水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在山口水利樞紐工程中的應(yīng)用

杜 君

(五大連池市山口湖開發(fā)建設(shè)中心，黑龍江 五大連池 164100)

1 系統(tǒng)概況

1.1 流域概況

訥饃爾河是嫩江左側(cè)一級(jí)支流，發(fā)源于黑龍江省北部小興安嶺山脈，流經(jīng)德都、五大連池及訥河等市縣，于訥河市西南40km處匯入嫩江，河流全長569km，流域面積13945km2。

山口水利樞紐壩址以上流域?yàn)樵G饃爾河上游區(qū)，屬連綿起伏的山區(qū)，植被良好，支流眾多，河流坡度較大，洪水匯流快，水位上漲急劇，壩址以上匯流面積3745km2。

1.2 系統(tǒng)主要任務(wù)

山口水利樞紐位于黑龍江省五大連池市境內(nèi)的嫩江左岸支流訥饃爾河上游，距五大連池市約60km。該工程為大型工程，正常蓄水位313.00m，相應(yīng)庫容7.4億m3，大壩由混凝土芯墻堆石壩鑄成。山口水庫擔(dān)負(fù)著下游城市及農(nóng)田的防洪任務(wù)，因此需要有迅速可靠的報(bào)訊手段來保護(hù)大壩及下游城市農(nóng)田的安危及增加水庫的綜合利用效益。

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是一項(xiàng)高度融合了水文、遙感、電子、通信、傳感器、計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科為一體的新興技術(shù)手段，用于水文信息實(shí)時(shí)采集、傳送和處理，可以及時(shí)的為水情測(cè)報(bào)和預(yù)報(bào)、水資源合理調(diào)配和利用、防洪調(diào)度工作等發(fā)揮重要作用，是一項(xiàng)利國利民的重要技術(shù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是采用現(xiàn)代化的測(cè)量手段獲取水情信息，并將采集的水情信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、顯示、傳輸與記錄的綜合性系統(tǒng)。山口水利樞紐水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)主要任務(wù)是為山口水利樞紐提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的水文、降雨等水情訊息，掌握雨水情及水庫水位變化情況，并及時(shí)做出洪水預(yù)報(bào)，為水庫合理調(diào)度及下游城市、農(nóng)田防洪提供服務(wù)。

1.3 系統(tǒng)覆蓋范圍

山口水利樞紐水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的覆蓋范圍為嫩江左側(cè)支流訥饃爾河上游的山口水庫壩址以上流域，集水面積為3745km2，占訥饃爾河流域的26.9%。

經(jīng)過野外實(shí)地踏勘、理論計(jì)算，并結(jié)合山口水庫自身特點(diǎn)及地形特征，該系統(tǒng)設(shè)有1個(gè)中心站、9個(gè)遙測(cè)雨量站和1個(gè)遙測(cè)水位站，這11個(gè)站基本覆蓋整個(gè)流域，所采集到的數(shù)據(jù)很全面。

2 遙測(cè)站網(wǎng)布設(shè)

2.1 站網(wǎng)布設(shè)原則

遙測(cè)站網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)遵循科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行而又便于建站及管理維護(hù)的原則。根據(jù)山口水利樞紐壩址以上流域自然地理特性及現(xiàn)有水文、氣象站點(diǎn)條件，結(jié)合本流域的暴雨洪水特性和工程實(shí)際情況，經(jīng)過對(duì)本系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)布設(shè)站網(wǎng)的論證、查勘及電路測(cè)試等工作，確定本系統(tǒng)遙測(cè)站網(wǎng)由9個(gè)遙測(cè)雨量站和1個(gè)遙測(cè)水位站組成，站點(diǎn)分布范圍較廣，站網(wǎng)概況見表1。

2.2 系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由中心站(包括監(jiān)測(cè)站)，遙測(cè)站組成，是防洪和優(yōu)化調(diào)度的必要手段，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)通信方式的選擇，對(duì)于系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)具有重要的影響，通信方式的選擇不僅擔(dān)負(fù)著水情信息傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，而且合理地選擇水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信方式能夠提高該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，因此通信網(wǎng)及通信方式應(yīng)采用科學(xué)可靠、切合實(shí)際、經(jīng)濟(jì)合理的方式。

