鹤岗市五号水库水情自动测报系统设计与运行概评

2011-08-13董春丽

黑龙江水利科技 2011年4期

董春丽

(鹤岗市水务局，黑龙江鹤岗154101)

1 概况

五号水库位于大鹤立河中上游，地处黑龙江省鹤岗市西北郊区，距市区15 km，是一座以防洪及城市供水为主，兼顾养鱼、灌溉等综合利用的中型水库。水库坝址以上控制面积175 km2，总库容3 063万m3，该地区常年平均降雨量为600 mm，多年平均来水量4 370万m3。水库下游主要保护兴安区、红旗乡、新华镇和吉祥乡，保护人口5万人，耕地1.04万hm2。此外，还保护鹤矿集团兴安、峻德两大国有重点煤矿和鹤佳高等级公路、鹤佳铁路等重要设施，防洪效益十分显著。

为做好汛期水库洪水预报和科学调度，使用非工程措施提高水库的防洪安全，减少洪灾损失，五号水库于2002年建设了水情自动测报系统。

2 测网布置

五号水库水情自动测报系统由9个站组成。其中6个雨量站，1个水位站，1个中继站和1个中心站。在水库上游干流汇水区域设置了4个雨量站，分别是四号、苗圃、鹤林和摩天岭站;在支流汇水区域设置了2个雨量站，分别是南山和5号地区站。水位站位于大坝北端输水洞取水口处，中继站位于大坝北侧山体上，中心站设在管理处机房内，站网布置见图1。

图1 五号水库水情自动测报系统站点分布示意图

3 系统工作制式和主要功能

3.1 系统工作制式

系统为自报式，自报终端机选用单片机构成的遥测模块，遥测数据可通过总线接口传输数据。这种工作方式是遥测站主动报数，中心站被动接收各站点数据并进行编码解调处理，发送完雨量、水位等数据后又重新回到掉电守候状态。自报式测站耗电少，性能可靠，无人值守，能实时反映出降雨、水位等水文参数的全过程，方便、实用。

3.2 各站构成及主要功能

3.2.1 雨量站

雨量站由遥测终端机、雨量筒、太阳能电池板和高增益定向天线构成。当雨量站收集到1 mm雨量时，雨量计翻斗翻动一次，该站CPU就打开发射机，把此1 mm的值与原存储值累加在一起，通过天线发送到中继站，发送的信号是经过终端机编码调制后的信号。

3.2.2 水位站

水位站为TMS－03A自报式水位监测站，由振弦式水位传感器、发射机、蓄电池、太阳能电池板和吸盘式天线构成。当水位传感器感应到1 cm水压变化时，就由发射机通过天线发送至中继站，水位感应变幅为17 m。

3.2.3 中继站

中继站由中继机、蓄电池、太阳能电池板和增益定向天线构成。当中继站收到雨量站和水位站发送的信号后对该信号进行解调、存储之后重新调制并转发到中心站。

3.2.4 中心站

中心站由前置机、服务器、蓄电池、吸盘式天线构成。中心站为系统核心，前置机收到信号并解调后存储于硬盘内并打印出来，打印信号包括:该站站号、雨量累计值、水位及电源电压等数据。水情软件具有显示各种水情资料、查询、修改和删除数据库中数据，设置有关系统参数，水情预报及远程通信和联网运行。

4 系统设计思想和建设特点

五号水库地处偏远的鹤岗市郊区，坝址以上流域面积175 km2，交通不便且无通讯信号，特别是在汛期洪水频繁情况下常常造成交通中断，无法及时了解流域降水情况。库区管理处办公室距大坝较远，水位观测不便，特别是发生较大洪水需加密观测时段时，观测水位耗费人力、物力极为困难，无法实时掌握库水位和洪水入库等情况。由于水库地处山区，暴雨洪水特点是产流快，汇流时间短，洪峰流量大，洪峰来得快，在不能及时掌握上游降雨和水位的情况下，很难科学有效地进行洪水调度，给水库防汛安全带来一定影响。鉴于此，本着安全稳定、经济实用、性能可靠的原则，五号水库于2002年建设安装了水情自动测报系统。该系统将中心站设在管理处机房，在大坝取水口处建了由美国产振弦压力传感水位计构成的水位站，在上游流域干流、支流汇水区域，根据控制区域面积划分和无线电波测试情况设置了四号、南山、5号地区、苗圃、鹤林、摩天岭6个遥测雨量站。这样，在水库管理处机房就可全面实时掌握上游流域降雨、水位和洪水入库情况，为防洪调度提供了科学依据。

5 系统的运行和维护管理

5.1 运行情况

五号水库水情自动测报系统的建立，因不受交通及通讯的影响，及时准确的采集、统计和计算水文资料，保证了雨情、水情的实时性和可用性，通过对水文资料的分析处理，可及时进行洪水预报，提前掌握入库洪水资料，为水库优化调度提供了科学的依据和技术手段。在水库2002年以来多次洪水过程中，特别是2005年“7·28”百年一遇洪水中发挥了巨大作用，大大提高了水库防洪安全度和防洪减灾效益。同时，详实可靠的水情资料为五号水库洪水模型的建立提供了基础资料，其计算分析成果也为附近小鹤立河流域水库扩建提供了可靠的雨情、水情等水文资料。