水位水量測報系統在鹽龍湖工程中的應用

水位水量測報系統在鹽龍湖工程中的應用

項鵬海

(上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海200232)

【摘要】2013年，江蘇省鹽龍湖工程大膽嘗試將水位水量測報系統運用于生態凈化工程中，精確地掌握水位、流量等，從而實現生態凈化系統的最佳凈化效果及水力調度工況，該項措施在國內尚屬首次。本文梳理了水位水量測報系統在鹽龍湖生態凈化工程中的運用方式及方法，為今后類似工程的科學化管理提供新思路。

【關鍵詞】鹽龍湖； 水位水量測報； 飲用水源； 生態凈化工程

中圖分類號：TV12文獻標志碼： B

Application of Water Level and Water Volume Forecasting System in

Yanlong Lake Project

XIANG Peng-hai

(ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Abstract：In 2013, Jiangsu Yanlong Lake Project boldly attempted to apply water level and water volume forecasting system in water ecological purification system project. Water level, flow capacity, etc. can be accurately mastered, thereby realizing the best purification effect and water dispatch condition of ecological purification system. The measure is the first in China. In the paper, application mode and method of water level and water volume forecasting system in Yanlong Lake ecological purification project are described, thereby providing new idea for scientific management in similar projects in the future.

Keywords：Yanlong Lake; water level and water volume forecasting; source of drinking water; ecological purification project

隨著現代電子技術、傳感技術、通信技術和計算機技術的發展，水文監測技術自動化也得到迅速發展[1]。在水文監測系統中，常常需要對眾多的水位點進行實時監測，大部分監測數據需要實時發送到管理中心進行處理。由于監測點分散，分布范圍廣，通過GPRS無線網絡進行數據傳輸，成為水文部門選擇的通信手段之一[2]。

目前，水位水量測報系統的應用對象一般是大江大河、蓄能水庫等，目的是為了準確測報水文參數，為洪澇災害的預測提供基礎數據。2013年，江蘇省鹽龍

湖工程大膽嘗試將水位水量測報系統運用于生態凈化工程中，通過精確地掌握水位、流量等，從而實現生態凈化系統的最佳凈化效果及水力工況調度，該項措施在國內應用尚屬首次。

1項目背景

鹽城市區飲用水源生態凈化工程(鹽龍湖)位于鹽都區龍岡鎮境內，蟒蛇河南岸，東側以通岡河為界，西南側以朱瀝溝及東渦河為界。工程占地222.8hm2，由Ⅰ預處理區、Ⅱ生態濕地凈化區及Ⅲ深度凈化區三個區塊組成，同時包括堤防、泵站、涵閘、渠道、跌水堰及管理區等。設計供水規模60萬m3/d，總庫容500萬m3，有效庫容460萬m3[3]。

鹽龍湖工程采用強化預處理+人工生態濕地為主的工藝凈化河道原水，使不達標的原水經過生態凈化后穩定達到地表Ⅱ～Ⅲ類水質標準。然而，生態系統的凈化效果有其復雜的機理，水力停留時間、水力負荷等參數的波動都會使生態凈化的效果產生變化。為了精確地掌握生態凈化系統中的關鍵水文參數，科學合理地調度水位水量，2013年, 鹽龍湖工程建設處成功地將水位水量測報系統應用在了鹽龍湖生態凈化系統中, 并通過了專家評比驗收, 測量結果穩定可靠, 滿足精度要求。

