1、录目录 中文摘要.I Abstract.II 第 1 章 前言.1 1.1 研究意义.1 1.2 国内外研究进展.1 1.2.1 国外研究进展.1 1.2.2 国内研究进展.2 1.3 研究的主要内容及技术路线.3 第 2 章 研究区概况.5 2.1 地理位置.5 2.2 区域地质概况.5 2.2.1 地形地貌.5 2.2.2 地层岩性.6 2.2.3 水文气象.8 2.2.4 河流水系.9 2.2.5 洪水灾害.10 2.3 本章小结.11 第 3 章 中小河流监测建站要素分析.12 3.1 测验河段的选择.12 3.2 观测设施的布设.14 3.3 本章小结.15 第 4 章 中小河流测验
2、方案的评价.16 4.1 降水、水位测验及流量观测方案分析.16 4.1.1 降水观测.16 目录目录 -V- 4.1.2 水位观测.17 4.1.3 流量测验.18 4.2 典型站的测验方案比选与评价.21 4.2.1 岔林河流量对比测验.21 4.2.2 水位、雨量观测方案比选.26 4.3 巡测方案的应用分析.27 4.3.1 中小型流域水文巡测现状.27 4.3.2 新时期中小河流水文巡测方式.27 4.4 本章小结.29 第 5 章 结论及建议.30 5.1 主要结论.30 5.2 建议.31 参考文献.32 致谢.35 独创性声明.36 第第 1 章章 前言前言 -1- 第第 1
3、章章 前言前言 1. .1 研究意义研究意义 本文以“黑龙江省中小河流水文监测系统建设工程”项目中的水文基础设施 建设为依托，对哈尔滨地区中小河流水文监测方案分析与评价。 水文是国家经济建设和社会发展的一项重要基础性工作，通过监测、分析、 评价水资源的量、质及其时空分布与变化规律，为解决社会发展中的水问题提供 重要的科学依据。 受我国特殊的气候、地形和地质条件影响，特别是近年来极端天气事件增多， 中小河流洪涝灾害频繁发生，已成为我国洪涝灾害损失的主体，是制约经济发展、 社会稳定的重要因素之一。面对严重的中小河流洪涝灾情，党中央、国务院高度 重视，国务院先后两次召开常务会议，对中小河流治理和山洪
4、灾害防治等防洪重 点薄弱环节建设进行部署，要求完善防洪非工程措施，加强水文测站站网及基础 设施建设，密切监控河流汛情，提高水文监测能力和预报精度。 哈尔滨地区现有水文测报站网主要针对大江大河及大中型水库防汛而设立， 对中小河流的雨水情监测还非常有限，而中小河流洪涝灾害已逐渐成为洪涝灾害 损失的主体，因此加强对中小河流的水文监测对中小河流防洪显得尤为重要。 本论文拟在对现有哈尔滨地区中小河流水文资料及地质情况进行整理分析的 基础上，深入研究该区中小河流水文监测站点的分布及站网布局，分析测验河段 的选择和断面布设情况，科学比选测验方案，为今后新建中小河流水文监测站提 供合理建议和可行技术方法。 1
5、. .2 国内外研究进展国内外研究进展 1.2.1 国外研究进展 1976 年美国 SM 公司与美国气象局合作研制了一套在当时具有代表性的水文 黑龙江大学硕士学位黑龙江大学硕士学位 -2- 自动监测设备之后美国 HANDAR 公司与 Sutton 公司合作也研制了一套水雨情自 动监测设备。 随着科技的进步，美国将水文站数据的传输扩展到了卫星平台上，到 1987 年已有 1700 个水文站数据应用 GOES 卫星进行数据传输，到现在已有 4000 度个 水文站使用卫星进行数据传输。除了上述卫星外美国还有测雨雷达，从 80 年代 开始，美国国家天气局与三个部门共同建设了 NEXRAD 新型雷达，这
6、种雷达经 过雨量计参数修正后，可在几千平方公里范围内形成一个类似于大雨量计的网， 从而大大提高了水文预报和洪水预报的精度和时间。 日本对于水文监测的投资可谓是相当巨大而且建设时期也比较早，1986 年日 本建成了世界上最大的水文遥测数据采集系统，系统采用了 12 个测雨雷达和 GMS 卫星。日本在仅有的 37 万 km2 的国土面积上建有 26 个雷达雨量站，2500 个地面雨量站和 2100 个水位站，观测范围覆盖整个日本。 英国等一些西欧各国和日本一样由于国家面积较小，水文监测站覆盖范围基 本遍及全国。法国主要对其境内的两条河流加隆河和洛依尔河进行全方位的监测 以提高本国的防洪准确性，加隆
7、河监测系统包括 120 个监测站覆盖了法国境内全 部的加隆河流域，系统在不到 10min 内就可以收集到全部数据。洛依尔河系统则 是一个综合性系统，他不仅使用 VHF/UFH 通讯还应用了电话机 ARGCS 卫星来 进行数据传输，电话通讯主要用于传输流域内支流的数据。 印度作为亚洲发展水文监测比较早的一个国家在 1985 年在 yamuna 河上建立 了一个大流域系统，系统采用 UHF 通讯并且使用印度自己的卫星 INSAT- 1B，INSAT 是一个双卫星系统，它由印度空间研究组织管理，拥有 100 个卫星平 台。 1.2.2 国内研究进展 我国水文监测系统的建设包括三个阶段：探索阶段、发展
