关于加强水库大坝下游水位监测的认识与建议

下游水位监测是1级~5级水库大坝必设的安全监测项目,但在实际建设过程中常常被忽视或误解,不利于充分发挥监测系统作用。通过设置下游水位监测,可以确定准确完整的坝体浸润线位置,支撑智慧水利建设;定量分析监测断面的防渗效果与渗流安全性态,提高渗流安全监测资料分析深度;为大坝渗流计算提供可靠的重要边界条件参数,提升渗流计算成果可靠性与准确性。下游水位监测对大坝安全监测以及大坝安全管理至关重要,建议有条件的水库补充设置下游水位监测,进一步完善大坝安全监测系统。

融合GLAS与Landsat的湖泊蓄水量季节性监测及预测

为实现高海拔区域湖泊蓄水量监测与预测,提出了一种融合ICESat/GLAS与Landsat数据监测并预测湖泊蓄水量季节性变化的方法。利用随机森林对GLAS激光脚点自动分类,解决湖面非水体与水体目标分类难的问题;结合水体指数和大津法自动分割Landsat数据中的水体,降低不规则边界的影响;联合GLAS和Landsat数据,构建高时间分辨率的水位、面积与蓄水量时序列变化关系,解决两类数据观测信息缺失及观测时间不匹配的问题;并利用LSTM模型,预测蓄水量变化。以西藏纳木错湖为例,对上述方法进行验证,结果显示2003-2009年纳木错湖水位上升1.15 m,面积增加25.58 km2,蓄水量增加2.30 km^(3);预测2010-2016年蓄水量增加1.16 km^(3),与实际情况相符。结果表明,该方法可为生态环境的动态监测提供数据支撑。

基于深度学习的双目视觉水位监测方法

利用双目相机采集3D点云数据,通过多次连续测量不断增补水面空间数据;利用基于Transformer架构的深度学习模型过滤弱化噪点,强化特征纹理,通过对点云数据进行加权处理得到监测水位,该方法无需安装标尺和现场标定,不需额外结构光发射装置,减少了场景限制,降低了功耗和成本。试验结果表明,该方法可以消除水面波纹和漂浮物等的干扰,水位监测最大误差为0.8 cm,系统不确定度、随机不确定度、综合不确定度指标均小于1 cm,可满足智慧水利感知网部署场景复杂的要求。

江苏省平原水网区河湖生态水位确定探索与实践

保障河湖生态流量,事关江河湖泊健康。本文在分析江苏平原水网区域特点的基础上,选择生态水位作为河湖生态流量的表征指标,根据水利部确定的江苏省26条全国生态流量保障重点河湖名录,科学选定控制断面,采用1990—2020年水文序列资料,选用Qp法分析计算90%、95%、99%保证率下的水位,同步对比分析近10年最枯月水位、最低通航保证水位,最终确定了26条河湖的生态水位。通过制定保障措施方案、开展监测预警评估、强化统一调度管理等措施,全面保障区域河湖生态水位,为平原水网地区河湖生态水位的确定与保障提供了经验。

GNSS-R水位监测研究进展与其在我国水利行业应用展望

水位监测在水文学、水利工程、灾害防治等领域都具有非常重要的意义.传统的水位监测方法存在成本高、覆盖范围小等缺点,GNSS不仅具有导航、定位及授时的功能,还可以利用其反射信号获取反射面的特性信息并将其称为全球卫星导航系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R).近年来,GNSS-R技术以低成本、全天候、高时空分辨率等优势为水位监测提供了一种新方法.本文对GNSS-R水位监测的研究现状、不同方法的影响因素以及当前应用过程中存在的问题进行了总结归纳提出了下一步的发展趋势,最后对其在我国水利行业的应用进行了展望.

