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眼下，正是“七下八上”的防汛關(guān)鍵期，守護城市安瀾是最要緊的事,。對于黃河也不例外,，水情,、工情,、調(diào)度、值守……每一天扎根在濟南黃河邊的職工們都不敢放松警惕,。但今年,，濟南黃河邊也有了可喜的新變化，成功攻克黃河含沙量大,，變化幅度大等難題,，全河首座物聯(lián)網(wǎng)水位站在濟南黃河歷城蓋家溝險工建成投用，從此濟南有了“水陸空”全天候全方位監(jiān)測黃河水位的先行試點,，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的“精測快報”,。

全天每6分鐘觀測一次黃河水位,，數(shù)據(jù)實時自動上傳手機電腦

防汛必然先要清楚水情，水情測報是防汛的“耳目”,，它提供的“情報”準不準,，快不快，直接影響著防汛抗洪搶險和指揮調(diào)度的決策部署,。而水位是水情觀測中最基本的項目之一,。

近日，在歷城黃河蓋家溝險工33號壩上,，人工水尺,、遙測水位站和最新的物聯(lián)網(wǎng)水位站,，相隔十米互相遙望,，黃河水位監(jiān)測的“老中青”三代全都聚集在此。蓋家溝險工是濟南黃河的險段,，河道呈近90度的直角彎,，上游來水經(jīng)過時往往更加湍急，同時這里也是全省重要的水位測報點,。

“我們最開始測水位的工具是人工水尺,，算起來差不多和濼口水文站同時間，有百年歷史了,。2003年又陸續(xù)建設(shè)遙測水位站,，到現(xiàn)在也已經(jīng)使用了近二十年?！鄙綎|黃河河務(wù)局防汛辦公室三級調(diào)研員戴明謙說,，人工讀尺讀數(shù)雖然準確，但是觀測費時費力,，惡劣天氣下,，觀測人員還存在人身安全風險。

“遙測水位站”就是在“空中”測水位,，使用雷達水位計,，通過觀測探頭到水面的距離確定水位。數(shù)據(jù)能自動讀取,、自動發(fā)送到水情網(wǎng)站,，但探頭通過橫桿懸掛在半空,，當遇到強風等惡劣天氣時，設(shè)備的測報數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)較大誤差,。

物聯(lián)網(wǎng)水位站就基本解決了這些問題,。新黃河記者在現(xiàn)場看到，物聯(lián)網(wǎng)水位站從外觀上看是一根高約3米,，寬半米的藍色金屬長方體立柱,，頂端設(shè)有金屬蓋頂和天線，柱體上部安置了兩塊LED屏幕,，顯示蓋家溝站的實時水位,。不過水位站真正的“內(nèi)核”藏在了柱體內(nèi)和水下。

“我們在箱體里裝了一臺數(shù)據(jù)處理器,，在水下安裝了四臺壓力水位計,，壓力水位計測出電流通過電纜傳輸?shù)教幚砥鳎瑩Q算成水深,，再上傳云平臺,，最終發(fā)送到顯示屏和手機電腦上?！贝髅髦t介紹,，新建成的物聯(lián)網(wǎng)水位站測量精度高、次數(shù)多,，使用更方便?，F(xiàn)在水位站每六分鐘就觀測一次，一天可以觀測240次?，F(xiàn)場LED大屏每半小時更新一次數(shù)據(jù),，在手機和電腦上則是6分鐘更新，水位變化情況一目了然,。

攻克黃河含沙量大的限制難題,，解決方法來自“靈光一現(xiàn)”

戴明謙在黃河防汛辦公室干了20多年,，深知與黃河打交道自然少不了“水位、根石,、含沙量”三件事,。物聯(lián)網(wǎng)水位站不僅是全河首座，更重要的是這一成果攻克了黃河含沙量大而無法使用壓力水位計的限制,。

戴明謙說,，40年前甘肅省水文總站曾在蘭州等水文站進行過壓力水位計觀測黃河水位的試驗，并獲得甘肅省科學(xué)技術(shù)成果三等獎,。但因為黃河含沙量高,，且變化幅度大最終并沒有推廣應(yīng)用,。2013年出版的《水文測驗實用手冊》也寫道：壓力水位計不適用于含沙量高的水體，不適用于河口等受海水影響水流密度變化大的地點,，要限制使用,。

