平塘縣擺圖水庫水文預(yù)報站網(wǎng)規(guī)劃和水情自動測報系統(tǒng)研究

□肖 慶 □李紅軍（貴州省黔南州水利水電勘測設(shè)計(jì)院）

0 前言

在水庫工程建設(shè)中，水情自動測報系統(tǒng)發(fā)展很快。目前，全國進(jìn)行了系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)防洪地區(qū)、重要水庫和水電站，已取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時，在水情自動測報系統(tǒng)建設(shè)方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，使得水情自動測報系統(tǒng)在設(shè)備的研制、土建、防雷、運(yùn)行管理等方面都日趨完善。

1 工程概況

1.1 工程位置

平塘縣位于貴州省南緣中部，縣境東鄰獨(dú)山縣，南與廣西壯族自治區(qū)南丹縣相毗鄰，西與惠水縣、羅甸縣相連，北與貴定縣和都勻市接壤。平塘屬于珠江流域紅水河水系，境內(nèi)有平舟河、槽渡河、霸王河及其支流32條，河道總長466.30km，總流域面積 2815.60km2。

擺圖水庫位于平塘縣通州鎮(zhèn)，灌區(qū)涉及平塘縣通州鎮(zhèn)、鼠場鄉(xiāng)、西涼鄉(xiāng)及羅甸縣平巖鄉(xiāng)，通州鎮(zhèn)規(guī)劃面積15000hm2，鼠場鄉(xiāng)規(guī)劃面積 25000 hm2，西涼鄉(xiāng) 20000 hm2，3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共計(jì)60000 hm2，該工程灌區(qū)內(nèi)含54000 hm2，其中通州鎮(zhèn)9000 hm2，鼠場鄉(xiāng)規(guī)劃面積25000hm2，西涼鄉(xiāng)20000hm2，共計(jì)54000hm2，占總規(guī)劃面積54%，是黔南州的主產(chǎn)煙區(qū)之一。

擺圖水庫位于平塘縣通州鎮(zhèn)通州河上，通州河屬珠江流域紅水河水系槽渡河支流，壩址以上流域集雨面積為15.20 km2，河長8.26km，主河道平均比降16.76‰。

1.2 工程規(guī)模

平塘縣擺圖水庫正常蓄水位1041.50m，相應(yīng)庫容775萬m3。校核洪水位為1042.86 m（P=0.33%），總庫容849萬m3；灌區(qū)總體規(guī)模為68230 hm2，其中對現(xiàn)有水利設(shè)施進(jìn)行配套改善面積2917hm2，新增灌溉面積 65313hm2，灌溉田 7451hm2，土 57862hm2；多年平均年用水量（灌溉需水、人畜飲水）771.30萬m3，灌區(qū)引用流量1.29 m3/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）規(guī)定，該水庫為小（1）型水庫，工程規(guī)模屬小（1）型，工程等別為Ⅳ等。

2 水文預(yù)報站網(wǎng)規(guī)劃和水情自動測報系統(tǒng)建設(shè)的重要性和必要性

擺圖水庫是平塘縣骨干水源工程規(guī)劃的骨干水源之一，主要任務(wù)是灌溉。國家計(jì)委及水利部要求水利水電工程均應(yīng)建設(shè)和完善水情預(yù)警系統(tǒng)以備防洪安全。建立擺圖水庫水情自動測報系統(tǒng)，提供實(shí)時、準(zhǔn)確的水雨情信息，是保障擺圖水庫工程施工期安全和進(jìn)度以及工程建成后的可靠運(yùn)行及科學(xué)合理的重要措施。建立擺圖水庫水情自動測報系統(tǒng)非常重要，也是十分必要的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、配置合理、維護(hù)方便，具有良好的穩(wěn)定性，最大限度滿足工程施工期及水庫運(yùn)行期流域內(nèi)水情預(yù)報的需要，以及全流域系統(tǒng)的連網(wǎng)與擴(kuò)展”的原則。

3 水文站網(wǎng)規(guī)劃

3.1 站網(wǎng)布置原則

能反映雨情和水情的變化；在滿足水情測報系統(tǒng)要求的前提下盡可能減少遙測站數(shù)；便于通信組網(wǎng)；有利于水情自動測報系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)管理。中心站有利于水情信息的接收，便于與工程運(yùn)行調(diào)度聯(lián)系，便于管理；遙測站必須避開可能發(fā)生塌方、滑坡地區(qū)，避開強(qiáng)電磁場、強(qiáng)震動等干擾源；盡可能離居民點(diǎn)近，便于觀測管理；首先利用現(xiàn)有測站，然后再考慮新增加測站；盡可能控制支流的匯入；必要情況下還應(yīng)考慮對外傳輸。

3.2 站網(wǎng)布設(shè)

