基于西泉眼水库洪水调度系统

吕宝顺，方 艳，于汪洋

(1.哈尔滨市西泉眼水库管理处，哈尔滨150300;2.萝北县宝泉岭农场水务局，黑龙江萝北154211; 3.哈尔滨市水文局，哈尔滨150010)

1 概况

西泉眼水库位于阿什河上游，是阿什河流域唯一的综合性大型水库，控制流域面积1 151 km2，校核总库容4.78亿m3。该水库于1992年开工建设，1996年主体工程完工，2000年竣工验收并交付使用。水库属大(2)型工程，工程等别为Ⅱ等工程，主要建筑物为2级，按100 a一遇洪水设计，考虑到溃坝洪水对下游哈尔滨市、阿城市造成的损失特别严重，按10 000 a一遇洪水校核。

西泉眼水库坝址下游有阿城水文站，控制面积2 313 km2，中游有马鞍山水位站，控制面积1 629 km2，水库上游有帽儿山水文站，控制面积183 km2。阿什河流域内进行雨量观测站点有6处，由上而下有八里川、帽儿山、西川、小岭、马鞍山、阿城等。

2 建设洪水调度系统的必要性

西泉眼水库至今未建出入库流量站，致使出入库水量计量困难、方式原始;现有传输手段不能满足水情报讯需要;信息处理设备和方式落后，决策支持系统欠缺;设备陈旧老化。西泉眼水库作为阿什河大型控制性水利枢纽工程，承担着水库本身及下游防洪调度任务，对于消减阿什河洪峰流量，减轻下游地区的防洪压力具有积极作用;为了下游和库区防洪安全，提高水库洪水调度都现代化水平，需重新建设防洪调度系统。

3 建设洪水调度系统的目的

1)以国家防汛抗旱指挥系统为依据，提高系统都传输速率和网络化程度。改变目前西泉眼水库洪水调度系统设备老化，设施差的局面。实现水雨情信息自动采集、自动传输和处理，及时准确做出洪水预报，迅速提出洪水调度方案，为水库和上级主管防汛指挥部门提供决策支持，充分发挥西泉眼水库防洪工程效益，科学利用洪水资源，减轻阿什河下游洪涝灾害。

2)通过科学都决策调度，提高西泉眼水库水资源优化配置水平，更好的发挥西泉眼水库在发电、灌溉和下游补偿供水中都社会效益和经济效益。

3)通过计算机技术和网络技术，提高西泉眼水库办公自动化管理水平。

4 站网布设

雨量遥测站网布设，既要符合《水文测验规范》之规定，又要符合《水文自动测报系统技术规范》的站网布设规定。西泉眼水库流域控制面积1 151 km2，地面高程在100～800 m之间，属山区，降雨受地形抬升作用影响，时空分布不均匀，因此按照《水文自动测报系统技术规范》要求，应合理控制遥测站网密度。具体设计见表1。

5 信息采集与传输

西泉眼水库洪水调度系统都建设要求是:采用先进的水文遥测技术，实时采集流域内都雨情、水情、闸门开启高度等信息，自动传输到水库管理处，为防洪调度和水资源利用提供可靠决策依据。本系统设计应遵循以下几方面原则:

5.1 先进性原则

本系统在总体布局、工作原理、完成功能、技术设备性能等方面，应达到国内同类系统先进水平。系统采用国际主流技术和软硬平台，选择成熟都技术并能够适应国际先进技术发展。本系统属于典型的遥测系统，采用成熟的数据采集系统(SCADA)技术和产品将最为适合。(SCADA)技术和产品集当代计算机技术、通信技术、网络技术和测控技术于一体，产品部件至少应包括构成各种现场测控站的远程终端单元RTU、中心站前置通信处理器及先进的网络化管理的远程通信协议，且具有开放都软硬件平台。系统应用软件应采用当前流行都B/S方式，能够提供很好都可管理性和可维护性，并具有很强都可移植性。系统应用软件应能够提供多种接入方式，可让中心站在各种特殊情况下仍能随时获取监测站的数据。系统应用软件应具有完善的数据库管理和备份机制，能满足数据的实时性、可靠性、真实性和一致性等要求。

