北京九州晟欣科技有限公司
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中小河流水文监测系统建设所需仪器设备
中小河流水文监测系统建设技术指导意见
为指导全国中小河流水文监测系统建设，统一全国中小河流水文监测基础设施及技术装备建设技术标准，规范水文信息采集、数据传输处理流程，加快水文现代化进程，提高中小河流洪水预报预警能力，兼顾公共服务和管理、决策需求，特制定《中小河流水文监测系统建设技术指导意见》（以下简称《指导意见》）。
本《指导意见》适用于全国中小河流水文监测系统建设所涉及的雨量站、水位站、水文站、巡测基地、应急监测队等水文监测的基础设施建设及技术装备配置及规范化的数据采集传输处理。亦可作为系统设计、审查和验收的技术依据。
中小河流水文监测系统建设应以先进测报技术和网络技术为支撑，通过系统建设达到提高水文测报自动化水平，改善测验人员的工作条件，减轻劳动强度的目的。确保设施设备先进可靠，测验满足规范要求，水雨情信息采集及时准确。
中小河流新建或经过改建后的雨量站应全部实现自动测报，水位站、水文站水位监测应95%以上实现自动测报，水文站应优先采用自动化测流。测站数据传输以公网为主，公网未覆盖地区采用卫星通讯方式，国家重要站或本地区防洪特别重要的站可以采用公网和卫星双保险传输模式。数据接收处理应建立统一的水文测验管理公共数据平台。
中小河流水文监测系统应遵循实用可靠、技术先进、经济合理、统筹兼顾的原则。
1、实用可靠原则
监测系统建设方案的确定，测验方式的选择和仪器设备的选型，应因地制宜，功能完善，操作方便，维护简单，实用可靠。系统建设应选用实用、先进、成熟的技术。
2、技术先进性原则
新建和改建的中小河流测站在水文数据采集、传输、处理、储存等各环节，应采用新技术、新方法，优先采用国内外先进的水文测报技术和自动化仪器设备，提高监测和时效性，力求做到技术先进，避免低水平重复建设。
测验方式以自动监测和巡测为主，新建站尽可能减少驻测方式。
3、经济合理性原则
监测系统建设应尽可能依托现有管理机构与体制负责测站的运行管理工作。充分利用现有网络及服务系统，实现水文信息的形式统一、快速传送、集中接收和处理。监测系统建设要在保持技术先进，实用可靠的前提下，采用的设备和方式，充分考虑经济合理性，充分利用公共资源和现有设备设施，限度地发挥投资效益。
4、统筹兼顾原则
中小河流水文监测系统建设的水文站原则上应为防汛专用站，但根据站网规划分析，符合水资源监测需要的站，可结合水资源监测站网规划进行建设，符合基本站条件的站，可结合规划按基本站建设。
水文测站设施建设应分别满足防洪标准和测洪标准的要求。当出现防洪标准相应洪水时，应能保证设施设备、建筑物不被淹没、冲毁，保障人身安全。当发生测洪标准相应及其以下洪水时，测验设施设备应能正常运行，当发生超标洪水时应有相应测洪预案。
中小河流水文站、水位站的防洪、测洪建设标准可按表1的规定执行。
表1 中小河流水文站、水位站防洪及测洪标准
|
级别 |
防洪标准 |
测洪标准 |
|
中等河流（区域代表）站 |
不低于50年一遇（或不低于当地堤防防洪标准） |
30年一遇（或不低于当地堤防防洪标准） |
|
小河流（小河）站 |
不低于30年一遇 （或不低于当地堤防防洪标准） |
20～30年一遇 |
重点防护区或重要防护目标上游新设水位站、水文站的，其设立地点应确保洪水从该测站到防护目标（区）有一定的传播时间，一般应有30分钟的预见期。
监测系统仪器设备的数据传输处理及资料整编应实现全国统一的水文数据业务模式。中小河流水文监测系统建设选用的仪器设备，其数据上传应遵循《水文监测数据通讯规约》（编制中），水文监测系统建设应充分利用水文行业主管部门采用的水文测验管理公共数据平台，水文数据、应急信息、图像视频等数据的接收处理应在同一公共数据平台进行。选用的仪器设备应具有检测（本第三方质检单位，按照行业标准进行检测）或鉴定证书（行业主管部门组织的产品、技术鉴定）
