水文測報系統在某大型水庫中的應用

滕萬軍

(哈爾濱市磨盤山水庫管護中心,哈爾濱 150001)

1 概 述

隨著無線遙測技術的逐步發展,水文測報系統也不斷得到完善和提升。在水利基礎設施等領域,特別是大型水庫日常運行管理過程中,水文測報系統的應用已經成為一項重要的工作。水庫通過建設多個中心站和水文站,利用YDH-1終端機進行雨量和水位遙測,再利用GPRS無線通信進行數據采集,實現水情自動測報管理,并將數據傳送至分中心站進行統一分析。而水文測報系統的運用,不僅可為水庫的排洪與泄洪提供較為準確和充足的信息[1],還可為水庫的安全度汛、經濟運行提供重要的支持,為水庫發揮防洪、灌溉、供水等綜合功能提供數字保障。目前,水文自動測報系統已經成為國內外水庫運行管理中采用的一種監控系統。

2 水文測報系統概述

2.1 水文測報系統定義

水文測報系統是利用各種水文監測設備實時采集、傳輸水文數據,并對其進行處理、分析、預測等,幫助水庫管理人員及時全面地掌握水庫水位、流量等重要數據信息,以便開展水庫調度和防洪、除澇等工作。水文測報系統的主要作用是為水庫管理和水資源管理提供可靠的監測數據和科學的決策依據[2]。

2.2 水文測報系統構成

水文測報系統由各進水口處的水位計、流量計、雨量計等監測儀器設備組成,這些設備將河水信息轉化為電信號,并通過導線傳輸至水文局的數據采集器中。水位計可以探測水位,它由水位儀槽、水尺、計算機和數據采集器組成,可以方便地記錄水位信息。流量計由感應器、計算機和數據采集器組成,它可以實時測量河水的流量,從而掌握洪量的變化。雨量計可以計算降雨量,主要用于測澇和水庫供水。

水文測報系統中,還有重要的通訊設備和數據處理器。通訊系統將各監測系統中獲取的電信號傳輸至數據采集器中,數據處理器通過分析這些信息,得出各種需要的數據結果,并將這些數據備份存儲在計算機硬盤上。為了保證系統的準確性和穩定性,水文測報系統還配備了各種傳感器、控制器、電源和保護設備等附件,這些設備都是系統不可缺少的一部分。

2.3 水文測報系統的基本原理

水文測報系統由測站、遙控/自報系統和數據中心3個部分組成。首先,測站通過傳感器采集水位、流量等數據,并將數據傳輸至遙控/自報系統;然后,遙控/自報系統通過水文數據進行預處理、存儲和傳輸等功能,將其發送至數據中心進行處理;最后,數據中心按照一定的方式對數據進行匯總、分析和展示,為水庫管理人員提供科學決策依據。

水文測報系統具有較高的準確度和穩定性,可以實時反饋水庫的水情狀況。在水庫管理人員進行水情判斷和調度決策時,可以直接使用水文測報系統提供的數據,而不是基于經驗和猜測進行決策。因此,水文測報系統的應用有助于水庫的安全運行和合理調度,更好地服務于人民群眾。

3 水文測報系統在某大型水庫中的應用

3.1 某大型水庫概況

某大型水庫位于國內某重要河流一級支流上游,水庫壩址以上流域面積約1 150km2。水庫多年平均降雨量500～800mm,多年平均年徑流量5.6×108m3,水庫總庫容5×108m3。水庫壩址區河谷呈不對稱V字形,河床50～60m,河床兩側發育有寬10～20m的狹長形河漫灘,灘面稍有起伏,地面高程280～282m。右岸山坡坡度45°～60°,山腳與河漫灘相連;左岸為山前傾斜臺地,地面坡度約10°～15°,前緣與河漫灘相連,臺地寬度大于200m[3]。

水庫規模為大型水庫,具有供水、防洪、灌溉、環境用水等綜合功能。工程于2003年4月開工,2006年年底主體完工,自水庫建成以來,為城市供水、下游農田灌溉、區域防洪調蓄和生態環境用水發揮了重要作用,經濟效益、社會效益、生態效益顯著。

3.2 水庫水文測報系統簡介

水庫主要安裝了QS-HIAQ水文數據采集系統。該系統集成先進的管理思想和理論,應用先進的軟件技術開發而成,在滿足采集這一主要功能的同時,添加查詢、管理、預警等功能,滿足用戶的多樣化需求,并能及時接收硬件信息進行實時處理,信息準確、性能可靠。該系統具有界面友好、易學易用、穩定可靠、權限明確、可維護性好、信息實時準確、運行流暢等優點,軟件存儲數據庫按照《實時雨水情數據庫表結構與標識符》(SL 323-2011)建立,方便水文數據的獲取以及其他軟件的再處理,支持SQL Server 、MySql、Oracle、Access數據庫。該系統主要包括數據采集、實時數據、系統管理、配置、補數據、報表、圖像采集、數據庫支持等8個功能。

