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眼下,，正是“七下八上”的防汛關(guān)鍵期,，守護(hù)城市安瀾是最要緊的事。對(duì)于黃河也不例外,，水情,、工情、調(diào)度,、值守……每一天扎根在濟(jì)南黃河邊的職工們都不敢放松警惕,。但今年,，濟(jì)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(jì)南黃河歷城蓋家溝險(xiǎn)工建成投用,，從此濟(jì)南有了“水陸空”全天候全方位監(jiān)測(cè)黃河水位的先行試點(diǎn),，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的“精測(cè)快報(bào)”。

全天每6分鐘觀測(cè)一次黃河水位，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)上傳手機(jī)電腦

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

近日,，在歷城黃河蓋家溝險(xiǎn)工33號(hào)壩上,，人工水尺、遙測(cè)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(cè)的“老中青”三代全都聚集在此。蓋家溝險(xiǎn)工是濟(jì)南黃河的險(xiǎn)段,，河道呈近90度的直角彎,，上游來(lái)水經(jīng)過(guò)時(shí)往往更加湍急，同時(shí)這里也是全省重要的水位測(cè)報(bào)點(diǎn),。

“我們最開(kāi)始測(cè)水位的工具是人工水尺,，算起來(lái)差不多和濼口水文站同時(shí)間，有百年歷史了,。2003年又陸續(xù)建設(shè)遙測(cè)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(jí)調(diào)研員戴明謙說(shuō),，人工讀尺讀數(shù)雖然準(zhǔn)確，但是觀測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，惡劣天氣下,，觀測(cè)人員還存在人身安全風(fēng)險(xiǎn)。

“遙測(cè)水位站”就是在“空中”測(cè)水位,，使用雷達(dá)水位計(jì),，通過(guò)觀測(cè)探頭到水面的距離確定水位。數(shù)據(jù)能自動(dòng)讀取,、自動(dòng)發(fā)送到水情網(wǎng)站,，但探頭通過(guò)橫桿懸掛在半空，當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)等惡劣天氣時(shí),，設(shè)備的測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)較大誤差,。

物聯(lián)網(wǎng)水位站就基本解決了這些問(wèn)題。新黃河記者在現(xiàn)場(chǎng)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(lán)色金屬長(zhǎng)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(shí)時(shí)水位。不過(guò)水位站真正的“內(nèi)核”藏在了柱體內(nèi)和水下,。

“我們?cè)谙潴w里裝了一臺(tái)數(shù)據(jù)處理器,，在水下安裝了四臺(tái)壓力水位計(jì),，壓力水位計(jì)測(cè)出電流通過(guò)電纜傳輸?shù)教幚砥鳎瑩Q算成水深,，再上傳云平臺(tái),，最終發(fā)送到顯示屏和手機(jī)電腦上?！贝髅髦t介紹,，新建成的物聯(lián)網(wǎng)水位站測(cè)量精度高、次數(shù)多,，使用更方便。現(xiàn)在水位站每六分鐘就觀測(cè)一次,，一天可以觀測(cè)240次?，F(xiàn)場(chǎng)LED大屏每半小時(shí)更新一次數(shù)據(jù),，在手機(jī)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(lái)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(wú)法使用壓力水位計(jì)的限制。

戴明謙說(shuō),，40年前甘肅省水文總站曾在蘭州等水文站進(jìn)行過(guò)壓力水位計(jì)觀測(cè)黃河水位的試驗(yàn),，并獲得甘肅省科學(xué)技術(shù)成果三等獎(jiǎng)。但因?yàn)辄S河含沙量高,，且變化幅度大最終并沒(méi)有推廣應(yīng)用,。2013年出版的《水文測(cè)驗(yàn)實(shí)用手冊(cè)》也寫道：壓力水位計(jì)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(diǎn),，要限制使用,。