仪器设备在发送观测要素实时数据的同时，应能够传送资料整编用密集数据。并可以通过水文测验管理公共数据平台业务处理软件直接生成符合水文资料整编程序和数据入库格式要求的数据文件。仪器设备实时数据发送项目应包括数据所属单位、站名、设备编号、数据值、数据值对应时钟、设备温度、供电电压等。
为保证水文数据及时准确的采集传输，系统建设中应增加网络数据服务和业务数据服务的要求，并充分把握设备系统集成、运行维护的简易和方便，从而减轻水文系统因站网扩充，设备数量增加和数据处理任务繁重带来的工作困难和负担。测验仪器设备应具备数据召测功能，包括实时数据的召测和资料整编用密集数据的补召。仪器设备工作参数修改应通过远程操作完成，设置完成应回复操作者确认信息。仪器设备尺寸应尽量小，设备功耗要尽量低，易于隐蔽式安装。所有仪器设备均应尽量使用太阳能补充的直流供电，避免通过电网感应雷电，造成仪器设备的损坏。数据平台应能随时随地供水文测验管理人员和测验实施人员查询到本地设备发送的数据和设备的工作状况信息。
雨量站仪器设备配置应按自动采集、长期自记、自动传输的标准进行建设。雨量站建设一般可采用杆式雨量装置，有条件的测站按降水量观测规范的要求建设雨量观测场地。杆式雨量装置的安装应避开树木和高大建筑物。仪器配备包括雨量传感器1套、GPRS/GSM（卫星）数据端机1套、太阳能电源1套。
雨量计分辨力与数据端机可靠性指标可参照以下标准：
1、多年平均年降水量大于800mm的地区，可选用分辨率为0.5mm雨量计。
2、多年平均年降水量在800mm～400mm的地区，可选用分辨率为0.2mm雨量计。
3、多年平均年降水量小于400mm的地区，可选用分辨率为0.2mm或0.1mm的雨量计。
4、雨量数据端机可靠性指标MTBF应不低于16000小时。
水位站应按“无人值守、有人看护、巡测管理”模式进行建设，新建和改建的水位站应实现水位数据自动采集、长期自记、自动传输。
水位观测设施应包括固定水尺和水位观测平台。水位观测平台应根据测站的河床地形条件、水位变幅、河道冲淤变化、水位传感器原理等情况，建设水位测井、水位计支架（水位计塔）或水位计管道等设施。
在河床、主流稳定的水位站，应尽量建设水位测井。其他情况下，河岸边坡陡直的宜建设水位计岸边支架，可采用雷达水位计；河岸漫坡的宜铺设气管通道，可采用气泡式水位计；在山溪性、浅水域断面可选用电子水尺或超声波水位计等进行水位观测。方式选择可参考表2，设施设备配置见表3。
对于水位变幅较大的水位站，水位观测可采用低水、高水分级解决的方案。低水部分宜选用集成度高，便于拆卸安装的仪器设备，高水部分上水频率较低，应选用数据通讯费用低的仪器设备。
表2 水位观测方式参考表
|
选择
条件 |
浮子式（含斜井方式） |
雷达水位 |
气泡水位 |
电子水尺 |
超声水位 |
|
稳定河床 |
√ |
√ |
|
|
|
|
稳定河床边坡陡直 |
√ |
√ |
|
|
|
|
稳定河床河岸漫坡 |
|
|
√ |
√ |
|
|
不稳定河床 |
|
√ |
|
|
√ |
|
山溪性、浅水小变幅 |
|
|
|
√ |
√ |
|
大变幅 |
|
√ |
√ |
|
|
表3 水位站观测设施建设和仪器设备装备表
|
序号 |
设施设备名称 |
单位 |
数量 |
建设与配置要求 |
备注 |
|
1 |
水准点 |
个 |
3 |
|
|
|
2 |
自记测井 |
处 |
1 |
可采用岛式、岸式、岛岸结合式，亦可依据地形建设简易井或斜井 |
浮子式水位计适用 |
|
3 |
水位计支架（或水位计塔) |
处 |
1 |
必要时可建灌注桩；桥梁下安装的可简化 |
雷达水位计等适用 |
|
