鬧龍河水庫工程水文自動測報系統

孫宇群，黃海玲

(1.北安市水務局，黑龍江北安164000;2.北安市通北鎮農村經濟技術服務中心，黑龍江北安164000)

1 流域及工程概況

鬧龍河發源于小興安嶺南麓松嫩平原過渡地帶的低山丘陵區。鬧龍河流域屬大陸性季風氣候，季節變化明顯，冷熱懸殊，冬季寒冷干燥，夏季溫熱多雨，春季多風少雨易干旱，秋季降溫迅速多早霜，多年平均降雨量558.1 mm，降水量年內分配不均，主要集中在6～9月，占全年降水量的70%左右。多年平均蒸發量646.7 mm。

鬧龍河水庫壩址位于鬧龍河下游，北安市東8 km。壩址以上集水面積349.3 km2，占鬧龍河流域總面積的91.4%。鬧龍河水庫總庫容9 660萬m3，調洪庫容6 700萬m3，是一座以供水、防洪為主的綜合利用的中型水庫。

2 水文自動測報系統建設的必要性

鬧龍河水庫上游流域形狀呈狹長型，支流多且分布均勻。洪水主要由暴雨形成，河道比降較大，洪水來勢急，起漲時間短，洪水歷時一般為5～7 d;下游受河道地形及烏裕爾河回水頂托影響，洪水比降變緩流速減小，一次洪水歷時10～15 d。洪水預見期較短，給防洪和供水優化調度帶來較大難度。鬧龍河水庫下游保護綏北公路、濱北鐵路和我市與克東5個村屯、2 000 hm2農田，水庫對烏裕爾河中上游防洪效益顯著，可將20 a一遇洪峰流量212 m3/s削減為130 m3/s，可將1 000 a一遇洪峰流量748 m3/s削減為530 m3/s，鬧龍河水庫是我省納入全國防洪重點中型水庫之一，防洪任務繁重。流域內現狀無水文、水位、雨量站，無法預測洪水。而水文自動測報系統能自動采集雨量、水位等信息，存儲容量一般為90 d、180 d、360 d的信息量，并留有15～30 d的富余量，能將采集到的水文數據快速傳輸到中心站。中心站具備實時數據接收、處理和對測站監控的功能，自動完成不同方案預報。因此，為確保水庫的安全運行和調度運用，建立水文自動測報系統非常必要。

3 遙測站網布設

水雨情測報系統工作的重要前提是合理布設遙測站網，它關系到測報系統的規模、體制、傳輸方式和軟件水平。站網布設原則:①以滿足控制測區水、雨情變化和預報、調度為目標;②為控制流域內暴雨變化梯度，中上游應多設遙測雨量站，可不設水文站;③所設代表性雨量站，既滿足通信要求、又能取得代表性較好的降水資料;④無人值守、委托管理的遙測站，盡可能設在靠近居民點、交通方便、便于維護看管的地點。

本系統共設1個中心站、1個水文站、3個水位站、4個遙測雨量站。遙測雨量站平均每站控制約70 km2。水位站設在壩上1處，觀測庫區水位兼測雨量，應設在不受水庫泄流影響的地段。水庫上游支流水位站，設在水庫回水末端的路橋附近，可通過水位流量觀測，建立關系曲線，推算來水量。水文站設在壩下泄洪渠平穩水流段上，負責出庫水量、壩下河道水位、蒸發等水文氣象觀測，中心站設在鬧龍河水庫管理處，負責系統的資料收集、整理、報汛和管理，另外中心站具有遙控各雨量站、水文站、水位站的數據傳輸功能。詳見表1。

表1 鬧龍河水庫水文自動測報系統站點布設一覽表

4 設備配置及軟件功能

測報系統設備包括傳感器、通信設備、遙測終端機、前置通信控制機、計算機及其外設等主要設備，以及電源、避雷裝置和用于系統安裝、調試、維修的多功能測試儀等輔助裝置。

軟件功能是:①數據處理系統應能完成對收到的遙測數據進行接收、校驗、存儲，編制水文圖表，以及實現預報、調度作業，向上級和外系統發送數據等功能。②應用軟件的主要功能是進行數據整理、洪水預報、洪水調節計算、數據庫管理及水務計算等。它包括數據管理軟件、存儲和輸出軟件、水文預報軟件、洪水調節計算軟件、水務計算軟件、多媒體軟件和向上級管理部門提供水情信息及成果的通信軟件等。測報系統科學合理配置設備，中心站實時進行數據處理，有效發揮軟件功能，完成系統自動測報任務。

5 測報系統土建工程的確定

測站站址選擇滿足水文信息的需要、滿足通信條件，還要考慮交通條件。測站土建工程的設計標準:水庫壩上遙測水位站量程從死水位至校核洪水位;壩下水位站量程從最低水位至校核洪水最大泄量對應的水位;河道遙測水位站量程為從水位觀測期間河流最低水位至堤防高;無堤防的河道遙測水位(水文)站，按照遙測站的重要程度，可選擇從水位觀測期間的最低水位至高于50～100 a一遇的洪水位。測站土建工程的高程系統應與所在水庫工程的高程系統一致。

測站站房要求堅固，其基礎應在凍土層以下，并做到防盜、防雷、防凍、防震、防雨水浸入。站房采用環形均衡電位地網，接地電阻＜4Ω，設備地網和避雷地網分開建設，兩地網相距5 m以上，遙測雨量站采用金屬筒式結構。

6 鬧龍河水庫水文自動測報系統方案實施效果

6.1 遙測站網布局合理

①鬧龍河水庫壩址以上雨量站平均站網密度為70 km2/站，可基本滿足雨量計算要求;②雨量站控制高程在260～335 m，可滿足對山區、半山區雨情控制要求;③各遙測雨站控制范圍相對合理，交通通信條件較好，各主要支流上都設有雨量站控制，滿足觀測流域內水、雨情變化要求。本次布設的遙測站網布局合理，代表性較好。

6.2 組網方案優化

鬧龍河水庫水文自動測報系統的通信采用無線移動通信(GSM)，能充分利用現有資源及當今通信及網絡技術的發展成果，建成后便于運行管理，保證本系統信息流暢、有效和實用。具有覆蓋面廣、網絡能力強、通信費用低、不受地域限制、數據實時性高等優點。

6.3 測報系統適應性強

系統設計采用自報式體系，自動向中心站發送信息的工作方式。系統中的遙測站按設定的時間間隔或當被測參數發生一個規定量值變化時，自動向中心站發送數據，數據接收端設備始終處于值守狀態。

本測報系統建立后可實時準確提供水庫上游干支流以及區間的水雨情信息，實現對壩址以上流域水雨情信息的及時采集和預報，使遙測和遙控水情技術在鬧龍河水庫防洪調度、水資源合理利用上發揮先導作用，顯示了以往水文信息采集、傳輸、處理手段所不可比擬的優越性，為水庫控制運用、安全度汛和下游防洪提供了信息保障。

［1］ 黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省北安市鬧龍河水庫工程水文自動測報系統及大壩安全監測系統設計報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計院，2009.