2水位水量測報系統的功能及特點

自動測報系統采用最新微控制器、電源管理模塊以及全新的設計理念，設計的低功耗遙測終端機，可廣泛應用在河道、水庫等工程的水位、流量等指標的測量中。

2.1水位流量自動測報系統遙測站主要功能特點

a.能進行24h連續在線監測，水位及流量監測信息采用定時自報、事件自報或召測工作方式。每日監測次數和工作方式可進行本地及遠程設置。

b.能自動采集到激光水位計1mm的水位變化值和1.0mm的降雨量；水位采樣間隔可編程設置，并具有數字濾波功能。

c.水位水量自動監測站所采集的數據通過ZIGBEE2.4G無線通信網絡傳輸到中心站。

d.配置大容量存儲模塊，存儲容量為4Mb。數據可以到測站用便攜機讀取, 也可以通過遙測信道遠程讀取。

e.具有定時工況報告、低電壓報警、掉電保護以及自動復位等自維護功能。

f.通過置數鍵盤現場顯示測量參數和設備運行狀態。

g.有現地、遠程參數配置功能。

h.水位及流量監測站能支持ZIGBEE2.4G無線通信對系統的配置參數進行讀取或修改,參數至少包括：定時自報時段值、目的地址、雨量、水位、報閾值等。

i.應能在雷電、暴雨、停電的惡劣條件下正常工作。

j.遠程控制，無人值守。

k.可嵌入各種渠道類型的流量計算參數或水位流量關系曲線。

l.具有高可靠性、密封、強度高、三防處理、抗腐蝕、內部安裝牢固、無外部引線等特點，適合野外無人環境應用。

m.特低功耗，無需外部供電，采樣時間短，非采樣時功耗極低。

n.內置實時時鐘，可以準確記錄采樣時刻的時間。

o.儀表內配有大容量的數據存儲器，對采樣數據進行長久保存。將所有設置的參數保存在自身的芯片內，可掉電保存。

2.2水位流量自動測報系統中心站主要功能特點

a.能實時接收系統內各水位及流量監測站發送的信息，完成一次所屬監測站數據采集的時間不超過1s。

b.對原始數據進行合理分析、排錯，并分類存入實時數據庫和運行檔案數據庫。

c.對突出點進行甄別剔除功能。

d.可監控遙測站工作狀態，包括時鐘校準等運行參數及電壓報警等。

e.有實時信息查詢、維護、備份數據的功能。

f.中心站數據接收處理系統將收集的水位、流量、閘門開度等數據錄入公用、統一的數據庫供綜合自動化管理系統查詢和調用。

g.中心站通過以太網經已有自動化系統直接采集23孔閘門的閘門開度，實時顯示，并通過閘門前后水位差實時計算出各孔閘門過閘流量，錄入數據庫。

h.在中心站上以動態的畫面在鹽龍湖水庫的GIS地理圖上實時顯示各個區域的水位、各個閘門(共23孔)的過閘流量、水庫的總進水和總出水量。

i.水位、流量和水量的月、年統計表格輸出功能。

j.為鹽龍湖水庫水處理提供數據支撐，并為水位和閘門提供調度預案服務。

3水位水量測報系統在鹽龍湖工程中的運用情況

3.1建設內容

鹽城市區飲用水源生態凈化工程(鹽龍湖)水位水量自動測報系統設備采購與安裝工程措施項目的建設任務就是在鹽龍湖建設流量監測系統、水位監測系統、閘門開度監測系統，主要建設內容包括：

水庫水情自動測報系統建設規模為1∶45，中心站1個，用來管理區中控室。遙測站45個，其中1個在線流量站、21個水位站、5個閘門開度自動測量站、水位閘門開度自動測量一體站18個。通過測量閘門上下游水位和閘門開高，實時計算過閘流量。數據傳輸采用無線電通信方式。系統中所收集的水位、流量、閘門開度數據進入公用、統一的數據庫，水位、流量、閘門開度信息供綜合自動化管理系統查詢和調用。詳見下表。

鹽龍湖水位水量自動測報系統站網及建設情況一覽表

續表

3.2系統結構

水位流量監測站主要設備包括：激光水位計、在線流量計、通信模塊、遙測終端機和中心站計算機及軟件。水位、閘位和流量站的實時信息通過ZIGBEE2.4G無線通信設備發送到中心站計算機中。詳見圖1，下頁圖2。

圖1　水位及流量測站位置

圖2　水位水量綜合信息管理系統的登錄界面

4水位水量測報系統作用分析

a.測量各區水位，共設39個水位測站。?預處理區1個，設計水深2m；?挺水植物區東西兩組A、B、C區，共27個，灘面設計水深0.3～0.5m，渠道最大水深2m；?沉水植物區1個，設計水深1.2～2.0m；?深度凈化區10個，設計水深5.2m。可以隨時掌握各區的水位變化情況，并作相應的處理。

b.測量各閘門開度情況。共設23個閘門開度自動測量站，其中配水渠道上管道蝶閥18個，生態濕地凈化區到深度凈化區的螺桿閘門5個，通過測量可實時反映不同閘門的開度情況。

c.測量重要節點的流量。共設24個在線流量測量站：?挺水植物區配水渠道起端設置1個在線流量測站，可實時反映工程的處理流量，即水泵的取水規模；?在配水渠道18個進水閘門上設置上下游水位站和閘門開度儀進行流量推算，實時反映進入各凈化單元的流量；?在深度凈化區5個進水閘門處設置上下游水位站和閘門開度儀進行流量推算，實時反映不同閘門進入該區的流量。

5結語

水位水量測報系統可以將鹽龍湖各功能區的水文條件通過無線傳輸技術輸送到鹽龍湖監控管理室的大屏上，使工作人員足不出戶即可準確掌握水情變化情況，信息及時可靠。該系統成功運行于鹽龍湖工程，可總結如下經驗：

a.由于水位水量測報系統涉及到通信、計算機網絡基本建設、管理等方方面面，系統科技含量高，在建設及管理過程中更要注重人才培養，這是工程良性運行、發揮作用的基礎。

b.為了充分發揮已建工程的作用，為水位水量自動測報系統提供信息保障，建議：由于該系統采用了在線流量測量設備、高精度的激光水位計/閘位計，2.4G的無線通信方案，屬先進的高科技設備，試運行期間施工單位有專人維護，建設單位須跟進學習，加強溝通，待竣工驗收后，能夠做到自行維護并及時解決運行中的實際問題，以滿足系統正常運行的需要。

參考文獻

[1]孫晶晶.新型遠程無線水位測報系統的研制[J]. 水利水電技術,2011,42(8):90-91.

[2]洪翠，楊耿杰，郭謀發. 微機型無線水位遙測裝置設計[J].閩江學院學報，2007(5) : 72-75.

[3]上海勘測設計研究院. 鹽城市市區飲用水水源地(鹽龍湖)工程初步設計報告[R].2011.