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一场华丽的嬗变

——花园口水文站测报能力提升工作小记

陈毓莹

  每次来到花园口水文站,这里都有新变化。这些变化犹如星星之光不断汇聚,渐渐点亮了花园口水文站的现代化之路。

  3年来,在黄委水文局和河南水文水资源局(以下简称“河南水文局”)的坚强带领下,花园口水文站不断向着自动化、现代化、信息化迈进,现在,该站已基本具备了黄河防汛抗旱前沿指挥部的功能。在这里,人们能够足不出户悉知雨水情,能够决策预判于千里之外。

  这一切都得益于黄河水文测报能力的提升。

  “很给力”的支撑平台

  “夫筑城郭,立仓库,因地制宜。”新技术、新仪器的应用也是如此。

  花园口水文站所处的测验河段属游荡性沙质河床,频繁的河底冲淤变化和主流摆动,给日常的水文测验带来了不少挑战。

  在流量、河道变化频繁的情况下提高测验精度、缩短测验历时、减轻职工负担,是花园口水文站测报能力提升迫切的需求。

  花园口测验断面的岸边,静静矗立着两根相互依偎的、高18米的大圆柱子,这就是今年刚刚建成的水文要素测验平台。平台上承载着侧扫雷达、水位计,接近水面处还固定着测深仪,同时预留了可安装雷达水位计、H-ADCP、同位素测沙仪等仪器设备的位置。

  为什么要建设这样一个新仪器高度集成化的测验硬件平台呢?

  “以前我们也安装有水位计,但是当时承载水位计的杆子比较细,遇到大水时,读数不稳定,还会有被冲倒的危险。现在这个测验平台地上18米高,地下还有50米深,非常稳固,确保了读数的稳定准确,抗洪冲击能力强,越是迎战大洪水时越显出它的省心省力。这个平台建的,那是相当给力啊!”经过半年多的使用,花园口水文站报汛人员切身体会到了测验平台的好处,提起它,都是赞不绝口。

  负责平台建设的吴幸华一边展示图片,一边讲述着当时的建设情况。“今年春节过后,我们就开始施工了,期间遇到小浪底水库下泄,水位涨了1米多。考虑到之前设置的围堰可能会承受不住大水的压力和冲刷,我们就带领施工人员加班加点,及时对围堰钢板桩进行了加固,避免了围堰被水冲毁,保证了工期。施工过程中,孔洞打到河床下30米处就遇到了流沙层,钻孔非常困难。原来使用的护壁剂灌入孔中,很快就被周边的流沙掩埋,很难稳定成型。我们又去请了郑州大桥局的专家,重新调整了护壁剂的配方,利用在黄河建设桥墩的技术,成功打孔,完成了水下桩基础的建造。”

  如今,水文要素测验平台面对着静静流淌的黄河水,源源不断地向花园口水文站传输着实时监测数据。水位、流量的变化,在河南黄河水文信息综合平台中一目了然。

  “用得上”的先进仪器

  烟波浩渺的河面上,3条测船并排而行,一场流量测验正在紧张有序地进行中。然而与以往熟悉的场景不同的是,测验人员不再一手对讲机,一手记载表,而是全神贯注地看着面前的测验控制台。每测完一条垂线,轻轻一点控制面板,数据采集随即完成,大船就缓缓向着下一条指定垂线驶去。

  而在同一时间,远在花园口水文站报汛室的杨玉琳已经看到了流量测验软件上的实时测验数据,水位流量过程线随即通过软件在电脑屏幕上自动绘制成型。

  为三船联测保驾护航的有两大技术支撑:一是通过在CS34断面、测船上安装无线网桥、4G网络信号卡等设备,较好地保障了水文测验过程数据、视频影像等实时传输至水情室;二是升级后的铅鱼自动化测验控制台,加装了测深仪、星际差分设备和多船联测软件,特别是星际差分设备的安装解决了实时定位问题,为测船工作人员提供了便利。

  “多船联测软件目前实现了将GPS、测深、流速信号等仪器设备接入控制台,测完最后一条垂线,即可打印出流量成果表、流速、断面套绘图,同时可将测验数据实时传输至水情室,真正实现水位、流量测验过程、河势以及测验设施实时在线监控。”测验人员李程详细解释道,“河南水文局一直在改进这个测流操作台,现在不仅能实现多船联测、在线传输,还可以承载四舱采样器,在大水时取代人工采样,大大减轻了劳动强度,增加了取样的精确度。”

  虽然船测自动化水平不断提升,但出船测验仍然较费时费力,所以,如何进一步推进花园口水文站流量在线监测就成了首要问题。

  10月中旬,一纸文件让花园口水文站职工们喜上眉梢。原来,自2019年10月20日起,流量4500立方米每秒以下,含沙量为10.0千克每立方米以下的范围内,花园口水文站均可用ADCP进行流量测验。

