大伙房水庫水文自動測報系統改擴建工程設計

王麗敏，劉少松

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110003）

大伙房水庫位于遼寧省渾河干流上，水庫控制面積5437km2，占渾河流域面積的47.4%，水庫總庫容22.68億m3，是以防洪、灌溉、城市供水為主，兼顧發電和養魚等綜合利用的水利工程。工程于1954年正式開工，1958年8月竣工，1959年觀測設備安裝完畢。

1 系統工程現狀

大伙房水庫現有水文自動測報系統于1985年建設，是國內水文測報較早建設的項目之一，在抗御“95.7”特大暴雨洪水中發揮了巨大作用，經過十多年的運行，在技術和設備上都呈現整體老化、故障率高的狀態。大伙房及大沈區間流域總面積為7944km2，現有21個遙測雨量站，平均每380km2一個站，暴雨中心密度偏低，已經不能滿足洪水預報及調度系統要求。

系統現有通信方式為超短波，通過信道場強測試，有一半信道場強信號弱，并存在間歇性干擾。近年來，中繼站除煙筒山以外都遭受過雷擊，設備損壞嚴重，因此本系統無論是從技術上還是從設備上，都急需改造。

2 工程設計要點

2.1 站點增補

為了更好地控制暴雨的時空變化規律，提高預報精度，增補站點的基本原則：一是增加對暴雨中心的控制，二是對原系統內較大空白區的填補。據此原則根據大伙房水情測報自動化系統原有雨量站點的分布情況，結合人工雨量站點的分布及歷史資料積累，本次增設8個遙測雨量站，4個水位站。經過增補，流域內平均站網密度達到了274km2/站，社河、東洲河流域達到172km2/站和179km2/站，站點分布更趨合理。

完善后的站網共有遙測雨量站29個，大伙房水庫以上流域18個，大～沈區間11個，暴雨中心的東洲河以及社河的站網密度均高于其它地區，這種分布情況與暴雨洪水分布特點是相應的，基本上能控制暴雨的時空變化，是比較合理的。

2.2 通信方式設計

大伙房水庫水文自動測報系統大部分測站地處山區，交通不便，改擴建工程根據現有自動測報系統的現狀及前期對大伙房水庫水文自動測報系統站網場強測試結果，結合目前國內水文自動測報系統設備的功能，系統宜采用超短波、短信、衛星信道混合組網方式設計。經認真對比分析，大伙房組網方式方案產生的先決條件是：

1）原來不需經中繼站轉發、可以直接發至中心站的遙測站點，全部采用超短波信道進行通訊組網，這些站點為營盤、關門山、小寨、新太河雨量站；壩上、水電廠、支洞水位站；撫順、東洲、總出庫水文站等。如設中繼站，則5處中繼站也全部采用超短波方式，以上為單信道方式。

2）短信不通的地區（熬牛、于家卜、安家、峽河、占貝）以衛星信道為副信道，傲牛遙測站超短波信道達不到通信要求，故只能采用衛星信道單信道的方式。

3）其它測站采用超短波為主信道，短信為副信道的方式。

根據以上組網原則，大伙房水文測報自動化組網方式為：遙測站超短波單信道15套；中繼站超短波信道5套；遙測站超短波、短信雙信道17套；遙測站超短波、衛星雙信道4套；衛星單信道1套；中心站超短波、短信、衛星混合接收2套，其中1套為數據備份接收。

大伙房水庫水文測報自動化系統雙信道的組網方式，大大增加了系統信息采集的可靠性和安全性。

2.3 中繼站防雷防盜設計

本系統中繼站共有5座，中繼設備及通訊設備安裝在法拉第筒內，有中繼站房的中繼站法拉第筒安裝在站房內，沒有中繼站房的中繼站法拉第筒安裝在鐵塔上，使防盜問題得到有效解決。重建中繼站防雷接地系統，解決設備因遭雷擊而損壞問題。

3 系統實現功能

改擴建后系統具有以下功能：

1）能夠自動、實時地采集雨量、水位等數據，并通過超短波或短信或衛星信道將水情信息傳送到水庫信息管理中心站。

監測站每采集、處理一個經過濾波的水位值分辨率為l cm，實時采集降雨雨量，雨量的分辨率為1.0mm，當監測站滿足閾值、△T時，向水庫信息管理中心站發送水情數據。

2）各類監測站具有人工置數功能，能夠輸入由人工測量的雨量、水位、流速、流量、蒸發量等數據，以便向水庫信息管理中心站發送數據信息。

3）各類監測站具有向中心站發送本站運行狀態信息的功能。各類監測站發出的每一條信息，都自帶站點本身的地址碼和信息采集時刻標識，表明該信息的來源和采集時刻。

4）監測站的各種設備結構簡單、性能可靠及低功耗，并有防潮濕、無雨衰、防雷電、抗干擾、抗暴風等措施，所有監測站都能夠在無人值守的條件下長期連續正常工作。

測站設備工作環境應滿足：溫度，-35－+55℃；相對濕度不大于95%。

相關監測站要預留足夠的設備余量和軟硬件接口。

可現地人工設置站號、閾值、△T等參數。監測站數據采集精度應符合各相關規范要求：

1）雨量精度。自排水量不大于25mm，誤差為±1.0mm；自排水量大于25mm，允許誤差±4%；允許最大雨強8mm/min。

2）水位精度。當分辨率為1.0cm時，95%測點的允許誤差不超過土2cm，99%測點的允許誤差不超過土3cm；水位變率為0～40cm/min。

4 結語

大伙房水庫水文自動測報系統屬于大型系統，共41個測站，其中雨量站25個，水文站7個，水位站3個，中繼站5個，中心站1個。通過改擴建已解決了原系統中存在的全部問題。改擴建后本系統具有站網布設合理，遙測項目多，測站種類多，通訊方式多元化等特點，安裝采用了先進的筒式安裝結構，防雷性能更好，設備選擇成熟產品。經過1年試運行，本系統信道暢通，設備運行穩定可靠，工程實施過程中，設計單位與建設單位、監理單位、施工單位密切配合，根據施工現場具體情況，積極提出和采納合理化建議，系統滿足數據采集技術要求和通信系統技術要求，使水庫的防洪減災作用得到了充分的發揮和利用。

[1]SL61-2003，水文自動測報系統規范[S].

[2]DL/T5051-1996，水情自動測報系統設計規定[S].

[3]SL34-92，水文站網規劃技術導則[S].

[4]SL/T102-1995，水文自動測報系統設備基本技術條件[S].

[5]SL276-2002，水文基礎設施建設及技術裝備標準[S].