在四川省遂宁市船山区桂花水文站,一场高科技的测流行动正在进行。随着“小川小川,启动无人船测流”的指令下达,语音的回响中,船坞升降机缓缓降至水面,一艘翠绿色的无人船,宛如一条灵活的鱼儿,搭载着先进的声学多普勒流速剖面仪(ADCP),悄无声息地滑入涪江的怀抱。而北斗卫星导航系统,则如同天空中的指南针,精确地为无人船指引着航向。
短短十余分钟,这艘无人船便完成了涪江干流约300米宽的全断面扫描,流速、水下断面等关键数据实时传输至测控中心的数据库,经过分析整理,最终形成了流量、大断面、水面流速系数等重要的成果。
与此同时,天空中传来了无人机嗡嗡的飞行声。按照预设的航线,无人机如同雄鹰般在空中翱翔,它搭载的电波流速仪,如同拥有透视能力,精准地捕捉着预设垂线的水面流速,并将数据准确无误地回传至测控中心。通过与无人船提供的大断面、水面流速系数成果共享,无人机协助完成了流量分析计算,大大提高了洪水期间测流的精度。
“进入盛夏,正是‘七下八上’防汛的关键时期,无人机、无人船等‘黑科技’的运用,将有效提升我们预警抢险的机动性和时效性,让防汛抗洪工作更加智能化。”遂宁水文水资源勘测中心水文建设室负责人周祥介绍道。当洪水湍急,无人船无法作业时,无人机便立即接替任务。在遇到超标准洪水或恶劣天气时,侧扫雷达也能实时监测水流速度。多传感器在智慧中枢的调度下,无缝协作,形成了一张立体监测网络。
无人船搭载的ADCP通过向河底发射声波脉冲,根据回波频率的变化,精准绘制出流速分布图谱;而无人机配备的电波流速仪和侧扫雷达,则以非接触的方式感知水流。它们共同克服了传统测量方式的局限,无需在300米宽的河道上架设缆道,也不需要在低水与高洪期人工切换测量模式。无人船的测流时间从传统的1至2小时缩短至10至30分钟,超标准洪水监测的响应速度提升了60%。
周祥指出,四川省主要河流的中下游河宽通常在几百到上千米,且随着梯级电站的建设,河道基本处于库区,流量测报面临诸多困难。传统的水文站主要依靠架设缆道进行测流,缆道跨度大,建设和维护成本高,还存在一定的作业安全风险。同时,在低枯水、中高水时期,需要人工采用多种设备、不同方式切换监测,单次测流耗时较长。
为了推进水文现代化建设,2024年9月,遂宁水文水资源勘测中心与船山区水利局共同落实了《水利部关于推进水利工程配套水文设施建设的指导意见》,在涪江右岸桂花镇堤防工程中配套建设了桂花水文站。
在科技与自然的和谐交融中,无人机与船只在桂花水文站上演了一场现代版的“协同作战”。人民网记者王波用镜头捕捉了这一幕,记录下了这一创新技术的应用场景。
据悉,桂花水文站作为全国首个应用新型无人船、机联动全变幅测报技术的站点,其设计标准之高,堪称行业典范。该技术以百年一遇的测洪标准为基准,配备了先进的ADCP、电波流速仪、侧扫雷达等监测感知设备。无人机和无人船则成为了跨河作业的得力助手,它们在低、中、高不同水位级下,根据控制中心的指令,自动调整测验方式,确保数据的准确性和全面性。
为了实现这一高效、智能的监测体系,桂花水文站还配套建设了智慧大脑测控中心、船坞升降机、无人机巢等设施。这些设施不仅实现了无人船、无人机的自动巡测和回收充电,更为低、中、高水及超标准洪水全变幅全自动测报难题提供了解决方案,实现了“全要素、全量程、全自动、全天候”的无人测报。
桂花水文站的船、机联动全变幅测报技术,适用于水深0.5米以上的河道水文监测。通过多设备协同和智能化管理,这一技术有效弥补了传统测流方式在效率、安全性和全变幅覆盖上的不足,开创了高效、智能、安全的水文监测新局面。遂宁水文水资源勘测中心的相关负责人表示,桂花水文站已试运行半年,百余次自动测流验证了其可靠性,数据有效率达95%以上,展现了其在行业内的典型示范意义。