系統(tǒng)中心站設(shè)在山口水庫，山口水庫作為整個(gè)系統(tǒng)唯一的中心站，負(fù)責(zé)接受9個(gè)雨量站及1個(gè)水位雨量站轉(zhuǎn)發(fā)的信息；不僅是整個(gè)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的中樞，更有負(fù)責(zé)接收、處理數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)、輸出處理成果的作用，在整個(gè)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，。

雨量站是通信網(wǎng)的重要組成部分，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、選擇是確保水情數(shù)據(jù)能夠迅速、準(zhǔn)確傳遞，降低系統(tǒng)工程造價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。系統(tǒng)共有山口水庫壩上、幸福、28km檢查站、木溝河、小大慶、長水河16隊(duì)、衛(wèi)東林場(chǎng)、南北河、建設(shè)林場(chǎng)這9個(gè)雨量站，這9個(gè)雨量站的地理位置不同、分布較廣，這樣采集的數(shù)據(jù)更具全面性，更利于數(shù)據(jù)的分析及處理。

2.3 系統(tǒng)通信方式

在水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中采用的主要通信方式有：超短波通信、衛(wèi)星通信、短信(GSM,GPRS)通信、短波通信、手機(jī)卡流量通信等方式。結(jié)合山口水庫水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)及地區(qū)特有地形、站網(wǎng)等特點(diǎn)，本測(cè)報(bào)系統(tǒng)采用手機(jī)卡流量通信的方式。

相比較其他的通信方式，采用手機(jī)卡流量通信方式好處有以下幾點(diǎn)：①穩(wěn)定，不僅是價(jià)格的穩(wěn)定，信號(hào)也非常穩(wěn)定；②性能更強(qiáng)，抗震動(dòng)，接觸良好，耐高低溫，壽命更長，體積小，集成度高；③覆蓋范圍廣，全國區(qū)域都可使用；④安全可靠，專網(wǎng)專用，獨(dú)立網(wǎng)元，安全性高；⑤升級(jí)空間大，專門針對(duì)新興智能產(chǎn)業(yè)，在不同的領(lǐng)域，不同的行業(yè)可不斷升級(jí)，更有創(chuàng)新性；⑥專業(yè)管理平臺(tái)，自主管理；⑦資費(fèi)靈活，可以批量續(xù)費(fèi)，不需要排隊(duì)等流程等。綜合考慮水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的要求，手機(jī)卡流量通信方式更適合本系統(tǒng)。

2.4 系統(tǒng)通信線路儲(chǔ)備

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信線路信道質(zhì)量關(guān)鍵在于線路儲(chǔ)備，根據(jù)本系統(tǒng)通信組網(wǎng)各通信線路路徑損耗的理論計(jì)算及野外實(shí)地查勘電測(cè)成果，在充分考慮衰落儲(chǔ)備和干擾保護(hù)度的基礎(chǔ)上，合理配置各站鐵塔高度和通信設(shè)備。

3 預(yù)報(bào)方案級(jí)應(yīng)用軟件

3.1 預(yù)報(bào)方案

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)預(yù)報(bào)方案的配置不僅要滿足水庫防洪預(yù)報(bào)精度和預(yù)見期的要求，做到科學(xué)準(zhǔn)確，同時(shí)還要符合流域內(nèi)水文特性和站網(wǎng)的資料條件，與數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理密切配合，保證系統(tǒng)良好的技術(shù)指標(biāo)。

根據(jù)本流域站網(wǎng)分布情況和資料條件對(duì)本系統(tǒng)配置經(jīng)驗(yàn)降雨徑流預(yù)報(bào)方案和新安江模型預(yù)報(bào)方案，并配置水庫調(diào)洪演算方案，根據(jù)預(yù)報(bào)洪水過程再進(jìn)行調(diào)洪演算，從而掌握水庫水位變化、水庫出流全過程。

3.2 軟件配置

為滿足系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理功能的要求，結(jié)合系統(tǒng)的具體情況，配置了操作系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)控制及通信軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件、歷史數(shù)據(jù)資料處理軟件、預(yù)報(bào)作業(yè)軟件、調(diào)洪作業(yè)軟件、多媒體演示軟件、各種表格、圖形顯示、打印和繪圖軟件及編程語言軟件。

4 結(jié) 語

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在山口水利樞紐應(yīng)用提高了水情測(cè)報(bào)信息的及時(shí)、準(zhǔn)確采集，并且能夠完成數(shù)據(jù)的可靠傳輸，從而為山口水利樞紐防洪調(diào)度工作的開展提供有力的技術(shù)、數(shù)據(jù)支撐。