

关键词：水文测站;监控系统;信息收集;设计与建设

引言：水文测站的建设对收集与整理区域水文资料具有重要意义。在设计与建设的过程中，需要对测站的选址布局、硬件设备;软件系统以及数据管理工作上进行严格的质量管控，从而使水文测站的功能不断优化。同时水文测站的建设与设计还需要与信息科技时代背景相融合，以提升对我国水文情况的开发效率。

1、水文测站建设的意义

首先，水文测站的建设可以对区域内的各种水文信息进行收集分析，从而有效控制水资源动态。例如：对降水量信息进行分析，从而可以精确的发布防洪抗灾预警。科学防范各种水利地址灾害，为科学防御水旱灾害提供了坚实的技术支撑。其次各类建设项目加快实施，水文能力建设持续加强。水量、水质、水生态监测体系不断完善，水文服务向纵深发展。最后，水文测站的建设可以对全国水文情况进行有效的掌握和控制，从而改善水资源分布不均的情况。

2、水文测站的布设原则

2.1密度合理性原则

在水文测站建设时，布站间距不宜过小，布站数量不宜过多，任何两个相邻测站之间流量特征值的变化，不应小于一定的递变率。否则这种变化和测验误差将很难区分。由此可以确定布站数量的下限。同时布站间距也不能过大，布站数量不能过少，否则将难以保证按5%10%的精度标准，内插干流沿线任一地点的流量特征值。由此，又可以确定布站数量的上限。

当估计出布站数量的上限和下限之后，还应综合考虑重要城镇、重要经济区防洪的需要，大支流的入汇，大型湖泊、水库的调蓄作用以及测验通讯和交通、生活条件等因素，选定布站位置。

2.2代表性原则

水文测站的建设要选择代表站的河流和河段。需要有较好的代表性和测验条件;能控制径流等值线明显的转折与走向尽量不遗漏等值线的高、低中心;控制面积内的水利工程措施少;无过大的空白地区;综合考虑防汛，水利工程规划、设计、管理运用等需要;尽量照顾交通和生活条件。

2.3水位控制原则

在大河干流、水库湖泊上布设水位测站，主要用以控制水位的转折变化满足内插精度要求、相邻站之间的水位落差不被观测误差所淹没为原则确定布站数目的上限和下限。必须要满足防汛抗旱、分洪滞洪、引水排水、水利工程或交通运输工程的管理运用等需要;满足江河沿线任何地点推算水位的需要;尽量与流量站的基本水尺相结合。

3、水文测站建筑设计

3.1选址设计

水文测站选址及布局要想建设水文测站首先应该对建站的目的和测验项目的功能进行明确，在满足设站的目的和观测精度的要求下，选择在观测方便，测验资料计算整理简便，交通、生活便利和靠近城镇或居民点的地点。

3.2防汛值班室和缆道房合建

防汛值班室和缆道房合建之后，建筑面积更大，可以将其设计为不同风格的建筑这与以前单独建设缆道房相比，具有一定的优势。防汛值班房与缆道房的合建，对于水文管理与水文测验工作来说是非常方便的。按照以前水文测站的布局来看，每测一次需要2个人或者3个人员，合建之后，水位测井也会建在缆道房中，合理布置缆道设备，将玻璃门窗设计为落地式，河道视野与以前相比要更加开阔，这样一来只需要1个人就能将流量测验任务完成了。防汛值班房与缆道房合建之后，房间的利用率得到了提高，工程造价得到了减少对于水文测站建设来说，水位测井的位置选择是十分重要的，应该保证水位测井底部比最低水位低0.5m左右，同时还要尽量选择防冲瘀的、水管短的位置建设水位测井，如果水位测井布局不理想，会使工程投资得到大幅度的增加，从而对水文观测的精度造成影响。

4、水文测站的系统建设

水文测站是收集水文资料的重要场所。水文测站的实时视频监控的建立要求设备搭配合理、选型性价比高、采集及时准确、处理操作简单、维护方便快捷、系统长期稳定。其多分布于市区、郊外、山间等，周边环境复杂，受到技术的限制，监控系统采用的是模拟信号采集和传输，此方式的图像采集分辨率低、信号不稳定、控制不方便、傳输单一、可拓展性差，以及简单的水情观测、定点监测已不能适应综合防范的需求。因此升级和增加监控设备设施十分必要。对目前管理局对水文测站提出的水情信息实时性、周边环境安全性、测量设施运行稳定性以及针对突发事件监控及时性，开展基于互联网的水文测站实时视频监控系统研究。

4.1系统硬件设计

硬件系统设计包含红外防水枪型摄像机、高速智能球机以及硬件结构框架设计。 将原有水尺监控点模拟信号摄像头按照上述选型更换为数字高清摄像头，并且新增各点位枪机和球机均采用数字高清摄像头;将原有模拟信号传输线路更替为光纤传输，实现多路一线共享传输，提升数据的安全性、稳定性、经济性;局域网内任意计算机经过授权均可浏览、控制、调播监控点图像;中心服务站挂硬盘录像机，对前端设备采集的高清图像进行全程24小时录像;优化终端图像显示软件，整合原有监测点图像控制。

4.2软件系统设计

在对水文测站实时视频进行监控时，需要对视频图像中的边缘进行检测，从而判断监测区域的结束与开始。利用互联网技术，将摄像机中拍摄的视频图像进行传输，并通过专用通讯通道，将视频图像发送到系统上位机当中，将视频图像的边缘、亮度以及平台区域图像纹理空间结构进行特征提取。利用数学变换得到局部灰度变化率，再通过设置阈值的方式找出边缘信息。

总结：水文测站的建设对分析区域内河流、湖泊的流经以及其他水资源的情况具有重要意义。因此分析测站布设的原则十分重要，从测站建筑的建设与设备的设计运用两方面做出分析，一提升水文测站的建设质量与运行效率。

参考文献：

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