3.2.1 擺圖水庫的洪水預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)由控制中心、中繼站和遙測站組成

中心站由石英數(shù)字鐘、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)及輸入輸出設(shè)備、信息采集前置機(jī)和通信器材等設(shè)備儀器組成。可設(shè)在擺圖水庫管理所辦公室內(nèi)。配置前置接收機(jī)，可以作為中心數(shù)據(jù)處理機(jī)，亦可以作為通信控制機(jī)起值班機(jī)作用。

中心站管理系統(tǒng)下屬遙測站、中繼站的工作方式，并對系統(tǒng)遙測站及其他設(shè)備進(jìn)行校時。中心站可隨時獲取覆蓋范圍內(nèi)各自報點(diǎn)的數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、資料庫和檔案庫，并建立數(shù)據(jù)庫檢索、查詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨水情實(shí)時監(jiān)控、查詢和各種數(shù)據(jù)和圖表繪制打印工作。

3.2.2 中繼站由數(shù)字中繼機(jī)、收發(fā)信電臺和天饋線、電源組成

主要功能：中繼方式為數(shù)字存貯再生方式；具有定時自檢發(fā)送、長發(fā)保護(hù)、死機(jī)自動復(fù)位功能；具有中繼地址，中繼服務(wù)范圍和雨量站地址設(shè)定功能；具有人工置數(shù)、雨量站數(shù)據(jù)清零、機(jī)內(nèi)調(diào)制解調(diào)器自我調(diào)試功能；具有發(fā)信前導(dǎo)時間設(shè)定、收發(fā)監(jiān)聽功能。

3.2.3 遙測站由雨量傳感器、水位計(jì)、遙測終端機(jī)、天饋線、電源等主要部分組成

遙測站點(diǎn)的布設(shè)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置站點(diǎn)。雨量遙測站1處：主要實(shí)時監(jiān)測壩址流域面積的降水情況。水位遙測站2處：擺圖水庫，主要監(jiān)測大壩上下游水位情況。

3.2.4 視頻采集及傳輸

在擺圖大壩和溢流堰分別安裝視頻采集系統(tǒng)，連接到省防汛指揮中心。視頻采集系統(tǒng)主要功能是將被監(jiān)測的現(xiàn)場實(shí)時圖像通過無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以無線傳輸方式傳輸?shù)街笓]中心，采用TCP/IP技術(shù)將圖像傳到（要求能夠上因特網(wǎng)的地方,不受距離限制）指揮中心總部的計(jì)算機(jī)或大屏幕上，便于移動指揮和監(jiān)控指揮中心總部的指揮人員及時準(zhǔn)確的分析、判斷被監(jiān)控對像發(fā)生的情況，做出正確決策和指揮。同時能夠在移動指揮和監(jiān)控指揮中心總部存儲遠(yuǎn)程圖像，便于以后備查取證。

用戶采用現(xiàn)有的無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無需鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)電纜，可迅速方便地在各種需要的地方安裝配備數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備，建立新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)投資估算，該部分的總投資為30萬元。

3.3 系統(tǒng)組網(wǎng)

3.3.1 通信方式的確定

目前，國內(nèi)水情自動測報系統(tǒng)的通信方式主要有超短波通信、衛(wèi)星通信、PSTN電話撥號、GSM短信、GPRS和CDMA等。各種通信方式均有其優(yōu)缺點(diǎn)，相互比較見表1。

綜上所述，結(jié)合擺圖水庫的水情測報站點(diǎn)分布特點(diǎn)以及通訊技術(shù)要求，本系統(tǒng)建議采用GPRS為主通道，GSM為備用通道的通信組網(wǎng)方案。

表1 通信方式比較表

3.3.2 系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用GPRS為主通道，GSM為備用通道的通信組網(wǎng)方案，遙測站通過GPRS/GSM公網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至中心站，分中心站與中心站通過GPRS通信，將轄區(qū)內(nèi)所有遙測站信息發(fā)送至中心站。中心站預(yù)留接口，與上級管理部門進(jìn)行通訊。

4 結(jié)語

綜上所述，建立擺圖水庫水情自動測報系統(tǒng)，主要是應(yīng)用通訊、遙測和計(jì)算機(jī)等技術(shù)，完成流域內(nèi)雨量、水位、流量等水文參數(shù)的實(shí)時收集和處理、聯(lián)機(jī)預(yù)報，以實(shí)現(xiàn)防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)等優(yōu)化調(diào)度，提高防洪、發(fā)電能力和水力資源充分利用，使水電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高出力，其經(jīng)濟(jì)效益及社會效益都將十分顯著。通過分析研究，主要采用GPRS為主通道，GSM為備用通道的通信組網(wǎng)方案。

[1]焦顯松.羅友水.青陽水文站洪水預(yù)報方案構(gòu)架及評定[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（02），12-13.

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