龙湾水库水文遥测系统技术研究

高 峰，张建国，刘 恒

(1.辽宁省水利水电科学研究院，沈阳110003;2.沈阳市浑河治理中心，沈阳110011)

龙湾水库位于饶阳河水系东沙河西支流上，始建于1958年，是一座以防洪灌溉为主，兼顾养鱼等综合利用的中型水库。坝址以上流域面积321 km2，坝址区属北温带大陆性季风气候，四季分明，寒暖、干湿变化明显。多年平均降水量515.4 mm、蒸发量1 460 ～2 110 mm［1］。历经50 a，水库原水文遥测设备已严重破损，系统近于瘫痪，无法满足水库水文预报及水情调度要求。本系统的建设，提高水文信息测报和传输的及时性、可靠性及处理突发事件的反应能力，增强来水、需水的水文实时预报性能，为水库防汛调度、安全稳定运行提供保障。

1 系统概要

水文遥测系统是借助应用通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的降雨量、蒸发量、水位、流量、含沙量、潮位、风向、风速和水质等水文气象要素，以及闸门开度等数据的采集、传输、和处理的信息系统［2］。龙湾水库水文遥测系统通过终端采集设备，采集流域内水文遥测数据，借助超短波(水利专用频段)传输至中心站，进行雨量、库水位的分析、研究后，实现资料整编和水文预报、调度等功能。

2 系统组成

根据龙湾水库库区、库容较小，坝址以上流域面积的地形、地貌特征等流域现状，系统设中心站1处、雨量站2处、库区水文站1处;系统通讯采用超短波。

3 遥测站布设

本系统遥测站网布设遵循科学合理，经济可行的基本原则。使采集的实时信息有代表性，在站点建设和维护方面，以较少的站点能够获得足够的信息，取得较好的预报效益，满足水库洪水预报调度的要求，为水库防汛调度服务。经优化后遥测雨量站均匀的分布在流域上，站网密度比较合理，也能达到规范的要求，站网密度统计见表1。

在龙湾水库坝区建立库区水库站和中心站，分别在靠边屯和黑帝庙建设雨量遥测站，准确掌握水情信息。龙湾水库水文遥测系统站点分布分别见表1和图1。

表1 水文遥测系统测点分布表

4 遥测站

4.1 遥测站组成

遥测站由遥测终端机、天线、馈线、避雷器、超短波电台、功率放大器、太阳能电池板、蓄电池、水位传感器、雨量传感器等组成。遥测站硬件框图见图2。

4.2 遥测站工作制式

遥测站的工作制式分为自报式和应答式。自报式:遥测站根据预制的报讯时间制定正点向中心站发送信息或根据遥测参数的变化而自动随机地向中心站发送信息的系统工作方式［3］，该系统的遥测站只具备主动发送信息的功能，无信号接收装置。因此数据通信信息是单向的。应答式:遥测站按照中心站命令发送采集信息的系统工作方式。它是“查询～应答”方式的简称，系统遥测站和中心站均具备接受和发送信息或指令的双向功能，所以数据通信信道是双向的［4］。根据水库现状本系统采用自报式;每降雨1 mm，遥测终端机触发上电1次，遥测站向中心站发送1次雨量数据。自报式工作制式框图见图3。

图1 龙湾水库水文遥测系统测点平面布置

图2 遥测站硬件框图

图3 自报式工作制式框图

5 中心站

5.1 中心站组成

中心站:本系统中心站设在龙湾水库管理局水情调度中心。主要设备为1台计算机和1台前置接收机;中心通过无线超短波信道接收由各测站发来的雨量和水位数据。中心站另配备有HP激光打印机、易事达电源避雷器、爱伯乐交流净化稳压UPS电源等设备。

5.2 中心站功能

6 结语

水文遥测系统是一项十分重要的非工程措施，它对水库的防洪、水文预报、水情调度起着举足轻重作用。龙湾水库水文遥测系统于2005年3月开工，6月初系统建设完成并投入试运行，经过3 a多的汛期的使用，证明该系统能及时、准确地收集水库流域的水文信息，做出较为准确的水文预报，具有一定的预见性，为龙湾水库防洪和水情调度提供了科学、可靠的依据，从而提高了水库的工作效率。

［1］马传波.龙湾水库自动化系统工程设计工作报告［R］.沈阳:辽宁省水利水电科学研究院，2005.

［2］张振云，唐镇松，姚永熙.水文自动测报系统应用技术［M］.中国水利水电出版社，2005.

［3］刘雅鸣，等.水利技术标准汇编［R］.北京:中国水利水电出版社，2002.

［4］金建乐，周涛.超短波水情自动测报系统常见故障分析与处理［J］. 水电自动化与大坝监测，2005，29(5):76 －78.