  ADCP,即声学多普勒流速剖面仪,主要利用声学多普勒原理来测量水流速度剖面,具有测验历时短、分辨率高、精度好、资料完整等优点。冲锋舟拖着装载着ADCP的“山”字型的橘红色三体船从右岸匀速行驶到左岸,一份流量记载表和分布图便出现在了电脑上,采集、处理、输出数据全程自动化。

  “300余米宽的河面,3个人,一台电脑,一艘冲锋舟,仅仅半个小时就能测完两个来回,顺利完成一次测验。如果要出大船,准备工作繁杂就不说了,最起码得去5、6个人,耗时还是ADCP的两倍还多。”说起ADCP的优点,大家你一言我一语,都深有感触。

  先进仪器的配发到位后,还要经过漫长的比测分析,在海量数据的分析支撑下,才能真正让新仪器发挥“利器”的功效。去年花园口水文站ADCP应用范围还只在流量2000立方米每秒以下,然而历经前后60余次的比测、48份成果报告的编写,ADCP的应用范围终于拓展到4500立方米每秒,花园口水文测报能力再一次实现有力提升。

  “流量在线监测还有侧扫雷达等先进仪器,但是黄河水沙情势、河道情况特殊,使用的限制条件较多,目前还在比测试验阶段。相信通过我们不断地比测、分析,一定能找到适合花园口水文站流量在线监测的设备,真正达到‘不出屋门尽知水情’的目标。”说起花园口水文站的发展前景,副站长张振勇充满向往。

  “看得见”的前沿信息

  2018年5月20日,中央政治局委员、国务院副总理、国家防汛抗旱指挥部总指挥胡春华视察花园口水文站,郑州水文水资源勘测局局长吴幸华在水情会商室进行了讲解和演示。水情室醒目的液晶屏上,一条条上下曲折的彩色线条展开,清清楚楚显示着当时黄河每一个水文站测验河段的“脉搏心跳”。

  这一实时、形象的显示,依托于河南水文局自主研发的河南黄河水文信息综合平台。

  该平台是在水文信息数据库、地理信息系统、视频监控系统的基础上,通过建立集成相关区域雨情、河道水情、水库水情、测站管理等要素构成一体化的数字集成平台和虚拟会商环境,从而实现水情会商、防汛例会、数据统计等资料的快速查询,为可视化水文防汛抗旱辅助提供决策支持,增强决策的科学性和预见性。平台初步实现了河南水文局、勘测局对测站测验情况以及测验设备运行情况的远程监控,实现了测区信息共享化、数据传输自动化、动态监测一体化、综合分析智能化的效果。

  “以前没有这个平台,在水情信息查询系统上的水情数据是需要等站上发报之后才上传的,收集数据量少还费时费力。现在在水位、雨量等在线监测的基础上,已经实现数据自动传输、自动上报了。”杨玉琳坐在电脑前,一边演示一遍说,“通过这一平台,黄河各个测区的洪水涨落、来水来沙情况都能在线监控,为水情预测预报提供有力支撑,同时也为站上测验的安排部署提供参考。”

  河南黄河水文信息综合平台在河南水文局、勘测局两级机关和各个水文站得到广泛应用,有效提升了业务管理水平和服务能力,大大方便了工作,减轻了一线职工的劳动强度。只要有一台安装了平台系统的电脑,坐在花园口水文站和坐在局机关办公室并无分别。

  如果说雷达水位计、称重式雨雪量计、自动气象仪器、ADCP等先进仪器是花园口水文监测的“耳目”和“触手”,那么河南黄河水文信息综合平台就是实时更新的窗口,它将这些“耳目”所闻所见集合整理,用更形象、更便捷的方式展示出来。二者有机结合,将花园口水文站打造成真正的黄河防汛抗旱前沿指挥部。

  信息化和自动化,就是进一步提高工作效率,把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,从而增强人类认识世界和改造世界的能力。而花园口水文站三年来每一步的改进,都是在不断向着信息化、自动化的目标前进。

  积跬步以至千里,积小流以成江海。花园口站水文测报能力提升不是一朝一夕完成的,而是在一点一滴的积累中实现的。这里还有高性能视频水位观测系统,可以随时在大屏幕上查看断面情况及水尺读数;雨量场上的自动气象仪器,实现了气象六要素的全天候实时自动采集、计算及传输;同位素测沙仪让泥沙变化无处遁形;大门口的LED显示屏,滚动播放宣传片和实时水文信息,向公众展示水文风采,宣传水文权益。

  回首三年,智能化、信息化的光芒已汇聚成网,点亮了这座绿草茵茵的“花园”。而如今,花园口水文站的华丽嬗变,仍在上演。


发布时间:2019年12月05日 责任编辑:郭旭帆  来源:
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