网络球型摄像机瞬时视场的单点校正水位连续测量方法

基于网络球型摄像机进行洪水监测成为当今水利建设的热点之一,摄像机需进行旋转、焦距的放大与缩小等操作,才能在多视场进行流速、水位、流量一体化监测。由于摄像机传动装置制造的缺陷,在多视场切换时会出现预置点不能准确复位的问题而产生隙动差,这给从单张影像上解析水位、流速造成较大偏差,因此本文提出一种针对水位测量的隙动差校正方法。首先对预置点的水位尺进行精确标定,得到预置点水位方程参数,并在影像上选取两个特征明显的校正点;然后在连续监测中,将瞬时视场内校正点影像坐标按线性方法校正到预置点视场校正点;最后用预置点水位方程参数计算瞬时视场水位。经现场试验测试,不同瞬时视场校正点的影像坐标最大有8像素隙动差,产生水位误差达5 cm,而经本文方法计算的水位误差约为5 mm,说明本文方法对消减隙动差的影响是显著的。

多光谱遥感影像在长江水位监测中的应用

人类社会生活、生产活动与江河水位变化密切相关。河道水位监测系统可以实时掌握河道水位的变化情况,是科学预警水情隐患、保障港口及航运安全、提升防汛抗旱能力的重要手段。本文对长江局部水域面积与水位观测值之间的相关性进行了研究,并建立了回归方程;最终利用多光谱遥感影像提取出长江水域面积,并应用该回归方程进行长江水位的推算。结果表明,该方法能够为江河、湖泊、水库等水体的水位监测提供一种简便可行的估算方法。

污水管道水位流速检测装置设计

在线实时监测市政污水管道内污水的水位和流速能帮助市政管理部门精准掌握污水流动情况,及时了解管道出现的问题,提高工作效率。该文依据绕流理论设计并制作了一种基于浮球的水位和流速检测装置,通过测量浮球随水位变化的相对位移实现水位测量;通过测量流体对浮球的推力实现流速测量。装置的GSM/GPRS模块接收水位和流速的检测数据并传输至远程监控端,实现远程在线监测。在明渠标准实验台对该检测装置的水位和流速测量值进行标定和精度实验,实验结果表明:测量水位的偏差在±3 mm内,误差不大于其满量程的0.5%;流速测量偏差值在±0.04m/s内,误差不大于其满量程的5%。将该检测装置安装在实际的污水管道内,对污水水位和流速进行了为期三个月的实验监测,检测值的远程传输结果符合预期。

利用ICESat-2激光测高监测和评估鄱阳湖水位变化特征

ICESat-2卫星搭载了先进的光子计数激光测高仪,可实现对内陆中大型湖泊水位动态变化监测.本文利用ICESat-2卫星2018—2020年逐月的ATL13全球内陆水体数据估计和分析鄱阳湖水位变化特征,利用鄱阳湖湖口、星子和康山水文站实测数据进行验证和误差修正,并结合各测站水位数据、降雨量数据分析鄱阳湖水位动态变化及其成因.结果表明:1)鄱阳湖年内水位变化剧烈,具有明显的季节变化规律,6—10月为高水位期,其他月份为低水位期,水位高峰期出现在7—9月,总体水位呈上升趋势.2)ICESat-2测高水位与实测水位相关性R^(2)为0.846以上,经过误差修正后相关系数高达0.974.湖口站、星子站和康山站的均方根误差(RMSE)分别为1.660、1.073和0.836 m,经过误差修正重新计算后,三站RMSE分别为0.663、0.659和0.440 m,其测量精度提升约1 m.3)鄱阳湖水位变化与降雨量高度相关,1—2月和10—12月降雨量较少,为枯水期,水位下降;3—10月降雨量增多,为丰水期,水位上涨;降雨主要集中出现在7—9月,对应水位高峰期.

