大慶地區防洪工程防汛調度智能化管理分析及構想

王都海

(黑龍江省大慶地區防洪工程管理中心， 黑龍江 大慶 163311)

0 引 言

大慶地區防洪工程(安肇新河體系)和肇蘭新河體系工程是區域內防洪排澇的主干工程，總控制流域面積1.9萬km2，涉及省內4個地市的13個縣市區。2017年以來，連續四年發生洪澇災害，防汛任務繁重。隨著國家智慧水利建設的實施，大慶地區防洪工程極有必要提升工程標準和管理手段，加大投入，積極推進防洪調度智能化建設，有效提高防汛調度管理效率和社會服務水平[1]。

1 有關目標及技術裝備的最新要求

1.1 水文現代化建設目標的內容

防汛調度工作的基礎主要來源于水文水情信息，在及時準確掌握水文數據信息的基礎上，制定合理調度方案，為防汛決策提供科學依據。防汛調度智能化、現代化主要體現在水文智能化和現代化。

2005年國家出臺了《全國水文現代化建設指導意見》中明確闡述了水文現代化建設的目標，就是要應用現代科學技術，依靠科技創新，建設水文信息采集系統、水文信息傳輸系統、水文數據庫系統、水文服務系統、辦公自動化系統。形成水文現代化服務和管理運行體系[2]。

從防洪調度智能化需求角度考慮，水文現代化建設目標的內容主要包括5個方面，見表1。

表1 水文現代化建設目標的內容構成

以上5方面內容，前三項是必備的，無需人員值守，自動運行生成數據；后兩項則提升空間大，需要相應軟件開發，以及必要的硬件支持。

1.2 水文現代化建設技術裝備方面的最新要求

依據是水利部發布的《水文現代化建設技術裝備的有關要求》，國家對水文現代化建設技術裝備方面的提出新的要求。

1)水文測站原則上按自動站建設，實現無人值守和自動測報。控制征地建房規模，減少纜道、測船等大型固定設施建設。

2)降雨量應全部采用在線自動監測。設備選用自動監測設備。降水量、水位等水文要素監測，具備條件的應全部采用在線自動監測。無法實現全年水位在線自動監測的水文測站，汛期要實現在線自動監測。

3)水位采用在線自動監測，利于水位圖像識別技術，可進行遠程校核。水位站原則上應建設水位視頻監測系統，可優先考慮性能可靠的水位圖像識別技術，并應能實現水位遠程校核。

4)流量測驗以在線或自動監測為主，設備有多普勒流速儀、雷達測速等。

5)數據通信方面，推進衛星通信、物聯網、5G技術應用技術。在水文測報數據通信網絡的運用，計算機網絡及設備配置應滿足數據交換需求，基本水文測站網絡應滿足視頻實時傳輸要求。

2 防汛調度自動化調度系統現狀

1995年，開始投資建設大慶地區防洪工程自動化調度系統，用于實時接收安肇新河和肇蘭新河流域洪水監測信息，傳輸到防洪調度中心，經自動化系統做出洪水預報，給出最優調度方案，為防洪決策提供科學依據。當時該系統實現了對26個雨量站和5個水位站水文信息的自動采集，降雨量采用翻斗式雨量計測量，水位采用浮子式水位計測量。自動收集的雨量、水位信息通過超短波無線通信系統傳到防洪調度中心。該系統除采集數據、信息傳輸和調度中心的硬件設備外，還包括水情譯電系統、防汛信息查詢系統、洪水預報調度系統、防洪會商顯示系統、防洪綜合數據庫系統。經過多年運行，均已淘汰并無法使用。

2005年又對主要滯洪區建設了雨量、水位自動測報系統，在王花泡、北二十里泡、中內泡、庫里泡、污水庫建設水位觀測站和雨量觀測站，采用超短波傳輸方式，浮子式水位計，由于運行多年設備落后，隨著廠家更新換代，設備已無法得到及時維修，現已無法使用。