8、阶段和提高阶段。 20 世纪 80 年代初期开始到 90 年代中期为探索阶段。主要是引进吸收和消化国外 引进的水文监测方面的先进技术和方法。1981 年，我国由南京自动化研究所负责， 第第 1 章章 前言前言 -3- 引进美国 SM 公司的设备，进行国产化设计，主要用于监测第二松花江丰满白山 水情测报。这一次的引进使我们清楚的认识到自己与国外水文监测技术的差距， 无论从稳定性、可靠性、智能化程度、工艺水平等方面都存在巨大的问题。 90 年代后到 21 世纪初是水文监测的发展阶段。由于看到了差距和不足，我 国开始大力发展和研究水文监测技术，国内许多系统集成商也纷纷引进和学习国 外先进的设备和通讯
9、方式。在此阶段我国水文监测技术有了长足的进步，已经可 以接近国外同期产品的技术水平。 提高阶段是从 2002 年至今。2002 年我国移动通信技术已经建立了基于全球 移动通信系统短消息的通信方式即 GMS，这使得其可以正式应用于我国的水情监 测系统中。童年，国电自动化研究院（国网电力科学研究院的前身）研制了国内 首款采用表贴技术，基于平台化概念设计的模块化和小型化的 ACS300 数据采集 器，将微功耗和宽工作温度范围指标提升到国际同类产品的先进水平。 2003 年，由中国自己研发的北斗卫星导航系统开始商用，此系统的短信服务 迅速被国内的水情测报系统争相应用。2004 年 5 月我国建立了长江
10、三峡水情自动 测报系统，覆盖了重庆至宜昌的 6 万 km2 流域，包括 126 个水情遥测站，全部数 据收集仅 10min，达到了世界先进水平。 随着科学技术的发展，我国的水文监测已与国际接轨，水文监测的方案也由 以往原始单一的驻测变成了驻测、巡测、遥测等多元化格局，为收集时间和信息 的准确性都提供了有力的保障。 1. .3 研究的主要内容研究的主要内容及技术路线及技术路线 为提高中小河流防汛减灾能力,完善水文站网功能,应对气候变化和水文条件 变化，本文以哈尔滨地区中小河流为研究对象，对哈尔滨地区中小河流水文监测 方案进行分析和评价，使区域水文站合理规划建设，主要研究内容如下： 1、在充分收集
11、前人已完成的本区哈尔滨地区中小河流水文资料的基础上， 更进一步搞清本区水文监测现状及存在问题的分析。 2、哈尔滨地区中小河流测验河段的选择与断面布设方案的分析研究。 黑龙江大学硕士学位黑龙江大学硕士学位 -4- 3、根据河流的特点及测站的基本情况，比选分析哈尔滨地区中小河流水文 监测方案。 4、自动测报在哈尔滨地区中小河流水文监测中的应用分析研究。 本文通过收集已有资料、水文站数据采集、现场调查等手段,研究本区域中 小河流变化规律、监测方案合理性以及分析自动测报在中小河流监测中的作用。 技术路线图如下: 研究意义研究意义研究进展研究进展 吗吗 水文、气象、地水文、气象、地 质质 洪水灾害情况洪
12、水灾害情况河流水系河流水系 中小河流监测建中小河流监测建 站要素分析站要素分析 数据测量与分析数据测量与分析测验方案比选测验方案比选 结论与建议结论与建议 基础资料收基础资料收 集与整理集与整理 中小河流监中小河流监 测方案评价测方案评价 图 1-1 技术路线图 第第 2 章章 研究区概况研究区概况 -5- 第第 2章章 研究区概况研究区概况 2. .1 地理位置地理位置 哈尔滨市位于东经 1254213010、北纬 44044640之间， 是黑龙江省省会，是中国东北北部政治、经济、文化中心，也是中国省辖市中面 积最大的特大城市，土地面积 5.31 万 km2，其中，市区面积 7086km2，
13、辖 8 区 10 县（市）。截至 2011 年末，户籍总人口 993.3 万人，市辖区人口 471.5 万人， 48 个民族，其中，少数民族 66 万人。 2. .2 区域地质概况区域地质概况 2. .2. .1 地形地貌地形地貌 项目区整体地势呈东高西低，但松花江河谷平原区是西高东低，最高可达 140m（海拔），最低为 92m（海拔）。除河谷平原外，上有三个面积比较大的平 坦地形，即高平原（哈尔滨市、宾县山前台地）。松花江的支流比较发育，较大 的河谷平原有拉林河和牤牛河河谷平原、阿什河和海沟河河谷平原，蜚克图河河 谷平原、蚂蜒河河谷平原、牡丹江河河谷平原、呼兰河河谷平原及倭肯河河谷平 原。地貌按其成因类型可分为堆积地形、剥蚀堆积地形和剥蚀构造地形。 1、堆积地形 “河漫滩”分布在松花江沿岸及拉林河、牤牛河、阿什河、海沟河、蜚克 图河、蚂蜓河、牡丹江、倭肯河、呼兰河两岸。地势低平，漫滩区沼泽湿地、牛 轭湖、小水泡较多，有些漫滩区