污水管网系统高水位下的问题诊断方法

国内较多城市的污水主干管网普遍存在高水位运行的现象,管网的问题诊断非常困难,影响运营及维修工作,无法有效保障污水收集与输送。文章结合东莞市区污水主干管网问题诊断项目实践,综合采用现场摸查、河道降水位、水位及水质在线监测大数据分析等多源信息融合创新的方法,对市区污水处理厂主干管网的运行状况进行评估,查找管网系统的缺陷点。项目共查明河道与污水管网联通点83处,管道堵塞严重3处,管道外水入渗较大3处,有力指导运营及维修工作。通过诊断方法的多样化与融合创新,全面分析高水位运行下污水管网系统问题(管网堵塞、河道与管网联通等问题),可提高诊断的准确性和效率,是实现污水系统提质增效的核心之一。

2021-2023年曲周县国家农业绿色发展环境监测网络气象、水分、土壤监测指标数据集

农田生态系统水、土、气等要素的长期定位观测和数据积累对揭示其演变规律,评价农业生产方式对环境的影响尤为重要。本数据集的构建依托于河北曲周县国家农业绿色发展先行区的10个野外监测站在水分、土壤和气象方面的连续实时动态监测。站点的测量系统定期进行维护与校准,确保监测数据的准确性与稳定性。监测数据主要包含了2021–2023年曲周县主要农田生态系统的要素指标,例如水温、pH值等水文要素,土壤湿度、温度、电导率等土壤要素,以及降水、大气压、平均风速、平均风向等气象要素。这些要素的长期监测可为曲周县农田养分和水分的科学管理提供数据支持,同时服务于区域野外科学联网观测研究。

新华滑坡变形演化规律与预警判据

为揭示四川省泸定县新华滑坡在水库蓄水、库水位波动以及季节性降雨综合作用下的变形演化规律,探讨其在多因素耦合作用下滑坡岩土体强度劣化的渐进累积效应。基于对水电工程库区新华滑坡的现场调查及多源长序列监测数据分析,并结合滑坡累计位移-时间(S-t)曲线3阶段演化特征与新华滑坡实测S-t曲线,对该滑坡3个阶跃性变形周期的演化阶段进行了判识与划分,同时采用改进的切线角方法进行了计算与分析,构建了以改进切线角预警阈值为依据的新华滑坡分级预警定量划分标准。研究结果表明,水库蓄水初期水位的短期大幅度上升、水库运行期的水位快速下降及季节性强降雨影响是新华滑坡变形加速的主要诱因。根据分析与探讨,改进切线角预警阈值能在一定程度上为辨别新华滑坡现阶段的稳定状态与潜在风险提供指导,但仍应考虑多重预警指标并综合滑坡体宏观变形破坏迹象进行判定。

船舶水位监测预警装置研究

本文阐述了水位监测在水域运输和作业中的重要性,传统船舶水位监测技术及其限制。描述了本装置的设计理念和创新点,并详细介绍了该装置监测结构、预警系统等各部分的结构及系统设计。该装置克服了传统方法的限制,提供了更高精度和可靠性的水位监测,具有广泛的应用前景和潜力。

核电厂便携式低放废水在线监测设备关键技术探讨

结合核电厂的实际情况和需求,梳理了低放废水的特点,明确了其对便携式在线监测设备的技术要求,其中最关键是能同时满足低探测下限(MDAC≤8 Bq/L)和便携性(设备总重≤50 kg)的限制。讨论了测量方式、探测器选型和校准方式等在线监测设备的关键技术,对低放废水进行了放射性在线监测,测量方式选择取样式,探测器选择大体积NaI晶体,校准方式选择代表点法。调研了低放废水在线监测设备的研究现状,现有的在线监测设备重量都在200 kg以上,与核电厂的要求之间存在较大的差距,有必要开展同时具备低探测下限和优异便携性的新型在线监测设备的研制。对新型探测器的应用、结构和新型测量方式的发展这三个研究方向给出了建议。最后,从提高探测效率的角度,提出了一种基于环形NaI晶体的新型探测器结构,初步论证了其探测下限和设备总重指标有望满足核电厂的要求。

感潮河段滨岸基坑地下水渗流特征试验研究

索塔基础中的深基坑工程,因邻近大型河流修建,基坑降水是保障工程安全的一个重要环节。以感潮河段大型桥梁索塔基坑工程为研究对象,在基础完成降水点和围护桩施工后,开展试抽水试验。通过对抽水井抽水量及观测井水位变化的监测,发现由于现场支护施工且锁扣钢管桩周边存在渗流补给等,观测井水位波动不明显,给试验数据分析和处理造成了较大干扰。开展数值模拟分析,验证了该区域受潮流和地下水补给共同影响的推断。

