1.3 水文监测体系创新需解决的关键技术

水文监测体系创新是一个系统工程，既有水文测验管理体制的创新，又有流量、泥沙测验方式方法的创新以及水文测验新仪器、新技术、新方法的应用等方面创新。水文监测体系创新应根据水文测验服务对象的需求进行科学的分析研究，开展流量、泥沙测验关键技术的应用，以解决水文监测体系中存在的关键技术。

1.3.1 水文巡测、间测与应急监测技术

1.构建水文巡测体系的技术

水文巡测是水文事业发展的必然要求，同时也是水文监测体系创新的主要内容之一，更是“与国际接轨，有中国特色”的水文监测体系创新的具体实践。实施水文巡测，不仅能改善水文站职工与家属的生活、工作条件，而且更重要的是能充分利用人力资源与新仪器资源，提高流量、泥沙测验的技术水平和快速反应能力，保证测验的成果质量。同时可利用节省的人力资源与设备资源，扩展水文服务的范围与领域，为突发水灾害事故、实施最严格的水资源管理的水资源监测，以及促进人水和谐与经济社会的发展作出贡献。

目前，我国所建立的水文勘测队在实施水文巡测方面的力度还不够，有少数勘测队根本没有实施水文巡测，与组建勘测队的目的名不符实。因此，水文巡测应根据水文巡测机构的管理范围与技术手段，构建先进的水文监测体系，结合所属水文断面的水文特性和社会需求，研究所属水文测站开展巡测，汛期驻测、枯期巡测，以及间测的可行性，探讨水文测站符合巡测的条件，确定巡测的频次与方式的方法。

2.改进水位—流量关系单值化技术

我国在20世纪80年代起，就开始了对流量测次优化的分析研究，即在保证流量整编精度的前提下，优化流量测次分布。

水位—流量关系单值化是开展流量巡测、间测的基础，没有水位—流量关系单值化，就必然会要求有足够多的流量测次，这就不利于开展水文巡测、间测。为创新水文测验管理体系，有效地实施水文巡测、间测，必须将过多的流量测次减下来。然而，现有水位—流量关系单值化方法较为简单，不能涵盖所有类型的水文测站，很多测站测次仍然过多，有必要研究水位—流量关系单值化的新方法。

3.探索流量泥沙异步测验技术

泥沙测验由“单沙”、“断沙”的测验组成。采用单沙—断沙关系进行泥沙整编的，单沙测次要多，要能控制含沙量变化过程；而断沙测次只需均匀分布在各级含沙量中，满足单沙—断沙关系整编定线的要求，一般年测次在20次左右即可。若测站采用断沙过程线法进行资料整编方案的，则断沙的测次需增加，应能控制含沙量的变化过程。

断沙测验要求与流量测验同步，其同步性要求决定了仅减少流量测次，并不能减少泥沙测验的工作量；其控制含沙量变化过程的要求又反过来要求增加流量测次。只有流量泥沙同步测验的次数减下来，或实现流量泥沙的异步测验技术，才能为流量测验测次的减少创造条件，并为水文监测体系创新奠定基础。

1.3.2 水文要素的自动监测技术

1.快速测量及控制技术

我国水文测验的跨河设施主要为测船和过河缆道，若采用常规的流速仪测线测点法测流，费时费力且精度不宜控制。建立在巡测优先基础上的水文监测体系，急需快速自动测量方法或技术。对于流量测量，应开发或引进测船的动态测量方法及其设施的自动控制技术与缆道的自动控制及智能控制技术，避免因测线测点定位不准以及控制困难等产生的误差。其中，引进走航式声学多普勒流速仪进行流量测验，并开展适应我国河流特性的开发，不仅能缩短流量的测验历时，提高流量测验的精度，还能提高水文测验的安全性能（因走航式声学多普勒流量测验不需抛锚定位），是开展流量巡测的重要设备。

对于泥沙测量，我国大多数水文站仍采用横式采样器进行采样，并将水样送至泥沙实验室进行分析的方法。横式采样器因采样受脉动影响较大，是我国泥沙测验规范中不提倡的方法。但由于我国泥沙测量仪器研制开发的滞后，致使我国泥沙测验面临无设备可用的境地。因此，应大量开展各类泥沙快速测量仪器的研发，如开展积时式采样器的更新或开发、新仪器测沙技术研究（ADCP测沙）；提升泥沙的分析效率，如将泥沙颗粒分析的粒径计与液移管结合法，使用激光粒度分布仪代替，通过与传统的测验仪器的比测试验，为发挥新仪器进行水文测验快速高效的作用提供保障。

2.实时在线测量技术

受水利工程的影响，上、下游河段的水文要素变化频繁，测站水文要素间的关系（如水位—流量关系）又极其混乱，使用传统的流速仪法进行流量测验已不可能监测到流量的变化全过程，这就造成了施测几百次流量还不能进行整编的窘境。因此，开发或引进流量测量的实时在线技术，采用过程线法对流量进行整编是不二的选择。如通过水平式或垂向式（或水平式与垂向组合式）声学多普勒流速仪实时进行流量因子的在线监测，并将在线监测的流量因子与断面平均流速或流量建立相关关系，继而推求断面流量，可解决受水利工程影响及水位—流量关系单值化困难测站的流量测验与资料整编难题。

3.泥沙现场测验技术

对于流量实现实时在线测量的水文站，若继续采用原有的泥沙测量方法，将使流量测量方法的改进变得毫无意义。因此，必须开展与流量实时在线测量相适应的泥沙实时在线监测技术研究，开发或引进相应的泥沙测量仪器设备，达到流量、泥沙测量多要素的同步进行。

传统的泥沙测验时效性差，要提高其时效性，则应打破传统的测验方法，实现泥沙测验的现场化。因此，应大力开发或引进现场测沙新仪器、新技术，如激光测沙仪、振动测沙仪、浊度计等仪器，将泥沙测验的新仪器与传统的测沙仪器时进行比测试验，经过比测资料成果分析，建立相关关系，以满足泥沙测验时效性需要。

1.3.3 水文规范与新技术的适应性

为统一水文测验方法，控制水文测量精度，我国在不同时期制定了相应的水文测验规范或规程，这些规范或规程对推进水文测验的进步起到巨大的作用。随着科学技术的进步，新仪器、新方法不断涌现，它们有些在原理上与传统的水文测验方法有较大差异，旧的规范已不能涵盖。如何在确保成果质量的情况下使新仪器或新方法适应现有规范要求？开展新仪器与现有仪器比测试验、新方法与规范规定方法的误差分析是推广新技术的必经之路。

实时在线监测仪器，如声学多普勒流速仪、现场测沙仪等与测线测点法测流及泥沙采样分析方法完全不同，其精度是否达到我国规范要求是需重点突破的方面。另外，水文测验方案与资料整编方案两者既相互促进，又相互制约，资料整编方法的不同，决定了水文测验的要求不同。实时在线测量数据如何应用于整编，测次、测点摘录如何满足整编方案的要求，也是需要开展研究的课题。