5.2 可靠和实用性原则

系统设备应在满足结构简单、维护方便、性能先进、节省能源要求的基础上，选择高可靠性都、已定型的、并具有一定运行经验都设备。在具备基本功能前提下，设站数量必须满足该流域暴雨洪水预报要求，满足《水文遥测设站规范》，选站址时要充分考虑交通条件和运行管理要求。在组网合理、维护方便基础上，以确保系统可靠性和实用性为首要考虑因素。做好防雷措施及其它管理保护措施，减少故障发生。各站设备应采用太阳能浮充供电方式，中心站要求备有安全可靠的交流电源。

5.3 标准化原则

硬件设备能与现场工艺仪表和控制执行机构形成规范化、标准化接口。系统设计应符合国际及行业相关规范或规定的要求，应遵循国家和行业规范或规定。

表1 西泉眼水库洪水调度系统站网一览表

5.4 扩展性原则

系统应考虑到整个系统水情测量及重点部位的自动控制联网运行，为今后的发展及其它网络留有通信接口。为保证系统可扩展性，选择模块化系统结构，方便将来系统规模扩展和改造。

5.5 兼容性原则

提供与第三方设备都接口、接口方式或方法。

5.6 经济性原则

在确保系统上述原则的基础上，应保证系统具有较高的性能价格比。

5.7 安全性原则

系统设计应保证信息的安全，防止信息的丢失和破坏。

6 系统组成

为了使设计方案科学合理，基于原水文自动测报系统查勘和电波测试工作基础上，对新增站点电路进行了理论计算。水库洪水调度系统以水库管理处为中心站，以水库现场办公室为中心站，以538高山为中继站，保留原有都13处雨量遥测站，平山雨量站与南桥水文站结合，1处库水位站，新增3处入库水文站，1处出库水文站，新增1处闸位站。

7 系统功能要求

水库洪水调度系统是集通信、计算机、水情数据自动采集、处理为一体都实时系统，其系统功能要符合水利部《水文自动测报系统技术规范》的规定。该系统功能要求如下:

1)系统要求能长期稳定可靠地工作，特别是在暴雨洪水恶劣天气条件下保证系统正常工作，系统都设备可靠性应达到《水文自动测报系统技术规范》要求。

2)系统设备力求简单、可靠、实用、并能防雷、省电、防盗、遥测站在无人值守、有人维护都条件下工作。

3)测站及中继站应能在环境温度0℃～+60℃及相对湿度小于95%的条件下正常工作，在－30℃～++60℃情况下保存，系统能连续工作210 d以上，信号畅通率>95%。

4)雨量、水位信息实现自动采集、自动存储、自动传输、误码率<1×10－4。数据传输速率>300 bps。

5)雨量采集精度为0.2 mm，水位和闸位采集精度为1 cm，允许误差<《水文自动测报系统技术规范》的要求。

6)其它参数以人工置数的方式传送，人工置数都报文格式必须符合《水文情报预报拍报办法》的要求。

7)系统具有良好的时效性，保证在5 min之内收集齐辖区内的实时水情信息，10 min内完成预报作业和调度方案优选。

8)应用软件简洁实用、界面友好，并具有良好的人机交互功能。

9)系统软硬件都必须具有良好的可扩充性。

10)为提高通信资源都利用率，本系统应采用同频存储转发技术。

8 系统体制

目前国内现有的水文自动测报系统大体上可分为3种制式，即自报式、应答式、混合式。本系统采用自报式工作体制。此处的自报也不是传统意义上的纯自报方式，而是要在可靠的通信协议支持下，当发信方发出一组有效信息时，必须得到收信方的确认，才算完成一有效通信，否则重发，以确保信息真正到达目的地。

自报分为增量随机自报和定时自报。本系统采用增量随机自报与定时自报兼容的工作体制，定时自报是指按设定的时间间隔自动发报，本体统规定定时自报的时间间隔一般为6 h(平安报)，间隔时间可由中心站控制。增量自报是指某项参数在一定时段内超过给定的阀值时自动发报。本系统规定雨量参数一般每变化1 mm发送1次、水位一般每变化1 cm且与前次时间间隔>5 min发送1次。

9 结语

通过对西泉眼水库洪水调度系统的站网布设原则和系统原则的概述，明确了水库洪水调度系统对于大中型水库安全度汛、优化水资源配置水平、更好的发挥水库在发电、灌溉和下游补偿供水中的社会效益和经济效益。

［1］ 中华人民共和国水利部.SL61－2993水文自动测报系统技术规范［S］.北京:中国标准出版社，2003.