水塔水位无线监测系统设计

水塔作为生活中常中的储存水装置,对于其液位的控制十分重要。水塔水位监测系统主要由单片机、无线发送接收模块、水位传感器、数码管、三相抽水电机等组成,设计开发的监测控制系统通过无线模块发出读取水位的命令,远程的无线模块收到命令后传给集成的水位传感器,水位传感器测出水位用RS485发给无线模块,无线模块以发出数据,控制系统数码管上实时显示当前水位。当低于下限时自动开启抽水,当水位高于上限时自动关闭抽水。为了方便检修,抽水系统同时设置了人工手动开启或关闭抽水。水塔水位监测系统通过无线传输数据,距离远,水位精度高,稳定性好。

基于PS-InSAR的小浪底土石坝形变监测与稳定性模拟

探索土石坝形变规律及稳定性分析是全球水利工程所关注的一个重大问题,对保障人民群众生命安全和经济健康发展具有重大意义。采用2017年3月至2021年9月小浪底土石坝55景Sentinel-1A卫星SAR影像,利用PS-InSAR技术,监测到小浪底土石坝近5年从坝顶至坝底呈现“阶梯状”形变趋势,最大形变量达到-86.09 mm;并结合库水位、降雨量等因素,发现坝体整体呈现“夏急冬缓”的季节性形变趋势。进一步采用二维有限元方法,对小浪底土石坝的模拟模型进行渗流、应力分析。在高库水位情况下,相较于低水位情况,坝体渗流量更大、形变速率更大;在应力分析部分,发现坝体的垂直向形变趋势与InSAR监测结果相吻合,亦呈现“阶梯状”形变。研究成果不仅为小浪底土石坝运行稳定性分析及形变历史回溯提供理论基础和决策依据,也说明PS-InSAR技术与二维有限元模型模拟技术在水利工程监测方面具有巨大的应用潜力。

多调整因子模糊控制的地下水水位自动监测方法

为提升地下水水位自动监测效果,研究一种基于多调整因子模糊控制的地下水水位自动监测方法。利用改进蝙蝠算法优化多调整因子,利用优化的多调整因子,设计多调整因子模糊控制器;将采集的地下水压力信号误差作为控制器的输入,输出压力传感器控制量,用于控制压力传感器的采集过程;在长短期记忆神经网络内输入采集的压力信号,输出地下水水位自动监测结果。实验证明:该方法可有效完成地下水水位自动监测工作,且监测误差较小;在不同降雨量时,该方法也能够有效监测地下水水位。

基于多指标融合的土石坝渗流性态监控与分级预警研究

渗流是反映土石坝运行安全的重要效应量。为服务某土石坝渗流安全监控和预警需求,基于大坝渗压原型监测资料,分别采用置信区间法和典型小概率法拟定大坝渗压水位数学模型监控指标;采用地勘和反演方法确定渗透系数,建立大坝典型断面有限元模型并开展渗流分析计算,拟定大坝渗压水位结构分析监控指标;在此基础上,融合数学模型和结构分析法渗压水位监控指标并进行验证对比,探究并构建了“数据-机理”驱动的大坝渗流性态监控与分级预警方法。经实例分析,验证了提出方法的有效性,以期为大坝渗流监控和工程安全服役提供有效支撑。

基于SARIMA预警模型的水位监测效果分析与研究

为了提高城市水位监测的准确性及洪涝等灾害的预警能力,提出基于季节性自回归积分滑动平均(Seasonal auto-regressive integral moving average, SARIMA)模型的水位监测预警模型。该模型综合了自回归模型、移动平均模型和季节性差分模型,适用于分析和预测具有季节性和非平稳特征的时间序列数据。结果显示,基于SARIMA预警模型的水位监测系统,对城市周边的水位监测拟合效果较好,可对城市周边水位进行有效监测,提高应对城市内涝灾害的预警效果。