水文自动测报系统分析及建设

胡凤启，樊要玲

（1.开封水文水资源勘测局，河南 开封 475001; 2.华北水利水电学院，河南 郑州 450011）

0 引言

水文自动测报系统是实现及时、准确的水文预报的重要基础设施。 建设水文自动测报系统是一项投资少、工期短而十分有效的防洪非工程措施。 我国自20 世纪70 年代末开始建设自动测报系统，从引进、消化、吸收，到自行开发研制，经历了从起步到定型，再到推广应用、到技术升级的发展历程。 随着经济社会的快速发展和信息化程度的不断提高，自动测报系统将会发挥越来越重要的作用，建设越来越多的水文自动测报系统，必将成为预防和应对突发灾害的重要手段。

1 水文自动测报系统的组成及功能[1]

1.1 水文自动测报系统的组成

水文自动测报系统是指利用遥测、通讯、计算机网络等现代高科技手段，实时完成流域（或地区）固定或移动站点的降水量、蒸发量、水位、流量、水质、水资源等数据的采集、传输、加工处理和报送的信息系统。 水文自动测报系统由收集、传递和处理水文实时数据的各种传感器、通讯设备和计算机等装置组合而成。 分成遥测站、信息传输通道和中心控制站（简称中心站）三部分。

1.2 水文自动测报系统的功能

水文自动测报系统主要用于防汛和水利调度，在小流域范围内只需几分钟时间即能完成数据收集和处理，及时提供重点河段、水库的雨情水情。 水文自动测报技术综合了水文、电信、传感器和计算机等多学科领域的有关成果和技术，技术要求高且复杂。 水文自动测报网是若干个水文自动测报系统的有机联网，能最大限度地实现各种水文信息的共享，提高水文预报的时效性和准确性。

2 水文自动测报系统的发展概况及存在问题

2.1 水文自动测报系统的发展概况

美国和日本是较早重视水文自动测报技术的国家，在20 世纪60 年代就进行测报技术的研究和开发，其产品和技术在70 年代后期逐渐成熟，并进入国际市场。 在20 世纪80 年代初，一些发达国家就对大江大河进行大范围地自动化综合管理，组建了水文自动测报网。 美国已把全国重要防洪地区和流域的信息汇集起来， 建成庞大的水文自动测报网。日本已建成以建设省为中心的对全国一级河流和大坝实行统一集中管理的系统[2]。

我国的水情自动测报系统从20 世纪70 年代末起步，80 年代初期为引进阶段，1985 年以后为国产设备研制、定型阶段，90 年代为推广应用阶段。经过近20 年的推广应用，随着计算机、通信和仪器等相关领域技术的突破，自动测报技术得到迅猛发展，在全国各大、中型流域先后建成一批大型的技术先进的系统，这些系统对水资源管理、水电厂的优化调度和增发电能、防洪决策发挥了巨大的作用。

2.2 我国水文自动测报系统存在的问题

我国已建成的水文自动测报系统大多数局限于中、小流域或大流域的某一区段，多数是自成为一个不开放的封闭单元，且有许多自动测报系统只停留在信息采集阶段，并不能进行联机预报，所以称之为“水情数据采集系统”更确切。 目前国产水文自动测报系统主要存在以下问题：

（1）缺乏系统性规划和科学论证。 缺乏流域性、系统性的水文自动测报系统建设规划，或有规划却没有得到严格执行，各地、各部门在建设时只考虑本地、本部门的需要，甚至出现重复建设。 系统一旦建设，就又仓促上马，缺乏科学论证。

（2）知识老化，设计落后，标准不一致。 由于我国测报系统起步晚，而系统又涉及水文、通信、计算机、自动控制、仪表等多学科知识，一家单位全面掌握这一技术、单独承建困难，常需要几家联合才行。各系统的功能、结构、通讯编码、设备选型和性能要求不尽一致，系统设备不能兼容，给系统的维护和联网造成困难。

