大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)改擴建工程設(shè)計

王麗敏，劉少松

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110003）

大伙房水庫位于遼寧省渾河干流上，水庫控制面積5437km2，占渾河流域面積的47.4%，水庫總庫容22.68億m3，是以防洪、灌溉、城市供水為主，兼顧發(fā)電和養(yǎng)魚等綜合利用的水利工程。工程于1954年正式開工，1958年8月竣工，1959年觀測設(shè)備安裝完畢。

1 系統(tǒng)工程現(xiàn)狀

大伙房水庫現(xiàn)有水文自動測報系統(tǒng)于1985年建設(shè)，是國內(nèi)水文測報較早建設(shè)的項目之一，在抗御“95.7”特大暴雨洪水中發(fā)揮了巨大作用，經(jīng)過十多年的運行，在技術(shù)和設(shè)備上都呈現(xiàn)整體老化、故障率高的狀態(tài)。大伙房及大沈區(qū)間流域總面積為7944km2，現(xiàn)有21個遙測雨量站，平均每380km2一個站，暴雨中心密度偏低，已經(jīng)不能滿足洪水預(yù)報及調(diào)度系統(tǒng)要求。

系統(tǒng)現(xiàn)有通信方式為超短波，通過信道場強測試，有一半信道場強信號弱，并存在間歇性干擾。近年來，中繼站除煙筒山以外都遭受過雷擊，設(shè)備損壞嚴(yán)重，因此本系統(tǒng)無論是從技術(shù)上還是從設(shè)備上，都急需改造。

2 工程設(shè)計要點

2.1 站點增補

為了更好地控制暴雨的時空變化規(guī)律，提高預(yù)報精度，增補站點的基本原則：一是增加對暴雨中心的控制，二是對原系統(tǒng)內(nèi)較大空白區(qū)的填補。據(jù)此原則根據(jù)大伙房水情測報自動化系統(tǒng)原有雨量站點的分布情況，結(jié)合人工雨量站點的分布及歷史資料積累，本次增設(shè)8個遙測雨量站，4個水位站。經(jīng)過增補，流域內(nèi)平均站網(wǎng)密度達(dá)到了274km2/站，社河、東洲河流域達(dá)到172km2/站和179km2/站，站點分布更趨合理。

完善后的站網(wǎng)共有遙測雨量站29個，大伙房水庫以上流域18個，大～沈區(qū)間11個，暴雨中心的東洲河以及社河的站網(wǎng)密度均高于其它地區(qū)，這種分布情況與暴雨洪水分布特點是相應(yīng)的，基本上能控制暴雨的時空變化，是比較合理的。

2.2 通信方式設(shè)計

大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)大部分測站地處山區(qū)，交通不便，改擴建工程根據(jù)現(xiàn)有自動測報系統(tǒng)的現(xiàn)狀及前期對大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)站網(wǎng)場強測試結(jié)果，結(jié)合目前國內(nèi)水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備的功能，系統(tǒng)宜采用超短波、短信、衛(wèi)星信道混合組網(wǎng)方式設(shè)計。經(jīng)認(rèn)真對比分析，大伙房組網(wǎng)方式方案產(chǎn)生的先決條件是：

1）原來不需經(jīng)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)、可以直接發(fā)至中心站的遙測站點，全部采用超短波信道進行通訊組網(wǎng)，這些站點為營盤、關(guān)門山、小寨、新太河雨量站；壩上、水電廠、支洞水位站；撫順、東洲、總出庫水文站等。如設(shè)中繼站，則5處中繼站也全部采用超短波方式，以上為單信道方式。

2）短信不通的地區(qū)（熬牛、于家卜、安家、峽河、占貝）以衛(wèi)星信道為副信道，傲牛遙測站超短波信道達(dá)不到通信要求，故只能采用衛(wèi)星信道單信道的方式。

3）其它測站采用超短波為主信道，短信為副信道的方式。

根據(jù)以上組網(wǎng)原則，大伙房水文測報自動化組網(wǎng)方式為：遙測站超短波單信道15套；中繼站超短波信道5套；遙測站超短波、短信雙信道17套；遙測站超短波、衛(wèi)星雙信道4套；衛(wèi)星單信道1套；中心站超短波、短信、衛(wèi)星混合接收2套，其中1套為數(shù)據(jù)備份接收。

