水情自动测报系统在水电站的应用

杨耀

【摘要】本文从水情自动测报系统的概况入手，并结合作者多年在实际工作中的经验，从水情自动测报系统在电站的应用进行了阐叙。得出水情自动测报系统在水电站的应用意义重大。

【关键词】水电站；水情自动测报系统；实际应用

1、引言

水情自动测报系统在水电站的应用主要是在电站的施工期和运行期，施工期水情自动测报系统的应用可以减少施工在洪水期的防洪度汛的风险。运行期可以保证大坝安全度汛的同时合理调度使发电效益最大化。水库调度是根据水库设计运用原则，依据较为可靠的来水预报，在保证大坝及下游防洪安全等的前提下，对水库的入库水量进行再次分配的过程，以满足防洪、发电等各部门的需要，使综合利用效益最佳。因此，水情自动测报系统在水电在的应用具有重要的理论意义和实用价值。

2、水情自动测报系统概况

水情自动测报系统是综合运用计算机、电子、通信、遥感、水文、气象等多学科技术，完成对江河、水库和流域的降雨量、水位、流量、土壤蒸发、机组发电、闸门启闭等水情信息的实时采集、传输、处理、存储管理、预报、发布的信息系统。水情自动测报系统主要由水文传感器、数据采集终端（RTU）、数据传输信道、通信设备、应用软件、数据处理计算机和供电电源等构成。若以信息传输方式来区分，可分为有线传输（ISDN）、微波、公用电话线（PSTN）、短波、超短波（UHF/VHF）、卫星（INMARSTA-C，VSAT）和移动短信（GSM、CDMA、GPRS）等方式。若以其所处位置不同来区分，系统又可分为遥测站、空间站、中继站（地面站、网管中心）和中心站。

3、水情自动系统工作体制和主要功能

3.1工作体制

遥测站系统主要采用自报式工作体制，这种体制的无线电信号采用单向传输方式，即信号由遥测站的遥测控制器控制，从遥测站向中心站传送。自报式工作体制具有实时性强、功耗低、经济实用等特点，目前国内水情测报系统中应用得最为广泛。

3.2水情自动测报系统主要功能

（1）测站功能

①遥测雨量站建设采用测、报、控一体化的结构，按无人看守、无交流电源的野外环境设计。采用17Ah蓄电池和20W太阳能光板浮充，其充放电过程由遥测终端实施（RTU）智能控制，可在无日照的情况下连续工作，完全满足野外工作环境，平时处在低功耗的休眠状态，当遥测站发生降雨时，即自动唤醒控制器，并将雨量信息按设置的格式进行编码，由测站RTU将编码信息发往中继站，最后通过中继站将信息发至中心站。

②遥测水位、水文站选用浮子式水位计，实时监测库水位，根据上、下游水位升降变化，自动记录实时水位信息并按设置的格式编码，并通过GSM将数据直接发至中心站。

（2）中心站功能及应用系统

①中心站是水情自动测报系统信息接收、处理的中枢，它的功能是集中遥测系统内各遥测站的数据，进行计算整理，及时作出洪水预报，并可控制闸门启闭，进行水利调度、信息发布等。整个中心站由通信设备、服务器、工作站、网络设备及电源等五个部分组成。实现了实时接收遥测站信息，并写入本机数据库，经过扩充后写入局域网服务器内工作站，从而使中心站网络中所有计算机都可以共享数据。

②应用系统软件功能和组成：水电站水情自动测报系统具有雨、水情实时采集、传输、资料入库、水情预报、水务管理、监控告警、水情信息发布等功能。中心站应用软件为全中文界面的应用程序，包含数据接收处理软件、水调平台软件、水务计算软件、洪水预报软件、报表系统软件、水情信息网站、短信发布平台等功能.

4、影响电站水情预报的因素

4.1 上游电站调度的影响

梯级水电站受上游电站水库调度的影响非常大，当上、下游电站之间没有降水和较大支流汇入的情况下，下游电站的来水几乎完全由上游电站的出库控制，即使上、下游电站间存在降水和较大支流时，在很多大洪水情况下，下游电站的来水也主要由上游电站出库组成。在实际运行过程中，上游电站尤其是上游龙头电站的调度过程合理，不但能减少弃水使水库在保证大坝自身及下游防洪安全的条件下保留蓄水量，还能优化弃水过程减小下游的防洪压力，避免极端情况下可能出现的多诺米骨牌效应。

4.2 降雨因素的影响

国内大多河流的径流主要由降雨形成，降雨强度、降雨时长以及降雨在流域内的空间分布、流域前期降水等都是直接影响水库调度的重要因素。每一场大的降水过程发生后，都会在降雨所属流域电站坝址断面出现一场洪水过程，如果坝址洪水現峰时流域内仍有较大降雨持续，则有可能继续产生复峰甚至洪峰叠加出现更大洪峰的可能；此外，即使在同时间内、同流域面积上降有同样多的雨量，产生的流域径流量也可能相差很大，这主要与流域前期降水情况以及河流洪水坦化（坦化程度与洪水量级关系较大）等因素有关；再者，如果流域为梯级开发，则降雨所属流域电站下游各级电站坝址均有可能出现相应的洪水过程，具体与下游各个梯级的调节能力有关，倘若下游各梯级电站中有足够的库容能够容纳本次降水和可能的后续降水产生的径流，则经多个梯级调节后，下游其它梯级电站则有可能不再受本次降水过程影响。因此，电站在实际调度过程中必须密切关注上游流域的天气预报、流域实际降雨过程和分布、流域前期降水情况等，提前做出调度决策或根据上游实际降水以及未来可能的降水过程及时调整相应的调度计划。

4.3没有科学的调度方式的影响

某些集水面积较小、装机也较小的电站为节约成本或其它原因没有建立水情自动测报系统，无法收集流域上游水雨情信息，只能依靠与上游电站的沟通（如上下游形成梯级电站）或以往工作经验来调度，这种调度方式难免有不科学的时候，发布的调度指令也会不尽合理，从而不能科学调度使水资源得到充分的利用。只有通过建立专门的水情自动测报系统收集流域水雨情信息并在其基础上结合上游电站调度计划、气象信息及本电站相关调度经验等，才能从根本上形成科学的调度系统，使流域水资源得到充分利用，使电站效益最大化。

5、结语

随着现代科学技术的发展，水情自动测报系统技术日趋成熟，水情测报系统走向信息化、自动化的道路，其在各行各业中应用越来越广泛，尤其在水利工程管理中，水情测报工作是极其重要的。水情自动测报系统水电站实际应用中，为工程施工防汛、蓄水通航、水库调度提供了科学的依据，所以水情自动测报系统在水电站的应用意义重大。

参考文献

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