（3）水文预报方法、手段和测报网的建设严重滞后。 现在建成的水文自动测报系统在信息的采集和传输上的先进性是无可置疑的。 但是在水文作业预报的方法手段上， 由于流域水文情况的复杂性，预报方案的精度往往难以满足实际需要。 目前水利部门大多数的测报系统都尚未联网，遥测数据不能为各部门所共享，没有充分发挥各系统的功能和效益。

（4）行政干预和不正之风干扰严重。 许多测报系统没有广泛征求专家意见，少数测报系统虽有这一程序，也是象征性的走过场，主要还是由上级领导拍板。 由于管理体制方面的原因，许多测报系统交给了不具备能力的单位承建。 有的单位不采用招投标方式进行项目建设；有的即使招投标，也是流于形式，常常是照顾关系为上；有的则只顾追求利润，不顾质量，粗制滥造。

3 加强水文自动测报系统的建设管理

3.1 加强论证，建立模型

为提高水文自动测报系统的建设质量，应加强管理、科学论证、统筹规划，明确目的、严格程序。 每一个水情测报系统在建设之前，建设单位必须要弄清建设的目的，在明确目的基础上，搞清需要多长的预见期及预报精度，选用不同的预报方法和合适的预报模型，根据不同的预报模型，进行遥测站网的论证，确定遥测站网的布设方案。 为了更好地发挥水文自动测报系统的作用，还需要针对不同的流域特性，建立起更加完善的预报模型，进一步提高实时联机洪水预报的水平。 随着科技的发展，进行流域内相关测报系统的联网、实现信息共享已成为可能，而且是十分必要的。

3.2 协调关系，遵循程序

在协调各方关系的基础上，水文测报系统的建设应遵循以下程序[3]：

（1）在广泛调查的基础上，提出“项目建议书”，包括建设目的、大致规模、可能效益、工程进度、投资匡算及可行性论证等。

（2）在获得立项批准后，提出设计任务书，详细写明用户的具体要求，例如系统的功能、遥测的项目、水情预报的精度及预见期、是否包括调度与控制、系统的可靠性等，并呈报上级主管部门。

（3）用户应预先对国内有影响的测报系统进行调查研究，了解系统的承建单位、设备厂家、工期、造价、使用效果及存在的问题。 然后选择有经验的单位对测报系统的水文遥测站网进行规划论证，使之最优化。

（4）在水文遥测站网论证的基础上，由用户选择有经验的单位研究水情信息传输的可能性，确定通信方式，进行通信信道设计，并提交设计报告。

（5）在可行性研究的基础上，用户与主管部门应初定承建单位，由其进行总体设计。

（6）由初定的承建单位进行测报系统总体方案设计，完成之后，由上级主管部门邀请有关单位及专家开会审查。 审查通过之后，应采取招投标方式，正式决定承建单位。

（7）用户与承建单位签订有关合同，包括总体设计中的技术要求、设备、材料、劳务价格清单等。并进行安装、考核、验收、保修、培训等各项具体安排。

（9）测报系统建成后，按照部颁标准，应经过一个汛期的考核试运行。

（10）考核试运行结束后，如基本达到总体设计及合同要求，则可由上级主管单位召开鉴定或验收会。

（11）在验收后，承建单位一般应再为用户保修一年。 保修期满后，仍承担维护责任，但用户应支付必要的费用。

4 结语

水文自动测报技术，在水库工程和中小流域防洪水情测报系统仍将以超短波通信方式为主。 卫星通信用于水情测报系统将有更大的发展，将区域内独立系统连接起来，实现水文信息共享方面应有所突破。 我国河流和水利水电工程众多，已经建立水情自动测报系统的大中型水库还不到总数的1/4，应加大投入、尽早建设，使这些工程在防洪减灾和水资源充分利用中发挥更大的作用。

[1] 张建云， 唐镇松， 姚永熙. 水文自动测报系统应用技术[M]. 北京：中国水利水电出版社，2005：1-10.

[2] 刘双林，郑念发. 水文自动测报系统新技术及应用[J]. 水利科技与经济, 2009(8):731-733.

[3] 水利部水利信息中心，SL61-2003， 水文自动测报系统技术规范[S]. 北京：中国水利水电出版社，2003：8-14.