4 |
气管通道敷设 |
处 |
1 |
|
气泡水位计适用 |
|
5 |
水位仪器房 |
处 |
1 |
4～7m2 |
|
|
6 |
水位观测道路 |
|
|
根据地形确定是否需要 |
|
|
7 |
浮子式水位计 |
套 |
1 |
分辨力：1cm；误差：±2cm或0.2%FS；水位变率：＜100cm/分 |
7～11项选一种 |
|
8 |
雷达水位计 |
套 |
1 |
：±3mm（量程小于20m），±5mm（量程下于30m），±15mm（量程小于70m）；工作温度：-20℃～+55℃；相对湿度：95%。 |
|
|
9 |
气泡式压力水位计 |
套 |
1 |
：±5mm 或0.02～0.05%FS； 工作环境温度：-20℃～+55℃ |
|
|
10 |
电子水尺 |
|
|
可顺坡安装，数据端机斜率改正 |
|
|
11 |
超声波水位计 |
|
|
水介质型含沙量影响不大，落沙影响量程 |
|
|
12 |
GPRS/GSM（卫星）数据采集终端 |
套 |
1 |
MTBF应不低于16000小时 |
|
|
13 |
免维护蓄电池 |
块 |
1 |
|
|
|
14 |
太阳能电池板 |
块 |
1 |
|
|
|
15 |
太阳能充电控制器 |
个 |
1 |
需注意连续供电，避免因保护电池断电丢数 |
|
|
16 |
防雷接地 |
套 |
1 |
|
|
|
17 |
接插件及线缆 |
套 |
1 |
|
|
考虑到经济合理的建设原则，可根据需要在水位站增加雨量自动监测项目。为提高水文数据传输可靠性，雨量自动采集部分可使用单独的电源系统，防止电源故障时，水位、降水数据均不能正常发送。
各省（区、市）、流域水文部门，应对小河流水文监测系统建设的防汛专用水文站进行分析研究，结合水资源管理、本地区（流域）水文站网规划确定测站属于防汛专用站、防汛兼水资源站还是水文基本站，并注意统筹考虑，兼顾建设。
属基本水文站的测站，应根据《水文基础设施建设及技术装备标准》相应的区域代表站或小河站规定的标准，结合有关规划进行建设。属防汛兼水资源的测站，应根据水资源监测站网规划进行建设，以满足防汛和水资源管理的要求。列入基本水文站或防汛兼水资源的测站可采用自动监测、委托观测、巡测或驻测。
仅属防汛专用站的测站一般应按巡测站建设设施和配置仪器设备。有条件的站尽可能采用自动流量监测设备，提高测站自动化监测水平。特殊情况下可采用委托观测或驻测。必要时可进行河段或断面整治，提高水位流量关系单值化关系。
1、流量测验
流量测验方法选择与测验方式相关，应首先确定驻测、巡测或无人值守自动测流的方式。中小河流流量测验可根据断面形态和河道冲淤变化、水位涨落率、测验人员、交通便利等情况分别采用比降面积法、超声波多普勒定点测流法、量水建筑物法、非接触式雷达表面流测流法、声学波多普勒动船测流法、桥上测流法、缆道测流法、船测法和浮标法等方法进行流量测验。各地应因地制宜选择一种测流方法作用常用方法，选择另一种测流方法作为备用方法。测流方法选择可参考表4。改建站和新建站可参照表5进行测流基础设施建设，并配置仪器设备。
表4 流量测验方法参考表
|
条件 选择 |
断面齐整河道冲淤不大 |
水位涨落率大 |
测验人员充足 |
交通 便利 |
特点说明 |
|
比降面积法 |
√ |
√ |
|
|
需双水位监测，糙率变化小，需进行人工率定 |
|
超声波多普勒定点测流法 |
√ |
|
|
√ |
可选用斜测、横向、座底方式，含时差法，需进行人工率定 |
|
量水建筑物法 |
√ |
|
|
√ |
基建投资偏大，需进行人工率定 |
|
非接触式雷达表面流测流法 |
√ |
√ |
|
|
漂浮物多，洪水期仪器入水测验困难的适用，需进行人工滤定 |
|
声学波多普勒动船测流法 |
√ |
|
√ |
√ |