戴明謙和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(shuō)起來(lái)，是當(dāng)時(shí)靈光一現(xiàn)想到的解決方案,?！贝髅髦t說(shuō),，2021年濟(jì)南黃河發(fā)生新中國(guó)成立以來(lái)最嚴(yán)重秋汛,，當(dāng)時(shí)大家一邊在黃河上大堤上防守,，一邊都在想怎么才能讓報(bào)水位,、測(cè)根石變得更加智能高效?！叭ツ晡覀冄芯扛綔y(cè)無(wú)人艇時(shí),，想到用壓力水位計(jì)測(cè)水深，當(dāng)時(shí)就有專家提出黃河含沙量大,，測(cè)量誤差大,，沒(méi)法用；我不死心,，一次在查找資料時(shí),，‘信息通信的數(shù)字信號(hào)差分傳送’啟發(fā)了我?！?/p>

效仿通信訊號(hào)的傳輸方法,，戴明謙想到了用雙探頭壓力差分法觀測(cè)黃河水位。何為雙探頭壓力差分法,？就是把其中兩個(gè)水下的壓力水位計(jì)探頭間距固定為1米,，先測(cè)出黃河水的容重（單位體積內(nèi)水體的質(zhì)量），再通過(guò)差分計(jì)算,，求出實(shí)際水深,，測(cè)量精度與在清水的條件下相同。這樣得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)不準(zhǔn),？戴明謙說(shuō),，他們多次與人工水尺讀取的數(shù)據(jù)做對(duì)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(xiǎn)工正式“上崗”，6月濟(jì)南迎來(lái)黃河汛前調(diào)水調(diào)沙的一次大流量過(guò)程,?！皩?shí)踐證明，水位站經(jīng)受住了這次大水過(guò)程,，它詳細(xì)記錄了整個(gè)水位變化過(guò)程,，在后臺(tái)的電腦端形成的不同時(shí)段水位變化曲線，可幫助進(jìn)行防汛研判,?！贝髅髦t欣慰地說(shuō),。

三類水位站“在崗”監(jiān)測(cè)互為補(bǔ)充,，初步形成水陸空立體水位觀測(cè)網(wǎng)

現(xiàn)在，在濟(jì)南黃河歷城段蓋家溝站點(diǎn),，人工可以通過(guò)目測(cè)感知水面,，遙測(cè)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(cè)網(wǎng),。人工水尺、遙測(cè)水位站,、物聯(lián)網(wǎng)水位站,，三類水位站同時(shí)“在崗”，互為補(bǔ)充,，互相校核，提高了濟(jì)南黃河水位觀測(cè)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?duì)幦≡邳S河濼口險(xiǎn)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(kù)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(huì)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(mèng)想。據(jù)了解,，目前,，山東正在全力以赴推進(jìn)數(shù)字孿生山東黃河建設(shè)，山東黃河河務(wù)局?jǐn)?shù)字孿生框架已搭建完成,。

對(duì)于戴明謙和他所在的項(xiàng)目組來(lái)說(shuō),，他們的目標(biāo)也不僅僅是建成一座物聯(lián)網(wǎng)水位站這樣簡(jiǎn)單。根石,、水位與含沙量,，是他們的三大攻關(guān)方向,。“不久前,，根石探測(cè)項(xiàng)目《“勵(lì)智”智能高精度根石探測(cè)無(wú)人艇研制》被列入水利部重大科技項(xiàng)目,，山東黃河河務(wù)局正全力研究。測(cè)量含沙量的《“勵(lì)智”免取樣就地實(shí)時(shí)快速測(cè)量含沙量方法》也已有了明確的研究思路,。相信不遠(yuǎn)的將來(lái),，三項(xiàng)觀測(cè)技術(shù)研究成功，并推廣應(yīng)用,，黃河基層的觀測(cè)技術(shù)水平將會(huì)大幅度提高,。”談到未來(lái),，戴明謙充滿希望,。

新黃河記者：楊璐

編輯：劉梅梅