闹得海水库水文自动测报系统优化改造

杨浩

（辽宁省闹得海水库管理局，辽宁 阜新 123000）

1 遥测站网现状

闹得海水库水文自动测报系统始建于1989年。该系统的遥测站网由13个遥测雨量站和1个遥测水位站组成。13个遥测雨量站分别是：石门子、白音他拉、哈达营子（旧庙）、白银花、水泉、扣河子、福兴地、三家子、养畜牧、六家子、白庙子、库伦、闹得海；1个遥测水位站为闹得海水库的坝上遥测水位站。所有测站数据都经过阿其马山中继站将数据传送至中心站。中心站设在闹德海水库管理局。水情自动测报系统工作体制为自报式，通讯方式为超短波。

2 改造的必要性

系统老化不能实现自动测报:

系统自建成以来，由于缺乏这方面专业培训，维修跟不上，加之设备老化和通讯方式单一，近几年水库的遥测系统经常发生错报、漏报、死机、通讯信号中断等情况，经常是边修边坏，边用边坏。因此系统需要改造。

3 洪水预报方案的要求

水文自动测报系统覆盖范围：由于闹得海水库以下各防洪地点，对闹得海水库的洪水调度无特殊要求，水库洪水调度原则主要根据水库任务和水库安全制定。因此水文自动测报系统覆盖范围可确定为闹得海水库坝址以上区域。该区域控制流域面积4 051 km2，共有3条较大支流：扣河子河、乌根稿河及养畜牧河汇入水库。其中柳河石门子水文站以上控制流域面积为2 405 km2，占水库坝址以上流域面积的59%；养畜牧河三家子水文站以上控制流域面积为825 km2，占水库坝址以上流域面积的20%；乌根稿河白庙子水文站以上控制流域面积为341 km2，占水库坝址以上流域面积的8.4%。上述区域为水文自动测报系统站网覆盖的主要地区。

3.2 水文预报方案的选择

3.2.1 洪水预见期分析

洪水预报主要分为降雨径流预报和河段预报两种方法。降雨径流预报根据被预报地点以上流域的实测降雨情况，预报被预报地点的洪水情况；河段预报根据被报地点上游水文站的实测流量（或水位）情况，预报被预报地点的流量（或水位）情况。不同的预报方法，其洪水预见期不同。

1）闹得海水库降雨径流预报方法的洪水预见期分析。主要根据闹得海以上流域较大水年的次降雨情况，通过统计各站3 d暴雨量来确定降雨中心位置。而各次降雨中，闹得海以上大区域的面平均降雨过程最大时段降雨发生时间与降雨中心地区的最大时段降雨发生时间又是基本一致的。因此可以统计出降雨中心的时段最大降雨量发生的时间，与闹得海水库站天然洪峰发生时间之差即为降雨径流预报方法提供的洪水预见期，详见表1。

2）闹得海水库河段预报方法的洪水预见期分析。根据闹得海水库上游3个支流上的石门子、三家子和白庙子水文站的实测洪峰发生时间，对应闹得海水库实测洪峰发生时间，可分别求出上述3站至闹得海水库的洪峰传播时间，该洪峰传播时间即为闹得海水库的河段预报方法的洪水预见期。表2列出了根据数十场洪水的统计情况，各站各场次洪水至闹得海水库的洪峰传播时间多在6 h左右，个别场次洪水洪峰传播时间有所缩短或增长。

表1 降雨径流预报洪水预见期分析表

表2 河段预报洪水预见期分析表

3.2.2 预报方案的选择

根据前面所述，采用降雨径流的预报方法具有可获得较长的（10～13 h）洪水预见期的优点。采用河段预报方法，虽然其洪水预见期相对较短（6 h），但由于石门子、三家子和白庙子3个水文站基本控制住了闹得海水库以上接近90%面积，其实测的洪水信息作为预报值具有精度较高的特点。

综合分析认为，闹得海水库的洪水预报应采用：以降雨径流的预报方法为主，河段预报方法为辅的预报方案。目前水库自动测报网站密度与水文站测报速度均不能满足上述两种预报方案的要求。