施测历时短，适于巡测 |
|
桥上测流法 |
|
|
√ |
√ |
桥梁、交通条件有要求 |
|
缆道测流法 |
|
|
√ |
|
|
|
船测法和浮标法 |
|
|
√ |
|
|
表5 流量测验设施设备配置表
|
序号 |
设施设备名称 |
单位 |
数量 |
建设与配置要求 |
备注 |
|
比降面积法测流设施设备 |
|||||
|
1 |
自记测井 |
处 |
1 |
或水位计支架、管道敷设 |
比降水位仪器与基本水位共用 |
|
2 |
高水位计 |
套 |
1 |
优于3mm |
|
|
超声波多普勒定点测流设施设备 |
|||||
|
3 |
仪器安装架 |
套 |
1 |
建议可按低、中、高水调整仪器放置高度 |
|
|
4 |
定点式声学流量计 |
套 |
1 |
斜测、横向、座底多普勒式或时差法式选其一 |
|
|
量水建筑物法测流设施设备 |
|||||
|
5 |
量水建筑物 |
处 |
1 |
测流槽或测流堰等量水建筑物 |
|
|
6 |
高水位计 |
套 |
1 |
建议配置毫米级水位计 |
|
|
非接触式雷达表面流测流设施设备 |
|||||
|
7 |
仪器安装架 |
套 |
1 |
建议使用双杆式，中间固定机箱 |
|
|
8 |
非接触式雷达表面测流系统 |
套 |
1 |
可选用单点式、多点式、代表面积和河段表面流场等数据采集设备， |
|
|
声学波多普勒动船法测流设施设备 |
|||||
|
9 |
声学多普勒测流系统（动船法） |
套 |
1 |
要求含沙量较低，测验河段河底不稳定，需要配置差分GPS 1套 |
|
|
10 |
笔记本电脑 |
套 |
1 |
野外应用，工业级标准 |
|
|
11 |
专用测船 |
艘 |
1 |
含无人遥控船 |
|
|
桥上测流设施设备 |
|||||
|
12 |
水文测桥 |
座 |
1 |
或借用交通桥 |
|
|
13 |
桥侧车 |
辆 |
1 |
|
|
|
14 |
桥测设备 |
套 |
1 |
|
|
|
缆道测流设施设备 |
|||||
|
15 |
水文缆道设施 |
座 |
1 |
含缆道、基础、绞车和行车装置 |
|
|
16 |
缆道测流控制系统 |
套 |
1 |
含机柜、测距测深测流等设备，具有流量计算、通讯接口等功能 |
|
|
|
|||||
|
船测设施设备 |
|||||
|
17 |
测船码头 |
座 |
1 |
根据断面情况确定 |
|
|
18 |
吊船过河索 |
处 |
1 |
采用吊船测验的站建设 |
|
|
19 |
测船 |
只 |
1 |
发动机马力视施测流速定 |
|
|
浮标法测流设施设备 |
|||||
|
20 |
浮标缆道 |
座 |
1 |
含缆道、基础、支架、绞车装置、浮标房等 |
|
|
21 |
浮标断面设施 |
套 |
1 |
|
|
|
测流通用设施设备及配套软件 |
|||||
|
22 |
GPRS/GSM（卫星）数据采集终端 |
套 |
1 |
MTBF应不低于8000小时 |
带人工置数功能 |
|
23 |
铅鱼 |
套 |
2 |
|
|
|
24 |
机械流速仪 |
架 |
8 |
|
|
|
25 |
超声波测深仪 |
套 |
1-2 |
|
|
|
26 |
经纬仪 |
台 |
1 |
|
|
|
27 |
水准仪 |
台 |
1 |
含水准尺1对 |
|
|
28 |
计算机 |
套 |
2 |
|
|
|
29 |
打印机 |
套 |
1 |
|
|
|
30 |
接收处理软件 |
套 |
1 |
|
|
|
31 |
图像视频装置 |
套 |
1 |
具有无线遥控功能 |
|
|
测流通用设备辅件 |
|||||
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