3.3 水文測報系統在水庫中的應用效果分析

水文測報系統建成投入使用后,水庫的日常運行管理得到顯著提升,應用效果比較明顯。水文測報系統實現了水文數據的實時監測和預警。通過測量水位、流量、降雨等參數,不僅能夠及時掌握水情,還可以發出預警信號,提醒水庫管理人員和有關單位及時采取措施,防范水災風險。水文測報系統提高了水庫管理工作的科學性和精準性。借助系統采集的數據,對水庫的蓄水、泄水、調水等運行情況進行動態分析和評估,從而制定更加科學的水利調度方案,減少水資源的浪費和損失。

同時,水文測報系統提供了數據支持和科學依據,為水庫管理人員的工作提供了重要保障。在發生緊急情況時,可以依據系統提供的數據進行全面分析,更加準確地判斷水庫危險程度,實現科學決策,快速響應,并使監管機構和公眾能夠及時了解水情。水文測報系統還在一定程度上提高了水庫管理與公眾之間的溝通和合作。通過網絡與暴雨網安裝的數據共享,向公眾發布水位、降雨等數據,使公眾更加了解水庫水情運行狀況,認識到水庫所承載的風險防范工作的重要性,提高了公眾應對水災風險的能力和應急準備水平。

3.4 水文測報系統日常維護注意事項

水文測報系統是重要的水利工程基礎設施,日常維護事項的執行對于水文信息采集精度及設備正常運轉至關重要。日常維護主要包括3個方面:

1)日常巡視及設備清潔。水文測報系統設備長期暴露在室外環境中,會受到天氣、風沙、鳥獸侵擾等因素的影響,應進行定期檢查和清潔,以維護測報系統的正常運行。日常巡視主要涉及設備運行狀態及觀測數據的質量,同時對設備進行定期清潔,確保環境對測量影響的最小化。

2)防雷及機房環境管理。為提高設備的安全性和穩定性,對于水文測報系統而言,加強設備的防雷措施至關重要。在雷電天氣發生時,應盡快關閉與該系統相關的電源。此外,機房內溫度、濕度的控制也是至關重要的,應采取相應的機房環境管理措施來保證設備的正常運行。

3)數據驗證及匯總報表制作。為保證測報數據的準確性和實時性,日常維護工作不僅要對設備進行巡視和保養,同時重點關注設備的運行狀況及測量數據的質量。應定期進行數據驗證及匯總,以確保測量數據的真實可靠。

3.5 水文測報系統故障排除與維修

在水文測報系統的使用過程中,為了保證系統的正常運行,需要及時排除故障和進行維修。水文測報系統故障排除及維修的具體措施如下:

3.5.1 故障排除

1)精細化排查。在水文測報系統發生故障時,需要對系統進行一遍精細化的排查。通過對設備進行仔細的觀察和檢查,找出問題發生的位置和原因。

2)問題分析。以經驗豐富的技術人員為主,由專業技術人員對問題進行分析和判斷,確定問題是硬件設備故障還是軟件程序的問題。

3)解決問題。針對不同的故障類型和問題原因,采取相應的技術措施進行解決。對硬件設備的故障,需要及時更換或修復設備;對軟件程序的問題,需要進行系統或程序的調試。

3.5.2 維修措施

1)維修技術人員。水文測報系統的日常維護需要保證技術人員的專業化和持續性。經驗豐富的維修人員是解決系統故障的關鍵,在充分了解系統的組成和功能的基礎上,能夠做到迅速定位故障。

2)維修設備。針對故障設備進行及時維修和修復,維修人員需要掌握對應設備的維修知識和技能,以確保設備的正常使用。

3)定期維護。定期對水文測報系統進行檢查,清潔和維護設備以及維修軟件系統會提高系統的穩定性,保障系統的正常運行。

總之,對于水文測報系統故障排除與維修,需要將精細化排查、問題分析、解決問題作為主要方法,確保系統設備和軟件的正常運行,定期的維護和檢查也是系統正常運行的有力保障。

4 水文測報系統發展趨勢展望

隨著科技的不斷發展和人們對水資源保護的日益重視,水文測報系統在未來的應用前景將會更加廣闊。在某大型水庫中的應用效果分析中發現,水文測報系統可為水庫管理部門提供實時準確的水文測量數據,并且可以輔助決策,提高水庫安全防范意識。

在未來的應用中,水文測報系統將會迎來新的挑戰和機遇。一方面,水文測報系統將會更加智能化,數據處理能力和網絡傳輸速度將會更快,對水庫管理部門提供更加精準的數據和信息。此外,水文測報系統也將更加符合環保和可持續發展的要求,如采用無人機進行巡檢和監測,不僅可以減少人力和物力資源的浪費,還能夠減少對環境的影響。另一方面,隨著全球氣候變化和水資源緊缺問題的日益凸顯,水文測報系統的應用和研究也面臨著新的挑戰。如在面臨自然災害和重大水利工程決策時,需要更加精準和智能的水文測報系統來提供可靠的數據和預測。因此,水文測報系統未來的研究方向還包括如何提高系統的魯棒性、可靠性和預測精度等問題。

綜上所述,水文測報系統在未來的應用和發展中將會更加廣泛和深入,隨著技術的不斷進步和研究的不斷深入,水文測報系統將會繼續發揮重要的作用,為水資源保護和利用提供更加可靠的科技支持。