鶴崗市五號水庫水情自動測報系統設計與運行概評

董春麗

(鶴崗市水務局，黑龍江鶴崗154101)

1 概況

五號水庫位于大鶴立河中上游，地處黑龍江省鶴崗市西北郊區，距市區15 km，是一座以防洪及城市供水為主，兼顧養魚、灌溉等綜合利用的中型水庫。水庫壩址以上控制面積175 km2，總庫容3 063萬m3，該地區常年平均降雨量為600 mm，多年平均來水量4 370萬m3。水庫下游主要保護興安區、紅旗鄉、新華鎮和吉祥鄉，保護人口5萬人，耕地1.04萬hm2。此外，還保護鶴礦集團興安、峻德兩大國有重點煤礦和鶴佳高等級公路、鶴佳鐵路等重要設施，防洪效益十分顯著。

為做好汛期水庫洪水預報和科學調度，使用非工程措施提高水庫的防洪安全，減少洪災損失，五號水庫于2002年建設了水情自動測報系統。

2 測網布置

五號水庫水情自動測報系統由9個站組成。其中6個雨量站，1個水位站，1個中繼站和1個中心站。在水庫上游干流匯水區域設置了4個雨量站，分別是四號、苗圃、鶴林和摩天嶺站;在支流匯水區域設置了2個雨量站，分別是南山和5號地區站。水位站位于大壩北端輸水洞取水口處，中繼站位于大壩北側山體上，中心站設在管理處機房內，站網布置見圖1。

圖1 五號水庫水情自動測報系統站點分布示意圖

3 系統工作制式和主要功能

3.1 系統工作制式

系統為自報式，自報終端機選用單片機構成的遙測模塊，遙測數據可通過總線接口傳輸數據。這種工作方式是遙測站主動報數，中心站被動接收各站點數據并進行編碼解調處理，發送完雨量、水位等數據后又重新回到掉電守候狀態。自報式測站耗電少，性能可靠，無人值守，能實時反映出降雨、水位等水文參數的全過程，方便、實用。

3.2 各站構成及主要功能

3.2.1 雨量站

雨量站由遙測終端機、雨量筒、太陽能電池板和高增益定向天線構成。當雨量站收集到1 mm雨量時，雨量計翻斗翻動一次，該站CPU就打開發射機，把此1 mm的值與原存儲值累加在一起，通過天線發送到中繼站，發送的信號是經過終端機編碼調制后的信號。

3.2.2 水位站

水位站為TMS－03A自報式水位監測站，由振弦式水位傳感器、發射機、蓄電池、太陽能電池板和吸盤式天線構成。當水位傳感器感應到1 cm水壓變化時，就由發射機通過天線發送至中繼站，水位感應變幅為17 m。

3.2.3 中繼站

中繼站由中繼機、蓄電池、太陽能電池板和增益定向天線構成。當中繼站收到雨量站和水位站發送的信號后對該信號進行解調、存儲之后重新調制并轉發到中心站。

3.2.4 中心站

中心站由前置機、服務器、蓄電池、吸盤式天線構成。中心站為系統核心，前置機收到信號并解調后存儲于硬盤內并打印出來，打印信號包括:該站站號、雨量累計值、水位及電源電壓等數據。水情軟件具有顯示各種水情資料、查詢、修改和刪除數據庫中數據，設置有關系統參數，水情預報及遠程通信和聯網運行。

4 系統設計思想和建設特點

五號水庫地處偏遠的鶴崗市郊區，壩址以上流域面積175 km2，交通不便且無通訊信號，特別是在汛期洪水頻繁情況下常常造成交通中斷，無法及時了解流域降水情況。庫區管理處辦公室距大壩較遠，水位觀測不便，特別是發生較大洪水需加密觀測時段時，觀測水位耗費人力、物力極為困難，無法實時掌握庫水位和洪水入庫等情況。由于水庫地處山區，暴雨洪水特點是產流快，匯流時間短，洪峰流量大，洪峰來得快，在不能及時掌握上游降雨和水位的情況下，很難科學有效地進行洪水調度，給水庫防汛安全帶來一定影響。鑒于此，本著安全穩定、經濟實用、性能可靠的原則，五號水庫于2002年建設安裝了水情自動測報系統。該系統將中心站設在管理處機房，在大壩取水口處建了由美國產振弦壓力傳感水位計構成的水位站，在上游流域干流、支流匯水區域，根據控制區域面積劃分和無線電波測試情況設置了四號、南山、5號地區、苗圃、鶴林、摩天嶺6個遙測雨量站。這樣，在水庫管理處機房就可全面實時掌握上游流域降雨、水位和洪水入庫情況，為防洪調度提供了科學依據。

5 系統的運行和維護管理

5.1 運行情況

五號水庫水情自動測報系統的建立，因不受交通及通訊的影響，及時準確的采集、統計和計算水文資料，保證了雨情、水情的實時性和可用性，通過對水文資料的分析處理，可及時進行洪水預報，提前掌握入庫洪水資料，為水庫優化調度提供了科學的依據和技術手段。在水庫2002年以來多次洪水過程中，特別是2005年“7·28”百年一遇洪水中發揮了巨大作用，大大提高了水庫防洪安全度和防洪減災效益。同時，詳實可靠的水情資料為五號水庫洪水模型的建立提供了基礎資料，其計算分析成果也為附近小鶴立河流域水庫擴建提供了可靠的雨情、水情等水文資料。

5.2 維護管理

1)每年汛前應對每個測站進行檢查維護，檢查終端機、太陽能板、蓄電池和天線接口是否連接可靠，防水膠帶是否破損，天線方向是否被風刮歪，安裝是否牢固，天饋線焊接處是否脫落等。

2)為防止雨量筒翻斗和水準泡被凍壞，每年汛后應將雨量筒拆卸回來，將緩沖斗和漏斗內沙粒、泥土清理干凈，翻斗要用清水沖洗，用干凈的脫脂毛筆刷干凈，用防塵罩將雨量計蓋好，存放室內。來年汛前將雨量筒重新安裝，調平水準器泡。

3)由于系統測站所在地為野外山區多雷地區，雨量站避雷器極易被雷擊破壞，需對防雷措施進一步完善，提高測站防雷能力。

4)建立值班、操作、日常維護、檢查等技術檔案，明確分工，落實責任，發現問題及時搶修，確保系統長期、準確、可靠運行。

6 結語

五號水庫水情自動測報系統的建立為確保五號水庫大壩安全，實時收集、提供水情信息，優化水庫調度，減輕水庫下游洪水災害發揮了重要作用。同時，該系統還將本庫區雨水情信息及時傳輸給市防汛指揮部門，為市防汛指揮部進行多個水庫聯合調度提供了科學可靠依據。

［1］中華人民共和國水利部.SL61－2003水文自動測報系統技術規范［S］.北京:中國標準出版社，2003.

［2］馮定山.毛尖山水電站水情自動測報系統［J］.大壩與安全，2004(3).

［3］梁克望.鶴崗市五號水庫水情自動測報系統設計.鶴崗市五號水庫除險加固設計.