4 遥测站网规划论证

4.1 拟增遥测站

该水文自动测报系统覆盖范围内已建的水文站、雨量站在各个时期变化较大。20世纪50年代只有2个雨量站（其中1个水文站）；60—70年代雨量站逐渐增加到13个（其中包括4个水文站）；到80年代以后雨量站基本稳定在18个（其中包括4个水文站）。现有水文站点布局合理，观测资料年限较长，控制了本系统所在流域的来水。雨量站分布比较均匀，主要支流和暴雨高值区站点较多，对降水的时空分布控制亦较好。

由于原水文自动测报系统中仅有遥测雨量站点13个，遥测水位站仅闹得海水库的坝上1个，其站网密度等条件即满足不了规范要求也满足不了所拟定洪水预报方案的要求。此次拟增设的遥测站考虑原则：①能掌握暴雨的时空变化和得到符合精度要求的面雨量；② 能满足本系统配置预报方案对水情信息的要求；③站点信道通畅，交通方便利于管理；④ 水位水文站用原址，雨量站尽量用原址，以保持历史观测资料的连续性；⑤考虑以后为建立流域水文模型提供一些参数依据。

1）拟增设的遥测雨量站7个，其中5个站是在原有人工观测雨量站（平安、格尔林、先进、哈尔稿、满斗营子）的基础上增设遥测雨量装置；另外2个在白塔子、下沙巴尔台新建遥测雨量站。

2）拟增设的遥测水位站3个。这3个遥测水位站均为在原有的石门子、白庙子、三家子水文站观测断面位置增设遥测水位装置。在原水文自动测报系统中，上述水文站人工观测的水位和流量数据，需通过人工置数的方式传入系统中心。此次增设遥测水位装置后，遥测水位数据可自动及时地传入系统中心。人工观测的流量数据仍需通过人工置数的方式传入系统中心。系统中心可以根据水位～流量关系，依照水位推算流量。增设遥测水位站后不仅可以提高河段洪水预报方案的时效性；同时亦可对降雨径流预报方案的预报过程进行实时校正，借以提高降雨径流预报方案的预报精度。

3）拟增设GPRS备用信号传输通道。超短波信号传输通道易受林木生长、新建建筑物影响，增加GPRS备用通道可以大大提高信号传输保证率。各个遥测站点均加装GPRS通讯卡。

4.2 遥测雨量站网的论证

增设站点之后的水情自动测报系统包括了20个遥测站，分布均匀且较密集，可以从站网分布密度、3 d面暴雨量对比和站网分布3个方面来说明增设测站的合理性。

1）站网分布密度的论证。根据SL34-92《水文站网规划技术导则》，对于闹得海水库以上的控制面积（4 051 km2），其配套雨量站网密度应在190～250 km2/站，现增设至20个遥测站，分布密度为202.55 km2/站，符合规范的密度要求。

2）3 d面暴雨量的论证。根据测站和资料情况，只对1985，1986，1987年3年中各2次较大降雨的3 d面雨量进行了统计对比（13个原遥测站和20个增设后测站与现有18个雨量站的对比），详见表3。统计表明，增设测站后可以减少面雨量误差，更接近暴雨的真实情况，特别对于空间分布不均匀的局部暴雨提高精度更为明显。

3）站网分布论证。从表4可以看出本次增加的测站主要分布在南部柳河石门子以上的暴雨高值区域和北部养畜牧河三家子以上的局部暴雨多发区域，这样布设能够较好的控制暴雨的时空变化和求得足够精度的面雨量。

增加测站后，闹得海水文自动测报系统遥测站网由20个遥测雨量站和4个遥测水位站构成。新系统采用超短波和GPRS双信道传输信号，保证率高。新站网可以在点密度和观测、传输速度方面满足降雨径流预报和河段流量预报两种预报方法的要求。

表3 3 d面雨量统计表 mm

表4 遥测雨量站点分布统计表