大伙房水庫水文測報自動化系統(tǒng)雙信道的組網(wǎng)方式，大大增加了系統(tǒng)信息采集的可靠性和安全性。

2.3 中繼站防雷防盜設(shè)計

本系統(tǒng)中繼站共有5座，中繼設(shè)備及通訊設(shè)備安裝在法拉第筒內(nèi)，有中繼站房的中繼站法拉第筒安裝在站房內(nèi)，沒有中繼站房的中繼站法拉第筒安裝在鐵塔上，使防盜問題得到有效解決。重建中繼站防雷接地系統(tǒng)，解決設(shè)備因遭雷擊而損壞問題。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

改擴建后系統(tǒng)具有以下功能：

1）能夠自動、實時地采集雨量、水位等數(shù)據(jù)，并通過超短波或短信或衛(wèi)星信道將水情信息傳送到水庫信息管理中心站。

監(jiān)測站每采集、處理一個經(jīng)過濾波的水位值分辨率為l cm，實時采集降雨雨量，雨量的分辨率為1.0mm，當(dāng)監(jiān)測站滿足閾值、△T時，向水庫信息管理中心站發(fā)送水情數(shù)據(jù)。

2）各類監(jiān)測站具有人工置數(shù)功能，能夠輸入由人工測量的雨量、水位、流速、流量、蒸發(fā)量等數(shù)據(jù)，以便向水庫信息管理中心站發(fā)送數(shù)據(jù)信息。

3）各類監(jiān)測站具有向中心站發(fā)送本站運行狀態(tài)信息的功能。各類監(jiān)測站發(fā)出的每一條信息，都自帶站點本身的地址碼和信息采集時刻標(biāo)識，表明該信息的來源和采集時刻。

4）監(jiān)測站的各種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠及低功耗，并有防潮濕、無雨衰、防雷電、抗干擾、抗暴風(fēng)等措施，所有監(jiān)測站都能夠在無人值守的條件下長期連續(xù)正常工作。

測站設(shè)備工作環(huán)境應(yīng)滿足：溫度，-35－+55℃；相對濕度不大于95%。

相關(guān)監(jiān)測站要預(yù)留足夠的設(shè)備余量和軟硬件接口。

可現(xiàn)地人工設(shè)置站號、閾值、△T等參數(shù)。監(jiān)測站數(shù)據(jù)采集精度應(yīng)符合各相關(guān)規(guī)范要求：

1）雨量精度。自排水量不大于25mm，誤差為±1.0mm；自排水量大于25mm，允許誤差±4%；允許最大雨強8mm/min。

2）水位精度。當(dāng)分辨率為1.0cm時，95%測點的允許誤差不超過土2cm，99%測點的允許誤差不超過土3cm；水位變率為0～40cm/min。

4 結(jié)語

大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)屬于大型系統(tǒng)，共41個測站，其中雨量站25個，水文站7個，水位站3個，中繼站5個，中心站1個。通過改擴建已解決了原系統(tǒng)中存在的全部問題。改擴建后本系統(tǒng)具有站網(wǎng)布設(shè)合理，遙測項目多，測站種類多，通訊方式多元化等特點，安裝采用了先進的筒式安裝結(jié)構(gòu)，防雷性能更好，設(shè)備選擇成熟產(chǎn)品。經(jīng)過1年試運行，本系統(tǒng)信道暢通，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，工程實施過程中，設(shè)計單位與建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位密切配合，根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，積極提出和采納合理化建議，系統(tǒng)滿足數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求和通信系統(tǒng)技術(shù)要求，使水庫的防洪減災(zāi)作用得到了充分的發(fā)揮和利用。

[1]SL61-2003，水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范[S].

[2]DL/T5051-1996，水情自動測報系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定[S].

[3]SL34-92，水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則[S].

[4]SL/T102-1995，水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件[S].

[5]SL276-2002，水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)[S].