戴明謙和團隊設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)水位站為什么能打破這一束縛，他們是如何做到的,？“說起來,，是當時靈光一現(xiàn)想到的解決方案?！贝髅髦t說,，2021年濟南黃河發(fā)生新中國成立以來最嚴重秋汛,，當時大家一邊在黃河上大堤上防守,，一邊都在想怎么才能讓報水位、測根石變得更加智能高效,?！叭ツ晡覀冄芯扛綔y無人艇時，想到用壓力水位計測水深,，當時就有專家提出黃河含沙量大,，測量誤差大，沒法用,；我不死心,，一次在查找資料時，‘信息通信的數(shù)字信號差分傳送’啟發(fā)了我,?！?/p>

效仿通信訊號的傳輸方法，戴明謙想到了用雙探頭壓力差分法觀測黃河水位,。何為雙探頭壓力差分法,？就是把其中兩個水下的壓力水位計探頭間距固定為1米，先測出黃河水的容重（單位體積內(nèi)水體的質(zhì)量）,，再通過差分計算,，求出實際水深，測量精度與在清水的條件下相同,。這樣得到的數(shù)據(jù)準不準,？戴明謙說，他們多次與人工水尺讀取的數(shù)據(jù)做對比,，誤差7毫米,，符合相關(guān)規(guī)定。

今年5月物聯(lián)網(wǎng)水位站在蓋家溝險工正式“上崗”,，6月濟南迎來黃河汛前調(diào)水調(diào)沙的一次大流量過程,?！皩嵺`證明，水位站經(jīng)受住了這次大水過程,，它詳細記錄了整個水位變化過程,，在后臺的電腦端形成的不同時段水位變化曲線，可幫助進行防汛研判,?！贝髅髦t欣慰地說。

三類水位站“在崗”監(jiān)測互為補充，初步形成水陸空立體水位觀測網(wǎng)

現(xiàn)在,，在濟南黃河歷城段蓋家溝站點,，人工可以通過目測感知水面，遙測水位站從空中感知水面,，物聯(lián)網(wǎng)水位站從水中感知水面,，形成了水陸空立體水位觀測網(wǎng)。人工水尺,、遙測水位站,、物聯(lián)網(wǎng)水位站，三類水位站同時“在崗”,，互為補充,，互相校核，提高了濟南黃河水位觀測保障能力,。

首座物聯(lián)網(wǎng)水位站的成功,，也讓戴明謙的信心大增。他告訴新黃河記者,，今年爭取在黃河濼口險工再建設(shè)一處物聯(lián)網(wǎng)水位站,。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)水位站推廣應(yīng)用廣闊,，其他江河,、湖泊、水庫及其他密度穩(wěn)定的天然水體,，一般都大于清水容重,，采用物聯(lián)網(wǎng)水位站的結(jié)構(gòu)方案也是一種很好的選擇。

隨著2022年黃河水利委員會發(fā)布《數(shù)字孿生黃河建設(shè)規(guī)劃（2022—2025）》,，黃河更“智慧”成為大家的共同夢想,。據(jù)了解，目前,，山東正在全力以赴推進數(shù)字孿生山東黃河建設(shè),，山東黃河河務(wù)局數(shù)字孿生框架已搭建完成,。

對于戴明謙和他所在的項目組來說，他們的目標也不僅僅是建成一座物聯(lián)網(wǎng)水位站這樣簡單,。根石,、水位與含沙量，是他們的三大攻關(guān)方向,?！安痪们埃綔y項目《“勵智”智能高精度根石探測無人艇研制》被列入水利部重大科技項目,，山東黃河河務(wù)局正全力研究,。測量含沙量的《“勵智”免取樣就地實時快速測量含沙量方法》也已有了明確的研究思路。相信不遠的將來,，三項觀測技術(shù)研究成功,，并推廣應(yīng)用，黃河基層的觀測技術(shù)水平將會大幅度提高,?！闭劦轿磥?，戴明謙充滿希望,。

新黃河記者：楊璐

編輯：劉梅梅