某水库水情自动测报系统建设及运行分析

张鹏，徐博

1.贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550001；2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081

1 概况

水雨情测报系统包括水源区和灌区测站、中心站的设备采购、安装，及土建工程，施工期和运行期水情自动测报方案编制、施工期观测、洪水预报、生态流量测报以及观测资料整编，软硬件设备维护维修管理。

1.1 站点布置情况

黄家湾水库坝址以上流域集水面积969 km2，施工期黄家湾水情测报系统包含6个雨量站，3个永久水位雨量站，1个临时水位雨量站，1个临时水位站，1个中心站。根据现场实地查勘，部分站点位置有误，经与设计方沟通，将原新场乡雨量站调整为双堡镇雨量站，原双堡镇雨量站调整为下哨村雨量站，种获乡雨量站调整为坝羊乡雨量站，并新增大河边水位雨量站一座。调整前后施工期水雨情站点见表1。

表1 调整前后黄家湾水情测站名称表

1.2 系统结构情况

水情遥测站子系统，按水文资料整编规范要求实时采集和存储水位、雨量、流量数据并按照指定的方式发送至中心站；传输子系统，将水位雨量站、中心站选用GPRS/CDMA 作为主通信道，北斗卫星终端为备用信道的通信方式，其他测站选用GPRS/CDMA信道；中心站是本系统的“中枢神经系统”，负责信息接收处理、数据库管理、为水情预报、水库调度和信息服务提供软硬件平台，主要由水情信息接收处理系统、数据库、计算机网络三部分组成。系统网络结构见图1。

图1 黄家湾枢纽工程水情测报系统网络结构图

2 系统建设

2.1 导流洞进口水位雨量站

2.1.1 基本情况

该水位站选在距导流洞进口前约50 m 处，地理位置为东经106°11'17″，北纬25°47'23″，高程约1 015.00 m。经初设报告查阅，此处历年最大洪水位994.56 m，河底高程约984.00 m，最大洪水位变幅10 m左右。该河段为不对称“V”型横向谷，两岸一级阶地较发育，左岸宽5～10 m，地表高程985.00～990.00 m；右岸宽5～45 m，地表高程985.00～992.00 m。两岸自然边坡为斜向坡，两岸边坡以岩质边坡为主，坡体稳定。右岸边坡横向较宽且有弃渣场公路，不利于建设遥测站，因此拟建遥测站位于左岸高程约1 015.00 m 的二级阶地，河道水流集中，历年中低水水面宽40～50 m，中高水水面宽50～70 m，中、高水均无分流、串沟、回水、死水等现象。

2.1.2 遥测站情况

该遥测站主要目的是指导施工期施工，上游围堰堰顶高程1 008.70 m，根据现场查勘测量，由导流洞围堰坝顶高程推得断面处最高水位为1 008.75 m，最低水位为984.50 m，水位变幅为24.25 m。前期设计规划采用直井式钢塔配合浮子式水位计施测，量程15 m，待上游围堰建成后不足以施测上游水位。若采用二级施测，依托左岸斜坡修建二级测井，左岸高程990 m 以上边坡陡峭，不利于直井式钢塔和测井的建设和稳定，若采用大量程浮子式水位计，需加高直井式钢塔高度，不利于钢塔的稳定和后期维护，综合上述因素，此测站选取压阻式水位计。

遥测设备置于法拉第筒内，报汛采用水情自动遥测方式，水位传感器信号电缆通过镀锌保护管接入遥测设备，经移动/联通手机信号测试，信号均较强，通话正常，短信有回应。

2.2 东屯乡雨量站

2.2.1 基本情况

东屯乡雨量站位于东屯乡政府大楼，由于乡政府大楼靠近高山，不利于建设雨量站，故将该站点定位于大楼右侧的两层小平房楼顶。地理位置东经106°13'37″，北纬26°12'32″，高程1 270 m，离黄家湾枢纽工程约117 km。交通条件良好。

2.2.2 遥测站情况

自动监测雨量站选择在四周比较空旷、不受突变地形、树木、建筑物和烟尘影响的政府大楼旁侧两层小平房。此次遥测站土建采用法拉第筒式室外布置，将自动监测站设备全部集成于筒内安放于楼顶，适应于野外长期工作，铝合金筒直径0.30 m，高度1.20 m，顶盖和底座采用铸铝结构。雨量筒底座基础找平夯实后采用C15混凝土浇筑1 m×1 m×0.40 m，浇筑时法拉第筒安装预埋件同时浇筑，保持基础预埋件顶面水平并保护好地脚螺栓，基础回填土应分层夯实，可将天线与太阳能板固定于铝合金筒上。拟建站点经移动、联通手机信号测试，通话正常，短信有回应。

2.3 导流洞出口临时水位站

2.3.1 基本情况

水位测井拟选在黄家湾水利枢纽工程导流洞出口下游约200 m 左岸处，地理位置为东经106°10'43″，北纬25°47'11″。经调查，此处历年最大洪水位变幅在3 m 左右。河段基本断面呈不对称“U”型，左右岸较平缓，两岸一级阶地较发育，均为10 m左右宽的农田。河床底为基岩、施工弃石弃渣、壤土、淤泥组成。河道中低水水面宽40～50 m，中高水水面宽50～55 m，中、高水均无分流、串沟、回水、死水等现象。

2.3.2 遥测站情况

根据现场实际查勘，该点位于导流洞出口下游约200 m处，施工期弃土弃渣较多，尤其是汛期水流量较大，水位较高，河道中漂浮物较多，若选用岸边直井式钢塔结构，弃土弃渣会覆盖测井进口，以致所测数据误差较大。且当水流量较大时，水位流速较大，对岸边直井式钢塔会强力的冲刷，不利于测井的稳定。故选取雷达水位计。

由于该点为施工期遥测站点，为了便于施工期人工比测，选择道路条件较好的左岸，此处信号强度较强，经移动、联通手机信号测试，信号均较强，通话正常，短信有回应。

3 系统调试流程

①组装好设备，注意线缆不要缠绕，电源正负极不要接反。②测试太阳能控制器输入、输出端电压，若电压正常，方可通电。③连接进入RTU，设置正确的参数，雨量站的自报间隔设置为1 h，水位站的自报间隔设置为5 min。④拨动雨量计翻斗，测试上报数据是否正常，GPRS/CDMA 主信道发数成功后，断开主信道连接线，测试备用北斗信道数据信号。⑤观察定时自报有无发出数据。⑥远程登录中心站遥测数据采集平台查看，自动上传数据是否正确，主备信道是否发送正常，定时报是否正常。⑦远程登录中心站遥测数据接收平台，远程修改相应参数，查看修改是否成功。⑧记录现场相关参数，作为现场调试记录，放入现场法拉第筒的文件袋内。

4 系统运行评价

①硬件设备。系统的各项硬件设备及计算机网络运行正常，服务器、交换机等设备运行稳定、可靠。②数据处理及水务计算。数据处理及水务计算各个进程运行稳定可靠，计算算法正确合理。③人机界面：图形报表系统操作方式简便、灵活，能直观显示和查询水雨情数据、水务计算结果，支持实时数据及时段数据显示，报表内容准确。④流域内大暴雨，猫营水位雨量测站被淹没，设备损坏。重新选址，测站布置于当地国家水文测站附近，运行正常。

5 结语

黄家湾水库水情测报系统运行过程中，排除异常断电、猫营测站被水淹没数据中断情况，其它时间段数据采集率100%，数据衔接性、准确性、可靠性较好，系统总体运行状态良好。