现代水文在线监测及全要素集成技术

　　《现代水文在线监测及全要素集成技术》主要研究降雨、蒸发、水位、水温、水质、流速、流量、泥沙等水文要素数据的自动采集方法，并进行主要设备研制、系统应用集成、大数据挖掘与处理等技术的研究和应用，针对水文测验自动化难度大、数据精度保障低等问题，提出多种解决方案和应用实例，为水文多要素监测自动化提供强有力的技术支撑。

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目录
第1章综述1
1.1国内外水文监测技术研究现状2
1.2水文监测技术5
1.2.1水文监测方式5
1.2.2水文要素监测技术发展与应用6
第2章降雨与蒸发自动监测17
2.1雨量自动监测18
2.1.1翻斗式雨量计18
2.1.2液位式雨量计18
2.1.3称重式雨（雪）量计21
2.1.4雨量计的安装与日常保养23
2.1.5各类型雨量计指标对比25
2.2蒸发量自动监测25
2.2.1200mm口径蒸发皿26
2.2.2E601B蒸发器27
2.3液位式蒸发量自动测量系统29
2.3.1结构组成与工作原理30
2.3.2主要性能指标30
2.3.3适用条件与安装维护要求31
2.3.4其他液位式蒸发量自动测量系统32
2.4称重式蒸发量自动测量系统35
2.5陆地蒸发和大型水面蒸发监测36
2.5.1陆地蒸发观测场设置及仪器布局36
2.5.2水面漂浮观测蒸发场设置与仪器布局37
2.5.3蒸发自动监测系统集成37
2.5.4蒸发监测数据后处理39
2.5.5蒸发量比测41
2.5.6全自动水面漂浮蒸发站建设实践43
第3章水位自动监测与检测47
3.1水位计的原理与应用48
3.1.1浮子式水位计48
3.1.2压力式水位计53
3.1.3雷达水位计63
3.1.4超声波水位计65
3.1.5激光水位计68
3.1.6各种水位计应用情况的比较69
3.2复杂河流断面水位适应性自动监测技术69
3.2.1复杂河流断面水文特性69
3.2.2感潮河段水位改正算法70
3.2.3复杂河流断面水位计选型72
3.2.4水位自动监测集成技术74
3.3水位计精度比测与无伤检测校准技术79
3.3.1水位采集精度比测试验79
3.3.2水位数据处理方法研究84
3.3.3多类型压力式水位计检测校准系统84
第4章水温自动监测91
4.1表层水温自动监测92
4.1.1水温监测要求92
4.1.2水温传感器选型92
4.1.3水温传感器安装方式92
4.1.4水温自动监测技术研究与应用92
4.2深库垂向分层水温在线监测94
4.2.1国内外水库垂向水温监测现状94
4.2.2垂向水温监测技术95
4.2.3基于分布式光纤的垂向水温在线监测技术研究与应用96
4.3溪洛渡水库生态调度期分层取水方案与试验效果分析102
4.3.1监测实施方案103
4.3.2叠梁门运行方案107
4.3.3表层水温变化分析108
4.3.4垂向水温变化分析116
4.3.5叠梁门分层取水效果分析122
第5章声学多普勒流量监测125
5.1ADCP测流原理126
5.1.1水平ADCP测流原理126
5.1.2走航式ADCP测流原理127
5.1.3走航式ADCP测验精度分析129
5.2在线ADCP分类135
5.2.1水平ADCP135
5.2.2垂向ADCP135
5.3ADCP在线监测与集成136
5.3.1基于固定高程的水平ADCP在线测流系统集成136
5.3.2基于水深变化的水平ADCP多层流速自动测量控制系统143
5.3.3垂向ADCP测流系统集成153
5.4感潮河段流量在线监测应用154
5.4.1感潮河段断面特性154
5.4.2测流方案与流量推算156
5.4.3在线监测集成应用157
第6章河道流量在线监测技术165
6.1基于雷达波点流速仪的流量在线监测166
6.1.1测量原理166
6.1.2系统组成与主要技术指标167
6.1.3系统集成168
6.1.4成果应用169
6.2基于缆道的移动式雷达波自动测流系统171
6.2.1测量原理171
6.2.2系统功能与主要技术指标172
6.2.3系统集成173
6.2.4成果应用174
6.3基于超高频雷达波表面流场探测的流量在线监测178
6.3.1UHF雷达表面测量原理178
6.3.2设备组成与主要技术指标181
6.3.3系统集成182
6.3.4成果应用187
6.4基于超声波时差法的流量在线监测193
6.4.1测量原理193
6.4.2系统组成与主要技术指标195
6.4.3系统集成196