目前中心自動化調度系統建設相對落后，自動化程度較低，只有明青坡地在2018年建設6個雨量遙測站，分別為老虎崗、崇德、通泉、明水縣、禎祥、育林，采用GPRS/GSM通信方式，傳輸到公共平臺，再通過查詢軟件查詢數據。目前正常運行的雨量遙測站已達10個，但還不足以滿足實際工作需要。

表2 系統建設及運行基本情況一覽表

3 防汛智能化管理的有關構想

根據目前防汛自動化需求和大力發展智慧水利的形勢，中心需要建設防汛調度智能化管理系統，主要包括水情監測系統、閘門監測控制系統、洪水預報調度系統和防汛會商系統等4個重要組成部分。

3.1 水情監測系統

水情監測系統主要包括4個子系統，分別為明青坡地水情監測系統、幸福排干流域水情監測系統、安肇新河水情監測系統、肇蘭新河水情監測系統。

3.1.1 明青坡地水情監測系統

明青坡地洪水為大慶地區洪水的主要來源之一，總控制面積2161km2，地勢東北高，西南低，地形坡度>1/1000，集水面積大，匯流快，沒有控制工程，對防汛威脅較大，因此對明青坡地洪水監測尤為重要。明青坡地雨量遙測系統主要建設16個雨量站(其中已建10個，4個待建)。

3.1.2 幸福排干流域水情監測系統

幸福排干將西北排干和劉大壤堿溝來水引入青肯泡滯洪區，在青肯泡主壩東側匯入滯洪區，排干全長34km，跨安達、肇東、蘭西三市縣，排干控制流域面積1066km2，其中平原區320km2，占30%，丘陵區746km2，占70%。幸福排干5a一遇流量35.8m3/s，10a一遇流量83.7m3/s，20a一遇流量146m3/s。幸福排干洪水具有來水量大，來水迅猛等特點，對青肯泡滯洪區威脅較大，因此對幸福排干流域進行水情監測十分必要。幸福排干雨量遙測系統主要建設6個雨量站。

表3 明青坡地水情監測系統站點分布表

表4 幸福排干流域水情監測系統站點分布

3.1.3 安肇新河水情監測系統

安肇新河工程共設有：王花泡、北二十里泡、中內泡、七才泡、老江身泡和庫里泡等滯洪區及安肇新河河道和明青截流溝組成，由安肇新河串通而進行調蓄泄洪，最后經古恰閘泄入松花江。

為了掌握安肇新河水情，保證工程安全運行，建設安肇新河水情監測系統設置見表5。

3.1.4 肇蘭新河水情監測系統

為了掌握肇蘭新河水情，保證工程安全運行，建設肇蘭新河水情監測系統設置見表6。

表5 安肇新河水情監測系統設置分布

表6 肇蘭新河水情監測系統設置分布

3.2 閘門監測控制系統

閘門控制系統主要對王花泡、北二十里泡、中內泡、庫里泡、青肯泡等5個滯洪區閘門進行遠程控制。

表7 滯洪區閘門遠程控制系統分布

3.3 洪水預報調度系統

建立與目前水文科學、計算機發展水平相適應的水庫防洪調度系統，在預報模型方面最好選用兩種以上的模型，根據不同降雨情況準確計算洪水來量，提供科學合理調度方案，為防洪搶險提供理論支撐，力求把洪災損失降到最低程度。

3.4 防汛會商系統

中心應建立一個具有水情信息顯示、工情信息實時呈現、提供領導防洪決策依據的完整會商中心，為防汛決策提供技術支持。

4 結 論

安肇新河和肇蘭新河兩個工程體系，都是區域內唯一防洪排澇的主干通道，涉及省內十多個縣市區的工農業生產及城鄉居民生命財產的防洪安全。現有工程運行均超過30年，存在工程設施老化、防洪標準偏低、技術管理手段落后等問題。按照國家水利部提出的強化預報、預警、預演、預案“四預”措施的要求，有必要加快提升大慶防洪工程防汛調度智能化管理能力與技術手段，改進水文測報模式，預警信息直達防御一線，精準掌握河道行洪能力、蓄滯洪區運用風險情況，完善預警平臺，動態完善防洪調度預案，充分發揮流域水工程體系綜合減災功能。