柳河水庫水情自動測報系統建設的必要性及總體設計

王有波

(綏化市北林區水利設計隊，黑龍江綏化152000)

柳河水庫興建于1966年3月，1970年10月建成投入運行，同時修建了1孔鋼筋混凝土輸水洞和泄洪閘工程。1977年和2000年對上游護坡進行改造，護坡長度1 400 m，護坡范圍樁號0+744～2+144。將原塊石護坡高程210.92 m以上拆除，新建護坡。高程210.92～213.6 m為埋石混凝土護坡，高程213.60～215.40 m為干砌塊護坡。設計洪水標準為50 a一遇，校核洪水標準為500 a一遇，校核洪水位213.9 m，設計洪水位213.25 m，水庫總庫容3 980萬m3，興利水位213.4 m，興利總庫容3 258萬m3，死水位208 m，死庫容165萬m3。

該水庫為多年調節水庫，以灌溉為主，兼顧防洪及養魚等。水庫樞紐由土壩、輸水洞、泄洪閘3部分組成。除險加固設計，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252－2000的規定，該水庫總庫容3 980萬m3在屬中型水庫規模，工程等級為三等。

1 柳河水庫水文站網情況及洪水調度現狀

目前庫區所設雨量的站點只有水庫一處，觀測項目為降雨量和水位。柳河水庫庫區地形比較復雜，水庫雨量不能代表庫區的面雨量，建立適時水雨監測站對于水庫防洪、水資源調度是必要的。

柳河水庫正常蓄水位213.40 m，調節庫容為558萬m3;死水位208.00 m，死庫容165萬m3。水庫灌溉水田面積0.8萬hm2，其中直灌水田0.12萬hm2。本次興利計算是在水庫正常蓄水位及死水位不變的情況下，根據本次年徑流成果和灌溉節水措施的灌溉定額重新核算水庫的灌溉面積。

目前柳河水庫只能利用蓄水量變化反推入庫流量過程，對于突發洪水，由于降雨量觀測站點稀少和水位觀測段次不足，對入庫洪水過程分析、預測比較粗略，預見期和預報精度都難以達到理想的效果，給洪水預報和水庫調節計算帶來很大的困難。因此，建立柳河水庫水雨情監測站，隨時掌握庫區水、雨情動態，以便于防洪和水資源調度運用。根據流域特點適當增加和調整站網布局，在保證測報精度的同時兼顧投資經濟、合理。

2 系統建設的內容和原則

根據水利部《水文自動測報系統規范》的規定，建設水情自動測報系統必須具有先進性、可靠性、實用性、標準化、擴展性、兼容性、經濟性、安全性;在此原則的前提下，保證流域面平均降雨量的計算成果精度;便于遙測站的維護與管理，本著“無人值守，有人托管”的管理原則，站點盡量布設在有村屯，交通方便，易于或能夠實施的地方，加強測站的安全性。

在已有站點基礎上，根據地形進行站網布設，整個系統設1個中心站，2個遙測終端站。

中心站設在慶安縣防汛抗旱指揮部，水庫設1個雨水站，1個遙測雨量終端站為三工段。站點設置能滿足入庫流量推算要求。

水情測報系統采用自報—應答兼容體制，系統規模為1個遙測雨量站、1個遙測雨量水位站(水庫)、1個中心站(慶安縣防汛抗旱指揮部)。本系統采用GSM為系統數據通信主信道。

系統能夠根據對遙測站基本功能要求，實時地采集各雨量站、雨量水位站的數據，并將數據通過GSM信道發送到中心站;中心站通過運行相應應用軟件實現對來自現場的雨水情信息進行處理、存儲、檢索、統計、發布等操作。

3 系統總體設計

本系統將采用GSM短信為主信道的組網方案。選用的遙測系統終端設備必須能夠支持多信道組網。

根據上述系統設計原則和系統需求，本系統建設采用摩托羅拉公司的監視控制和數據采集系統(MOSCAD)技術和產品構成系統組網主體。采用MOSCAD FIU作為中心站前置通信處理器，通過基于GSM的MOTOROLA數據鏈路通信協議MDLC遙測數據通信網接口來自各水情遙測站發送來的數據，并通過基于MODBUS或用戶自定義串行通協議的通信端口(RS232)連接中心站的實時監控計算機。該計算機將按照系統要求運行數據采集與處理軟件，實現對現場數據的接收、處理、存儲(建立數據庫，并按照要求將數據寫進數據庫)，該軟件將能夠實現系統各種需求:①實現對數據庫的管理;②支持對數據進行檢索和統計;③向系統中相關(或全體)遙測站發布各種指令;④實現對系統各相關遙測站、遙控站的管理。

各遙測雨量站、雨量水位站將由MOSCAD－M RTU(基本配置)及相關設備構成。MOSCAD－M RTU將通過雨量計、水位計采集現場雨量和水位數據，對數據進行預處理、存儲，顯示，并通過GSM短信準確無誤地(通信誤碼率＜10－6)發送數據到中心站;或通過GSM短信接收來自中心站的指令(如召測、遠程設置、遠程診斷、遠程維護等)。

本系統采用GSM短信為系統數據通信主信道。作為MOSCAD系統組成部分之一的MDLC通信協議，是一個完全符合ISO/OSI的7層通信協議模型的，標準化的，先進的遠程通信網絡協議，相比絕大多數水情自動測報系統設備的其它中外廠商的產品(這些產品僅提供數據雙向傳輸協議，因此無法保證數據的可靠傳輸)，MOSCAD的MDLC通信協議除具有數據雙向數據傳輸協議功能外，最強的功能是提供了網絡化的通信管理功能，包括來自協議的通信自動握手功能、自動實現信道偵聽/碰撞重發功能、自動解決擁塞調度的功能、自動抵御外部無線干擾的功能、自動查錯和糾錯功能等，能夠確保數據通信誤碼率＜10－6。

［1］綏化市水利水電勘測設計研究院.黑龍江省慶安縣柳河水庫除險加固工程初步設計報告［R］.綏化:綏化市水利水電勘測設計研究院，2008.

［2］電力工業部成都勘測設計研究院.DL/T5051－1996水利水電工程水情自動測報系統設計規定［S］.北京:中國電力出版社，1996.

［3］何勇軍，劉成棟.大壩安全監測與自動化［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.