6.4.4成果应用198
6.5基于图像法的流量在线监测205
6.5.1测量原理205
6.5.2系统组成与主要技术指标207
6.5.3系统集成208
6.5.4成果应用209
第7章泥沙监测215
7.1悬移质泥沙自动监测技术220
7.1.1声学多普勒测沙220
7.1.2光学散射测沙230
7.1.3光学后向散射测沙234
7.1.4激光衍射测沙238
7.2泥沙颗粒级配分析技术258
7.2.1泥沙颗粒级配分析现状258
7.2.2悬移质泥沙级配快速分析技术260
7.2.3悬移质泥沙级配分析方法成果转换268
7.3含沙量在线监测集成与应用271
7.3.1断面基本情况271
7.3.2断面含沙量分布特性分析273
7.3.3TES-91在线泥沙监测系统275
7.3.4比测率定分析278
第8章水质自动监测283
8.1水质自动监测站的类型284
8.1.1固定式284
8.1.2简易式284
8.1.3小型式285
8.1.4水上固定平台式285
8.1.5浮标式286
8.1.6浮船式288
8.2水质自动监测系统组成289
8.2.1采水单元289
8.2.2分析单元293
8.2.3配水及预处理单元300
8.2.4控制及数据采集传输单元307
8.2.5质量控制单元311
8.2.6超标留样单元313
8.3水质自动监测系统的安装调试314
8.3.1系统设备的安装314
8.3.2配套设施及辅助单元325
8.3.3系统设备的调试326
8.4水质自动监测系统的运行和维护329
8.4.1运维基本要求329
8.4.2运维管理与内容330
8.4.3质量控制336
8.4.4运维档案与记录340
第9章地下水与墒情监测341
9.1地下水监测342
9.1.1地下水监测系统组成结构342
9.1.2地下水位监测342
9.1.3地下水质监测346
9.2墒情监测347
9.2.1土壤水分监测仪分类和特点348
9.2.2TDR墒情监测技术350
9.2.3频域法监测技术356
9.2.4系统应用359
第10章数据采集传输控制与集成技术367
10.1多要素多通道低功耗采集与控制技术368
10.1.1RTU结构与功能369
10.1.2实时采集技术370
10.1.3嵌入式实时控制技术372
10.1.4固态存储技术376
10.1.5信道传输控制技术380
10.1.6电源智能管理控制技术381
10.1.7控制终端显示技术382
10.2数据传输技术382
10.2.1近距离无线通信383
10.2.2移动通信387
10.2.3有线通信391
10.2.4卫星通信392
10.3测站一体化集成技术397
10.3.1测报控一体化结构397
10.3.2测报控一体化技术特点398
第11章多要素监测数据异构与管理401
11.1多线程水文数据实体技术402
11.1.1线程池技术402
11.1.2实体技术404
11.2全要素、全量程异构数据处理405
11.2.1全要素集成405
11.2.2全量程监测405
11.2.3异构数据处理407
11.3多协议数据融合技术409
11.4运维管理技术411
11.4.1建立通信链路411
11.4.2用户接口提供412
11.4.3响应式前端框架413
11.5数据库管理与应用414
11.5.1总体存储方案414
11.5.2数据存储设计414
11.5.3数据库系统选择415
11.5.4数据安全保障技术416
第12章综合应用实例419
12.1水利部长江水利委员会中央报汛站自动报汛系统420
12.1.1系统概述420
12.1.2系统总体方案421
12.1.3报汛站集成与实施426
12.1.4网络水文站建设与运行427
12.1.5流量同化应用428
12.2辽宁省水情自动测报系统数据汇集平台432
12.2.1系统概述432
12.2.2软件体系结构432
12.2.3需求分析434
12.2.4实施部署436
12.2.5实施效果440
12.3云南省滇中引水工程地下水（地表部分）监测系统441
12.3.1系统概述441
12.3.2系统监测方案441
12.3.3流量（水位）传感器应用443
12.4上海市长江口水文监测网系统458
12.4.1系统概述458
12.4.2系统组成459
12.4.3多要素系统集成461
12.4.4实际应用情况470
12.5老挝国家水资源信息数据中心470
12.5.1系统概述470
12.5.2需求分析472
12.5.3建设方案473
12.5.4系统集成与实施476
参考文献481