大慶地區水情測報系統的設計剖析

曹清海，劉 飛，苗春雨

(1.大慶市東湖水廠，黑龍江大慶163311;2.黑龍江省水利第一工程處，黑龍江富裕161200)

大慶地區是我國重要石油、石化工業基地，自1956年發現油田以來，為我國的社會經濟發展做出了巨大的貢獻。目前，大慶已成為我國的重要的石油、石化工業基地，被列為全省重點防洪區。大慶地區是無天然河流屬安達閉流區，成為省水文資料空白區。由于水文情勢復雜，一直未建立區域水文代表站，水利工程和其他國民經濟建設缺乏必要的水文資料，規劃設計依據不足，為了提高工程規劃的設計質量和對現有的工程規模進行校核，因此迫切需要建設防洪工程水文自動測報系統。

1 目前已建成水文自動測報系統

1.1 明青坡地水文自動測報系統

明青坡地是該流域暴雨洪水多發區，1999年大慶防洪指揮部在其216 km2的流域上建設水文自動測報系統，建設規模為1個中心站、1個中繼站和21個遙測站，目前系統運行良好，可收集該地區雨情信息。

1.2 安肇新河滯洪區水文監測工程

1997年，大慶防洪工程指揮部在大慶地區安肇新河滯洪區共布設了9處水文觀測站和7處水位觀測站，采用人工水情觀測，通過話路方式傳輸到調度中心。

1.3 安肇新河水情、工情信息傳輸工程

大慶地區安肇新河4個管理所和24個管理站采用900兆無線超短波方式通信，同時4個管理所與調度中心采用計算機對點數據傳輸方式。

1.4 調度中心工程

調度中心位于大慶防洪工程指揮部。調度中心工程包括調度中心的計算機網絡設備和會商中心的會商顯示系統，調度中心以局域網為核心，服務器和工作站完成水情、工情信息的處理，洪水預報和滯洪區聯合調度方案，通過會商顯示系統為領導防洪決策提供科學方案。

1.5 應用軟件工程

防洪工程自動化調度系統應用軟件包括:水情譯電、防洪綜合數據庫、防汛信息查詢、防洪會商、洪水預報和滯洪區調度等內容。

2 目前自動遙測系統存在的問題

1)雙陽河流域是大慶地區主要洪水來源之一。1996年建成雙陽河洪水控制工程，但與其配套水文測報系統尚未建立，不能有效地進行雙陽河洪水控制工程和下游西支的防洪調度。

2)安肇新河流域地勢低洼，泡沼密布，大水庫互相連通，形成汪洋一片。目前該區已經布設了9處水文站和7處水位觀測站，采用人工水情觀測，通過話路方式傳輸到調度中心，由于委托工情管理員觀測，觀測精度低，大水時得不到實時水情，水情傳輸時效性差。

3)安肇新河滯洪區洪水調度由于情況復雜、資料不充分，做的深度不夠，需要進一步加以補充和完善。

3 水情自動測報系統的規劃

安肇新河流域由于地勢平坦，排泄不暢，暴雨后，極易形成洪澇災害，給大慶市石油生產和社會經濟建設帶來很大的危害。安肇新河泡沼眾多，大水時泡沼之間相互串通，四處漫流，水文情勢非常復雜。目前安肇新河水文監測方面的采集和傳輸的手段十分落后，采用人工水情觀測，信息話路傳輸。針對以上，委托黑龍江省水利水電勘測設計研究院對大慶地區防洪工程的水情自動化測報系統進行重新規劃。

3.1 系統組網

安肇新河防洪工程水情自動測報系統是在現有水情站網和信息資源的基礎上進行的。站網布設方案為:1∶1∶9∶8，即:1處調度中心(大慶)、1處中繼站(大同管理所)、9處水文站、8處水位站。安肇新河防洪工程水情自動測報系統站網布設見圖1，在站網規劃的基礎上，確定系統組網方案。

圖1 安肇新河水情采集與傳輸組網方案示意圖

3.2 電路設計

安肇新河水情自動測報系統總體方案為:水位雨量采用自動遙測，流量采用巡測方式，流量信息通過人工置數的方式傳輸。系統通信方式采用超短波、傳輸頻段采用國家規定的水文遙測頻段(228.800 MHZ)，傳輸體制采用自動式傳輸體制。電波傳播損耗預測及電測、電路設計模式試過用于固定通訊電波傳播損耗預測模式。這種模式是根據菲尼爾繞射原理論獲得的尖峰和多峰繞射計算電路損耗的模式，雙陽河水庫水文自動測報系統，電路設計計算繁育根據地形剖面圖分析論證來選定峰繞射模式進行預測的。這種模式中天線高度變化對路徑損耗的影響隱含在距離內，這種模式適合任何天線高度。

3.3 設施設備配置

3.3.1 水位遙測站

水位遙測站遙測項目包括水位和雨量。水位遙測站設施設備配置標準和數量與雙陽河流域水位遙測站配置相同，單個站配置情況見表1。

表1 安肇新河水位遙測站設施設備配置表

3.3.2 水文站

安肇新河為人工開挖河流，河道坡降小，水位漲落緩慢，一次洪水過程可以采用巡測方式從上游測到下游，因此，安肇新河測流采用巡測方式，巡測基地設在大慶防洪工程調度中心。安肇新河目前已有9處水文站，本次規劃增加一輛巡測車和一艘機動測艇，補充一些必要的測流設備;測流設備盡可能利用現有的橋梁，無橋梁建簡易手搖纜道，單站配置情況見表2。

表2 安肇新河水文站設施設備配置表

3.3.3 中繼站

大同離大慶調度中心相距66 km。需建設一級中繼站，中繼站通信設施利用工程管理站的現有65m通信塔，但需要配備中繼設備，配備標準同雙陽河流域中繼站。

3.3.4 調度中心

調度中心利用現有通信設備和網絡資源，不再增加任何設備，但需補充和完善信息管理與決策支持軟件。

4 結束語

大慶地區防洪工程水情自動測報系統是集防洪、灌溉于一體的綜合管理系統。全面、快速、準確地收集全流域雨情、水情，采用先進技術手段將信息傳輸到防洪調度中心，經過自動化處理做出的洪水預報方案，為單個滯洪區洪水調度和多個滯洪區串、并聯調度，提出優化方案為大秦地區防洪決策提供科學依據。

［1］ 黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省大慶地區防洪工程(一期工程)初步設計報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2010.