水情遙測系統在水庫科學調度中的應用

張 鴻，王 東，王 弛

(1. 遼寧省水文水資源勘測局 撫順分局，遼寧 撫順113015; 2. 遼寧省水文水資源勘測局，沈陽110003;3. 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧 遼陽111000)

1 水庫及水情自動化遙測系統基本情況

葫蘆島市有4 座大型水庫。分別是烏金塘水庫、宮山咀水庫、大風口水庫和龍屯水庫。烏金塘水庫位于遼寧省葫蘆島市區西北35 km 處烏金塘村附近，因地下蘊藏煤炭而得名。水庫位于山地一片寬闊河谷，屬于攔蓄女兒河中游河段而成，水面面積12 km2。蓄水量＞1 億m3，為葫蘆島市區和南票區主要水源，對女兒河下游區域特別是錦州市區和葫蘆島市區具有重要的防洪抗旱保障作用;宮山咀水庫位于遼寧省建昌縣宮山咀鄉( 合鄉并鎮后，現在屬牤牛營子鄉) ，是一座防洪、灌溉、發電、養龜、旅游等綜合利用的大Ⅱ型水庫，水積蓄量1．2 億m3，綿延9 km。庫區兩岸奇峰突兀，怪石嶙峋。水庫的建筑物工程由大壩、溢洪道、輸水洞、電站和引水建筑物等5 部分組成，大壩有主副壩各1 座，大風口水庫位于葫蘆島市綏中縣城西北40 km 處，石河中游，面積約26 km2。因源湖可見一座巍巍聳立的世石，酷似一位遠眺將軍而得名。湖區周圍群山環繞，煙波浩渺，水波蕩漾。大風口水庫工程為Ⅱ等工程，龍屯水庫位于遼寧省綏中縣王寶河中游，是一座以防洪為主及灌溉養魚的綜合性水庫。目前4 座水庫全部安裝了水情自動化遙測系統，在汛期獲得了可靠數據，為水庫安全度汛和優化調度提供了可靠的信息保障，發揮了重要作用。

2 水情自動化遙測系統的重要作用

在水庫防汛調度中，水文水情信息是防洪調度與決策的依據。傳統的水文水情采集方法是用人工進行觀測，使用電話、電報傳遞，一次降水水文水情信息，往上需要幾個h 甚至十幾個h 才能傳到水庫調度中心。這種方法觀測，手段原始，觀測精度人為精度誤差較大，同時，這種原始觀測方法，在洪汛期觀測人員不安全因素較多。隨著科技的發展與進步，遙測系統能夠有效地解決上述問題，且能夠從根本上解決困繞水庫防汛與控制調度通訊不暢的問題。

3 水情自動化測報系統組成及運行概況

3．1 水情自動化測報系統組成

水情自動化測報系統由控制中心站、遙感傳遞中繼站、遙測站( 雨量站、水位雨量站) 組成?？刂浦行恼静贾迷谒畮煺{度中心，匯集遙測站采集的水文信息、數據。中繼站布設在能保證通訊暢通的高地;遙測站網的布設要能夠滿足防洪所需信息的采集和水庫安全的要求。

3．2 系統運行情況

在葫蘆島市4 座大型水庫中，首先于1996年汛前在烏金塘水庫安裝了水情自動化測報系統，在試運行取得良好效果后，于1997年汛前余下的3 座大型水庫( 宮山咀水庫、大風口水庫、龍屯水庫) 也安裝了水情自動化遙測系統，并在汛期進行了試運行。4 座大型水庫的水情遙測系統，共設控制中心站4個，遙測站18個，中繼站4個。

水情自動化測報系統，經多年正式運行實際測試，各項指標均滿足或高于精度規定值。多年平均系統運行暢通率達到99%(規定值為95%);多年平均系統年故障次數:4個中心站1 次，4個中繼站2 次，18個遙測站4 次，其中，在1998年中心站、中繼站達到無故障，遙測站只有2 次;多年平均系統誤碼率為0．01(規定值為1%);多年平均數據接收成功率達到了99．6%。

4 水情遙測系統與科學調洪

4．1 采集水文數據

水庫在汛期要做到科學調洪和防洪，首要的是及時準確地采集各種水文水情數據，它是防洪調度的基本依據。而水情自動化測報系統的應用，改變了原始落后的測報手段，使各種水情數據通過遙測設備及時快速的傳遞到控制中心，大大提高了水文信息的時效和精度，從而為科學調洪和選定防洪預案，提供了科學的理論依據。

4．2 建立預報調洪計算機模型

科學調洪，在準確匯集水文信息的同時，必須建立適用各庫自身情況的預報調洪計算機模型，即產流、匯流計算方法和調洪演算方法，匯編軟件程序，輸入微機。根據建立起的預報調洪模型和遙測系統傳遞的水情數據，利用微機進行處理，就能夠快速、準確、科學的預報出產流、匯流、洪峰流量、入庫時間、洪水總量。并且，可預測出不同調洪狀態下的最大泄量、最高庫水位等數據，為選擇啟動防洪預案提供科學依據。

