闹龙河水库工程水文自动测报系统

孙宇群，黄海玲

(1.北安市水务局，黑龙江北安164000;2.北安市通北镇农村经济技术服务中心，黑龙江北安164000)

1 流域及工程概况

闹龙河发源于小兴安岭南麓松嫩平原过渡地带的低山丘陵区。闹龙河流域属大陆性季风气候，季节变化明显，冷热悬殊，冬季寒冷干燥，夏季温热多雨，春季多风少雨易干旱，秋季降温迅速多早霜，多年平均降雨量558.1 mm，降水量年内分配不均，主要集中在6～9月，占全年降水量的70%左右。多年平均蒸发量646.7 mm。

闹龙河水库坝址位于闹龙河下游，北安市东8 km。坝址以上集水面积349.3 km2，占闹龙河流域总面积的91.4%。闹龙河水库总库容9 660万m3，调洪库容6 700万m3，是一座以供水、防洪为主的综合利用的中型水库。

2 水文自动测报系统建设的必要性

闹龙河水库上游流域形状呈狭长型，支流多且分布均匀。洪水主要由暴雨形成，河道比降较大，洪水来势急，起涨时间短，洪水历时一般为5～7 d;下游受河道地形及乌裕尔河回水顶托影响，洪水比降变缓流速减小，一次洪水历时10～15 d。洪水预见期较短，给防洪和供水优化调度带来较大难度。闹龙河水库下游保护绥北公路、滨北铁路和我市与克东5个村屯、2 000 hm2农田，水库对乌裕尔河中上游防洪效益显著，可将20 a一遇洪峰流量212 m3/s削减为130 m3/s，可将1 000 a一遇洪峰流量748 m3/s削减为530 m3/s，闹龙河水库是我省纳入全国防洪重点中型水库之一，防洪任务繁重。流域内现状无水文、水位、雨量站，无法预测洪水。而水文自动测报系统能自动采集雨量、水位等信息，存储容量一般为90 d、180 d、360 d的信息量，并留有15～30 d的富余量，能将采集到的水文数据快速传输到中心站。中心站具备实时数据接收、处理和对测站监控的功能，自动完成不同方案预报。因此，为确保水库的安全运行和调度运用，建立水文自动测报系统非常必要。

3 遥测站网布设

水雨情测报系统工作的重要前提是合理布设遥测站网，它关系到测报系统的规模、体制、传输方式和软件水平。站网布设原则:①以满足控制测区水、雨情变化和预报、调度为目标;②为控制流域内暴雨变化梯度，中上游应多设遥测雨量站，可不设水文站;③所设代表性雨量站，既满足通信要求、又能取得代表性较好的降水资料;④无人值守、委托管理的遥测站，尽可能设在靠近居民点、交通方便、便于维护看管的地点。

本系统共设1个中心站、1个水文站、3个水位站、4个遥测雨量站。遥测雨量站平均每站控制约70 km2。水位站设在坝上1处，观测库区水位兼测雨量，应设在不受水库泄流影响的地段。水库上游支流水位站，设在水库回水末端的路桥附近，可通过水位流量观测，建立关系曲线，推算来水量。水文站设在坝下泄洪渠平稳水流段上，负责出库水量、坝下河道水位、蒸发等水文气象观测，中心站设在闹龙河水库管理处，负责系统的资料收集、整理、报汛和管理，另外中心站具有遥控各雨量站、水文站、水位站的数据传输功能。详见表1。

表1 闹龙河水库水文自动测报系统站点布设一览表

4 设备配置及软件功能

测报系统设备包括传感器、通信设备、遥测终端机、前置通信控制机、计算机及其外设等主要设备，以及电源、避雷装置和用于系统安装、调试、维修的多功能测试仪等辅助装置。

软件功能是:①数据处理系统应能完成对收到的遥测数据进行接收、校验、存储，编制水文图表，以及实现预报、调度作业，向上级和外系统发送数据等功能。②应用软件的主要功能是进行数据整理、洪水预报、洪水调节计算、数据库管理及水务计算等。它包括数据管理软件、存储和输出软件、水文预报软件、洪水调节计算软件、水务计算软件、多媒体软件和向上级管理部门提供水情信息及成果的通信软件等。测报系统科学合理配置设备，中心站实时进行数据处理，有效发挥软件功能，完成系统自动测报任务。

5 测报系统土建工程的确定

测站站址选择满足水文信息的需要、满足通信条件，还要考虑交通条件。测站土建工程的设计标准:水库坝上遥测水位站量程从死水位至校核洪水位;坝下水位站量程从最低水位至校核洪水最大泄量对应的水位;河道遥测水位站量程为从水位观测期间河流最低水位至堤防高;无堤防的河道遥测水位(水文)站，按照遥测站的重要程度，可选择从水位观测期间的最低水位至高于50～100 a一遇的洪水位。测站土建工程的高程系统应与所在水库工程的高程系统一致。

测站站房要求坚固，其基础应在冻土层以下，并做到防盗、防雷、防冻、防震、防雨水浸入。站房采用环形均衡电位地网，接地电阻＜4Ω，设备地网和避雷地网分开建设，两地网相距5 m以上，遥测雨量站采用金属筒式结构。

6 闹龙河水库水文自动测报系统方案实施效果

6.1 遥测站网布局合理

①闹龙河水库坝址以上雨量站平均站网密度为70 km2/站，可基本满足雨量计算要求;②雨量站控制高程在260～335 m，可满足对山区、半山区雨情控制要求;③各遥测雨站控制范围相对合理，交通通信条件较好，各主要支流上都设有雨量站控制，满足观测流域内水、雨情变化要求。本次布设的遥测站网布局合理，代表性较好。

6.2 组网方案优化

闹龙河水库水文自动测报系统的通信采用无线移动通信(GSM)，能充分利用现有资源及当今通信及网络技术的发展成果，建成后便于运行管理，保证本系统信息流畅、有效和实用。具有覆盖面广、网络能力强、通信费用低、不受地域限制、数据实时性高等优点。

6.3 测报系统适应性强

系统设计采用自报式体系，自动向中心站发送信息的工作方式。系统中的遥测站按设定的时间间隔或当被测参数发生一个规定量值变化时，自动向中心站发送数据，数据接收端设备始终处于值守状态。

本测报系统建立后可实时准确提供水库上游干支流以及区间的水雨情信息，实现对坝址以上流域水雨情信息的及时采集和预报，使遥测和遥控水情技术在闹龙河水库防洪调度、水资源合理利用上发挥先导作用，显示了以往水文信息采集、传输、处理手段所不可比拟的优越性，为水库控制运用、安全度汛和下游防洪提供了信息保障。

［1］ 黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省北安市闹龙河水库工程水文自动测报系统及大坝安全监测系统设计报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计院，2009.