龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)技術研究

高 峰，張建國，劉 恒

(1.遼寧省水利水電科學研究院，沈陽110003;2.沈陽市渾河治理中心，沈陽110011)

龍灣水庫位于饒陽河水系東沙河西支流上，始建于1958年，是一座以防洪灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。壩址以上流域面積321 km2，壩址區(qū)屬北溫帶大陸性季風氣候，四季分明，寒暖、干濕變化明顯。多年平均降水量515.4 mm、蒸發(fā)量1 460 ～2 110 mm［1］。歷經(jīng)50 a，水庫原水文遙測設備已嚴重破損，系統(tǒng)近于癱瘓，無法滿足水庫水文預報及水情調度要求。本系統(tǒng)的建設，提高水文信息測報和傳輸?shù)募皶r性、可靠性及處理突發(fā)事件的反應能力，增強來水、需水的水文實時預報性能，為水庫防汛調度、安全穩(wěn)定運行提供保障。

1 系統(tǒng)概要

水文遙測系統(tǒng)是借助應用通信、計算機和網(wǎng)絡等技術，完成流域或測區(qū)內固定及移動站點的降雨量、蒸發(fā)量、水位、流量、含沙量、潮位、風向、風速和水質等水文氣象要素，以及閘門開度等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、和處理的信息系統(tǒng)［2］。龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)通過終端采集設備，采集流域內水文遙測數(shù)據(jù)，借助超短波(水利專用頻段)傳輸至中心站，進行雨量、庫水位的分析、研究后，實現(xiàn)資料整編和水文預報、調度等功能。

2 系統(tǒng)組成

根據(jù)龍灣水庫庫區(qū)、庫容較小，壩址以上流域面積的地形、地貌特征等流域現(xiàn)狀，系統(tǒng)設中心站1處、雨量站2處、庫區(qū)水文站1處;系統(tǒng)通訊采用超短波。

3 遙測站布設

本系統(tǒng)遙測站網(wǎng)布設遵循科學合理，經(jīng)濟可行的基本原則。使采集的實時信息有代表性，在站點建設和維護方面，以較少的站點能夠獲得足夠的信息，取得較好的預報效益，滿足水庫洪水預報調度的要求，為水庫防汛調度服務。經(jīng)優(yōu)化后遙測雨量站均勻的分布在流域上，站網(wǎng)密度比較合理，也能達到規(guī)范的要求，站網(wǎng)密度統(tǒng)計見表1。

在龍灣水庫壩區(qū)建立庫區(qū)水庫站和中心站，分別在靠邊屯和黑帝廟建設雨量遙測站，準確掌握水情信息。龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)站點分布分別見表1和圖1。

表1 水文遙測系統(tǒng)測點分布表

4 遙測站

4.1 遙測站組成

遙測站由遙測終端機、天線、饋線、避雷器、超短波電臺、功率放大器、太陽能電池板、蓄電池、水位傳感器、雨量傳感器等組成。遙測站硬件框圖見圖2。

4.2 遙測站工作制式

遙測站的工作制式分為自報式和應答式。自報式:遙測站根據(jù)預制的報訊時間制定正點向中心站發(fā)送信息或根據(jù)遙測參數(shù)的變化而自動隨機地向中心站發(fā)送信息的系統(tǒng)工作方式［3］，該系統(tǒng)的遙測站只具備主動發(fā)送信息的功能，無信號接收裝置。因此數(shù)據(jù)通信信息是單向的。應答式:遙測站按照中心站命令發(fā)送采集信息的系統(tǒng)工作方式。它是“查詢～應答”方式的簡稱，系統(tǒng)遙測站和中心站均具備接受和發(fā)送信息或指令的雙向功能，所以數(shù)據(jù)通信信道是雙向的［4］。根據(jù)水庫現(xiàn)狀本系統(tǒng)采用自報式;每降雨1 mm，遙測終端機觸發(fā)上電1次，遙測站向中心站發(fā)送1次雨量數(shù)據(jù)。自報式工作制式框圖見圖3。

圖1 龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)測點平面布置

圖2 遙測站硬件框圖

圖3 自報式工作制式框圖

5 中心站

5.1 中心站組成

中心站:本系統(tǒng)中心站設在龍灣水庫管理局水情調度中心。主要設備為1臺計算機和1臺前置接收機;中心通過無線超短波信道接收由各測站發(fā)來的雨量和水位數(shù)據(jù)。中心站另配備有HP激光打印機、易事達電源避雷器、愛伯樂交流凈化穩(wěn)壓UPS電源等設備。

5.2 中心站功能

6 結語

水文遙測系統(tǒng)是一項十分重要的非工程措施，它對水庫的防洪、水文預報、水情調度起著舉足輕重作用。龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)于2005年3月開工，6月初系統(tǒng)建設完成并投入試運行，經(jīng)過3 a多的汛期的使用，證明該系統(tǒng)能及時、準確地收集水庫流域的水文信息，做出較為準確的水文預報，具有一定的預見性，為龍灣水庫防洪和水情調度提供了科學、可靠的依據(jù)，從而提高了水庫的工作效率。

［1］馬傳波.龍灣水庫自動化系統(tǒng)工程設計工作報告［R］.沈陽:遼寧省水利水電科學研究院，2005.

［2］張振云，唐鎮(zhèn)松，姚永熙.水文自動測報系統(tǒng)應用技術［M］.中國水利水電出版社，2005.

［3］劉雅鳴，等.水利技術標準匯編［R］.北京:中國水利水電出版社，2002.

［4］金建樂，周濤.超短波水情自動測報系統(tǒng)常見故障分析與處理［J］. 水電自動化與大壩監(jiān)測，2005，29(5):76 －78.