4．3 科學調洪

在保證水庫工程安全的前提下，要兼顧上游、下游利益和滿足95%保證率的城市工業用水和生活用水。首先，要預留庫容，一般控制在汛限水位以下。在確定時，應根據控制流域內遙測系統提供的水情數據，通過該水庫的預報調洪模型軟件所計算出的產流、匯流、洪峰流量、入庫時間、洪水總量及不同調洪狀態下的最大泄量、最高庫水位等數據，對汛前水位進行適度調整，達到預騰空庫容適度，汛后回蓄恰當，以使水庫在發揮防汛效益的同時，確保汛期及汛后經濟效益最大。其次，要按安全泄流量進行泄洪。在確保水庫工程安全的前提下，力保沿河兩岸農村及企業不受災。同時，應根據整個流域防汛調度要求，為下游河道及城市防洪進行錯峰調洪。

5 應用遙測系統科學調洪的綜合評價

5．1 提供了迅速快捷高精度的水文數據

遙測系統科學調洪經多年的應用，取得了顯著的防洪減災效益和較高的經濟效益。首先，水情遙測系統為汛期水庫科學調洪迅速、快捷的提供了高精度的水文數據。在觀測精度上經過多個汛期系統接收雨量和人工觀測雨量的比較，發現同雨量筒布設在一起的站點數據，日雨量比較一致，同雨量筒布設不在一起的雨量有時有差別，但觀察系統報來數據，發現都是逐mm 增長。僅以1998年7月24日典型洪水為例，預報值與實際誤差情況如下: 最大入庫流量( m3/s) : 誤差4．2%;最高庫水位( m) : 誤差0．3‰; 最大泄洪流量( m3/s) :誤差3‰;最大泄洪流量( m3/s) : 誤差0．8%。該技術經實踐與專家鑒定，系統在數據精度方面是可靠的，減少了人工觀測誤差，保證了采集的水文信息的準確性。

5．2 解決了信息化中的難點問題

水情自動化測報系統的運作，解決了長期困繞著水庫防汛與控制調度通訊不暢的難題。沒上系統前，由于水庫上游通訊不暢，上游雨情不能及時地傳遞到水庫，一次降雨水文信息往往需要幾h，甚至十幾h 才能傳到水庫調度中心。應用遙測系統后，各雨量遙測站的雨量逐mm 直傳控制中心站，及時快捷，幾乎無時間差。水情自動測報系統的運作，從根本上改變了人工觀測的技術落后原始的觀測方法，極大地提高了工作效率和科技含量，解放了勞動生產力，同時也避免了人工觀測的不安全等因素。

5．3 創造了顯著的社會效益和經濟效益

各庫運用預報調洪模型軟件進行微機處理的科學調洪方法，預報準確精度高，能夠成功的削減洪峰和安全錯峰，極大地發揮了水庫防洪減災的社會與經濟效益。由于運用科學調洪預報值準確精度高，成功的削峰和安全錯峰，所以，在防洪調度上就爭得了主動權，改變了原來的被動防洪局面。因而，做到了防洪工作的有的放矢，減少或避免洪災損失。同時，可避免不必要的興師動眾，免除泄洪區民眾的恐懼心里與安全轉移等勞民傷財之苦。

運用科學調洪方法，在發揮水庫防洪減災的社會效益與經濟效益的同時，能極大地發揮其自身的興利效益。由于采用科學調洪方法，故而能從根本上解決預留庫容過大，泄量過大和水庫白丟水的問題，從而能夠最大限度地發揮水庫供水、發電、灌溉、養殖等綜合經濟效益。

6 結 語

在水庫防汛調度中，水文水情信息是防洪調度與決策的依據。葫蘆島市4 座水庫的水情自動化遙測技術及水情自動化測報系統的應用快速提供了水文數據，解決了信息化中的難點問題，為水庫安全度汛和優化調度提供了可靠的信息保障，顯著提高了社會效益( 防洪效益) 和經濟效益。我們將進一步提高水情自動化遙測技術及水情自動化測報系統功能，使水情遙測系統與葫蘆島市大型水庫實際情況更好地結合，讓水情遙測系統更好地發揮其作用。

［1］GB 17621—1998 大中型水電站水庫調度規范［S］．

［2］王宇航，高廣峰. 水情自動遙測系統在桃山水庫二期工程建設中的應用［J］. 黑龍江水利科技，2010(03) :105 －107.

［3］常玉泉. 宿鴨湖水庫水情遙測預報和調度系統的運用［J］. 河南水利與南水北調，2008(10) :22，24.

［4］楊勝勇. 水情遙測預報調度系統在城西水庫的應用［J］. 安徽水利水電職業技術學院學報，2008(03) :10 －12.