大伙房水库水文自动测报系统改扩建工程设计

王丽敏，刘少松

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁 沈阳 110003）

大伙房水库位于辽宁省浑河干流上，水库控制面积5437km2，占浑河流域面积的47.4%，水库总库容22.68亿m3，是以防洪、灌溉、城市供水为主，兼顾发电和养鱼等综合利用的水利工程。工程于1954年正式开工，1958年8月竣工，1959年观测设备安装完毕。

1 系统工程现状

大伙房水库现有水文自动测报系统于1985年建设，是国内水文测报较早建设的项目之一，在抗御“95.7”特大暴雨洪水中发挥了巨大作用，经过十多年的运行，在技术和设备上都呈现整体老化、故障率高的状态。大伙房及大沈区间流域总面积为7944km2，现有21个遥测雨量站，平均每380km2一个站，暴雨中心密度偏低，已经不能满足洪水预报及调度系统要求。

系统现有通信方式为超短波，通过信道场强测试，有一半信道场强信号弱，并存在间歇性干扰。近年来，中继站除烟筒山以外都遭受过雷击，设备损坏严重，因此本系统无论是从技术上还是从设备上，都急需改造。

2 工程设计要点

2.1 站点增补

为了更好地控制暴雨的时空变化规律，提高预报精度，增补站点的基本原则：一是增加对暴雨中心的控制，二是对原系统内较大空白区的填补。据此原则根据大伙房水情测报自动化系统原有雨量站点的分布情况，结合人工雨量站点的分布及历史资料积累，本次增设8个遥测雨量站，4个水位站。经过增补，流域内平均站网密度达到了274km2/站，社河、东洲河流域达到172km2/站和179km2/站，站点分布更趋合理。

完善后的站网共有遥测雨量站29个，大伙房水库以上流域18个，大～沈区间11个，暴雨中心的东洲河以及社河的站网密度均高于其它地区，这种分布情况与暴雨洪水分布特点是相应的，基本上能控制暴雨的时空变化，是比较合理的。

2.2 通信方式设计

大伙房水库水文自动测报系统大部分测站地处山区，交通不便，改扩建工程根据现有自动测报系统的现状及前期对大伙房水库水文自动测报系统站网场强测试结果，结合目前国内水文自动测报系统设备的功能，系统宜采用超短波、短信、卫星信道混合组网方式设计。经认真对比分析，大伙房组网方式方案产生的先决条件是：

1）原来不需经中继站转发、可以直接发至中心站的遥测站点，全部采用超短波信道进行通讯组网，这些站点为营盘、关门山、小寨、新太河雨量站；坝上、水电厂、支洞水位站；抚顺、东洲、总出库水文站等。如设中继站，则5处中继站也全部采用超短波方式，以上为单信道方式。

2）短信不通的地区（熬牛、于家卜、安家、峡河、占贝）以卫星信道为副信道，傲牛遥测站超短波信道达不到通信要求，故只能采用卫星信道单信道的方式。

3）其它测站采用超短波为主信道，短信为副信道的方式。

根据以上组网原则，大伙房水文测报自动化组网方式为：遥测站超短波单信道15套；中继站超短波信道5套；遥测站超短波、短信双信道17套；遥测站超短波、卫星双信道4套；卫星单信道1套；中心站超短波、短信、卫星混合接收2套，其中1套为数据备份接收。

大伙房水库水文测报自动化系统双信道的组网方式，大大增加了系统信息采集的可靠性和安全性。

2.3 中继站防雷防盗设计

本系统中继站共有5座，中继设备及通讯设备安装在法拉第筒内，有中继站房的中继站法拉第筒安装在站房内，没有中继站房的中继站法拉第筒安装在铁塔上，使防盗问题得到有效解决。重建中继站防雷接地系统，解决设备因遭雷击而损坏问题。

3 系统实现功能

改扩建后系统具有以下功能：

1）能够自动、实时地采集雨量、水位等数据，并通过超短波或短信或卫星信道将水情信息传送到水库信息管理中心站。

监测站每采集、处理一个经过滤波的水位值分辨率为l cm，实时采集降雨雨量，雨量的分辨率为1.0mm，当监测站满足阈值、△T时，向水库信息管理中心站发送水情数据。

2）各类监测站具有人工置数功能，能够输入由人工测量的雨量、水位、流速、流量、蒸发量等数据，以便向水库信息管理中心站发送数据信息。

3）各类监测站具有向中心站发送本站运行状态信息的功能。各类监测站发出的每一条信息，都自带站点本身的地址码和信息采集时刻标识，表明该信息的来源和采集时刻。

4）监测站的各种设备结构简单、性能可靠及低功耗，并有防潮湿、无雨衰、防雷电、抗干扰、抗暴风等措施，所有监测站都能够在无人值守的条件下长期连续正常工作。

测站设备工作环境应满足：温度，-35－+55℃；相对湿度不大于95%。

相关监测站要预留足够的设备余量和软硬件接口。

可现地人工设置站号、阈值、△T等参数。监测站数据采集精度应符合各相关规范要求：

1）雨量精度。自排水量不大于25mm，误差为±1.0mm；自排水量大于25mm，允许误差±4%；允许最大雨强8mm/min。

2）水位精度。当分辨率为1.0cm时，95%测点的允许误差不超过土2cm，99%测点的允许误差不超过土3cm；水位变率为0～40cm/min。

4 结语

大伙房水库水文自动测报系统属于大型系统，共41个测站，其中雨量站25个，水文站7个，水位站3个，中继站5个，中心站1个。通过改扩建已解决了原系统中存在的全部问题。改扩建后本系统具有站网布设合理，遥测项目多，测站种类多，通讯方式多元化等特点，安装采用了先进的筒式安装结构，防雷性能更好，设备选择成熟产品。经过1年试运行，本系统信道畅通，设备运行稳定可靠，工程实施过程中，设计单位与建设单位、监理单位、施工单位密切配合，根据施工现场具体情况，积极提出和采纳合理化建议，系统满足数据采集技术要求和通信系统技术要求，使水库的防洪减灾作用得到了充分的发挥和利用。

[1]SL61-2003，水文自动测报系统规范[S].

[2]DL/T5051-1996，水情自动测报系统设计规定[S].

[3]SL34-92，水文站网规划技术导则[S].

[4]SL/T102-1995，水文自动测报系统设备基本技术条件[S].

[5]SL276-2002，水文基础设施建设及技术装备标准[S].