于桥水库水情自动测报系统总体设计

2016-04-07石评杨阮荣乾

水利水电工程设计 2016年1期

关键词：水情中心站测报

石评杨　阮荣乾

于桥水库水情自动测报系统总体设计

石评杨阮荣乾

摘要于桥水库是天津市最大的一座水库，1985年建成的水情自动测报系统需要重新建设，完成与水库运行有关的监视、预报、调度和管理。

关键词水文预报遥测水情自动测报于桥水库

1　于桥水库概况

于桥水库是天津市最大的一座水库，坝址位于蓟县城东4 km，蓟运河左支流州河上游出山口处，流域面积2 060 km2，总库容15.59亿m3，是以防洪、城市供水为主，兼顾灌溉、发电等综合利用的大型水利工程，整个流域位于燕山山脉的迎水坡，属暖温带大陆性季风性半湿润气候，多年平均降雨量在750 mm左右，多年平均径流量5.06亿m3，降雨多发生在七、八月份，占全年降雨的85%；暴雨中心常在水平口、马兰峪、遵化等地，州河上游主要接纳淋河、沙河、黎河三支汇流，其中沙河水量最大，多年平均径流量2.7亿m3。

2　原有水情自动测报系统现状

于桥水库水情自动测报系统于1985年由南京水利水文自动化研究所与于桥水库协作研制，系统由1个主控站和12个遥测站组成，上游地区有10个遥测站呈扇形分布，下游州河杨津庄及泃河三岔口各有1个遥测站，为水库洪水调度方案提供降雨量及水位数据，遥测站将数据通过超短波信道传递给主控站。系统经过十几年的运行，设备老化，部分水文设施遭到破坏不能使用，水位自计井有些已经倒塌；原有站点分布不合理，需要增加新水位站点；电台使用频率为150 MHz，信号经常受到干扰；原在DOS平台上开发的控制软件已无法满足当今工作的需要，值班机采用的是KC-85机，不能保存数据，数据无法进入数据库，无法实现数据共享。

3　系统重建的必要性

原有水情自动测报系统使用年限已过，于桥水库水情自动测报系统已不能承担水情测报与洪水预报之重任。由于设备制式和频率的原因，改造旧系统不能从根本上解决防雷和串扰等问题。现代自动测报技术与设备集成度发展很快，在原有系统上修修补补的费用也不比建一套新系统节省多少。新系统的建设将使遗留问题彻底解决，因此，需要对于桥水库水情自动测报系统进行重新建设。

4　系统规模和网络设计

本次于桥水库水情系统规模为：遥测系统设1个中心站（于桥水库）、12个卫星遥测站，其中于桥、龙门口、水平口、前毛庄、果河桥、般若院、上关、杨津庄和三岔口共9个站遥测参数为雨量、水位2个量，流域内其它3个站遥测参数均为雨量。本系统建设以于桥水库中心站为核心，实时接收各遥测站数据。

在于桥水库流域内，采用卫星通信系统进行数据的传输，组成卫星通信网。工作体制为自报和应答式相结合。

5　遥测系统功能设计

于桥水库水情自动测报系统建设的目的是改善水文数据采集、传输和处理，缩短水文数据的汇集和预报调度作业所需时间，增强数据采集和处理的可靠性，其总体功能是系统能够实时地完成本流域地区间的水文数据及相关现场数据的采集、传输、接收和处理，并用计算机将实时处理的数据进行统计计算，输出全汉化的各种图形、报表。系统能够长期地、特别是在暴雨洪水等恶劣天气条件下稳定可靠地工作，外站为无人值守站，具有自检能力，能对电源电压进行监测，保证中心站能够具有全系统的遥测数据。中心站能够通过计算机检测各遥测站的现场数据及各站的工作状态，进行实时水情作业预报。当在水情量越限、设备工作异常情况下实时告警。系统各站点现场数据汇集到控制中心后，经处理和作业后的成果数据传送到主管部门，及时拿出防洪调度方案，提出可靠决策，供防汛决策部门使用。

5.1中心站主要功能

于桥水库水情卫星自动测报系统中心站接收系统主要功能为通过卫星通信信道实时接收、存储全库区流域遥测站发送的水雨情数据信息，并将这些数据信息整编后，自动导入洪水调度数据库中。中心站采用美国微软公司的 Windows Server2000网络操作系统，选用SQL Server2000中文版数据库。数据库结构具有完整性、独立性、实时性、灵活性、安全性、可维护和扩展性、规范和统一性、满足于桥水库分布式和网络并发处理能力的要求。

5.2遥测站功能

自动、实时采集雨量、水位数据，并通过卫星通信信道直接将水情信息传送到于桥水库中心站。

遥测站采集、处理经过滤波的水位值，分辩率为1 cm，实时采集降雨雨量，雨量的分辨率为0.5 mm，当卫星遥测站满足ΔH、ΔR、ΔT时，向中心站发送水情数据。各遥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、流量和蒸发量等数据，以便向中心站发送数据信息。

各遥测站都向于桥中心站报告本站运行状态信息。卫星遥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。

5.3数据处理系统

实时、定时接收各遥测站的水文数据，经过合理性检查、纠错后，形成暂存文件；根据需要建立各种数据库、进行数据库管理；原始数据的检索和水情实况监视。

根据水文资料和预报方案，做出洪水预报方案和运用调度方案。

向有关部门传送水情信息。

6　洪水预报与调度应用软件功能设计

6.1洪水预报调度软件实现的主要功能

具有数据实时接收及处理功能，数据库管理，水文预报和洪水调度功能。根据流域水文、气象、地理特性及有关水文资料，于桥水库水情自动测报系统采用三水源模型加实时校正模型作为本系统的洪水预报模型。脱机编制洪水预报方案（模型参数率定），实时水文预报，实时校正模型。

6.2洪水预报模型与洪水调度软件设计

于桥水库洪水预报系统软件采用Windows作为支撑平台，编程语言采用Visual Basic和Visual C++等。洪水预报精度及调度结果达到了部颁甲级标准。

洪水预报系统是水库水情测报自动化系统的一个重要组成部分，主要进行与水库运行有关的监视、预报、调度和管理。该系统设计了以下主要内容：提供短期的水文预报软件；实时监视水库运行情况；运行人员通过计算机屏幕可以方便地监视整个流域内的雨水情变化，可以方便地修改某些信息，可对模型参数进行有权限地修改，以达到对水库的综合运用管理；洪水作业预报的精度满足水文规范要求；洪水作业预报考核的主要内容包括：洪峰及峰现时间、预见期、洪量、洪水过程、最高水位及出现时间等。输出打印的各项数据表，格式符合有关的规范要求。