高 峰，張建國，劉 恒

(1.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，沈陽110003;2.沈陽市渾河治理中心，沈陽110011)

龍灣水庫位于饒陽河水系東沙河西支流上，始建于1958年，是一座以防洪灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。壩址以上流域面積321 km2，壩址區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，寒暖、干濕變化明顯。多年平均降水量515.4 mm、蒸發(fā)量1 460 ～2 110 mm［1］。歷經(jīng)50 a，水庫原水文遙測設(shè)備已嚴(yán)重破損，系統(tǒng)近于癱瘓，無法滿足水庫水文預(yù)報及水情調(diào)度要求。本系統(tǒng)的建設(shè)，提高水文信息測報和傳輸?shù)募皶r性、可靠性及處理突發(fā)事件的反應(yīng)能力，增強(qiáng)來水、需水的水文實時預(yù)報性能，為水庫防汛調(diào)度、安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 系統(tǒng)概要

水文遙測系統(tǒng)是借助應(yīng)用通信、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域或測區(qū)內(nèi)固定及移動站點(diǎn)的降雨量、蒸發(fā)量、水位、流量、含沙量、潮位、風(fēng)向、風(fēng)速和水質(zhì)等水文氣象要素，以及閘門開度等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、和處理的信息系統(tǒng)［2］。龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)通過終端采集設(shè)備，采集流域內(nèi)水文遙測數(shù)據(jù)，借助超短波(水利專用頻段)傳輸至中心站，進(jìn)行雨量、庫水位的分析、研究后，實現(xiàn)資料整編和水文預(yù)報、調(diào)度等功能。

2 系統(tǒng)組成

根據(jù)龍灣水庫庫區(qū)、庫容較小，壩址以上流域面積的地形、地貌特征等流域現(xiàn)狀，系統(tǒng)設(shè)中心站1處、雨量站2處、庫區(qū)水文站1處;系統(tǒng)通訊采用超短波。

3 遙測站布設(shè)

本系統(tǒng)遙測站網(wǎng)布設(shè)遵循科學(xué)合理，經(jīng)濟(jì)可行的基本原則。使采集的實時信息有代表性，在站點(diǎn)建設(shè)和維護(hù)方面，以較少的站點(diǎn)能夠獲得足夠的信息，取得較好的預(yù)報效益，滿足水庫洪水預(yù)報調(diào)度的要求，為水庫防汛調(diào)度服務(wù)。經(jīng)優(yōu)化后遙測雨量站均勻的分布在流域上，站網(wǎng)密度比較合理，也能達(dá)到規(guī)范的要求，站網(wǎng)密度統(tǒng)計見表1。

在龍灣水庫壩區(qū)建立庫區(qū)水庫站和中心站，分別在靠邊屯和黑帝廟建設(shè)雨量遙測站，準(zhǔn)確掌握水情信息。龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)站點(diǎn)分布分別見表1和圖1。

表1 水文遙測系統(tǒng)測點(diǎn)分布表

4 遙測站

4.1 遙測站組成

遙測站由遙測終端機(jī)、天線、饋線、避雷器、超短波電臺、功率放大器、太陽能電池板、蓄電池、水位傳感器、雨量傳感器等組成。遙測站硬件框圖見圖2。

4.2 遙測站工作制式

遙測站的工作制式分為自報式和應(yīng)答式。自報式:遙測站根據(jù)預(yù)制的報訊時間制定正點(diǎn)向中心站發(fā)送信息或根據(jù)遙測參數(shù)的變化而自動隨機(jī)地向中心站發(fā)送信息的系統(tǒng)工作方式［3］，該系統(tǒng)的遙測站只具備主動發(fā)送信息的功能，無信號接收裝置。因此數(shù)據(jù)通信信息是單向的。應(yīng)答式:遙測站按照中心站命令發(fā)送采集信息的系統(tǒng)工作方式。它是“查詢～應(yīng)答”方式的簡稱，系統(tǒng)遙測站和中心站均具備接受和發(fā)送信息或指令的雙向功能，所以數(shù)據(jù)通信信道是雙向的［4］。根據(jù)水庫現(xiàn)狀本系統(tǒng)采用自報式;每降雨1 mm，遙測終端機(jī)觸發(fā)上電1次，遙測站向中心站發(fā)送1次雨量數(shù)據(jù)。自報式工作制式框圖見圖3。

圖1 龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)測點(diǎn)平面布置

圖2 遙測站硬件框圖

圖3 自報式工作制式框圖

5 中心站

5.1 中心站組成

中心站:本系統(tǒng)中心站設(shè)在龍灣水庫管理局水情調(diào)度中心。主要設(shè)備為1臺計算機(jī)和1臺前置接收機(jī);中心通過無線超短波信道接收由各測站發(fā)來的雨量和水位數(shù)據(jù)。中心站另配備有HP激光打印機(jī)、易事達(dá)電源避雷器、愛伯樂交流凈化穩(wěn)壓UPS電源等設(shè)備。

5.2 中心站功能

6 結(jié)語

水文遙測系統(tǒng)是一項十分重要的非工程措施，它對水庫的防洪、水文預(yù)報、水情調(diào)度起著舉足輕重作用。龍灣水庫水文遙測系統(tǒng)于2005年3月開工，6月初系統(tǒng)建設(shè)完成并投入試運(yùn)行，經(jīng)過3 a多的汛期的使用，證明該系統(tǒng)能及時、準(zhǔn)確地收集水庫流域的水文信息，做出較為準(zhǔn)確的水文預(yù)報，具有一定的預(yù)見性，為龍灣水庫防洪和水情調(diào)度提供了科學(xué)、可靠的依據(jù)，從而提高了水庫的工作效率。

［1］馬傳波.龍灣水庫自動化系統(tǒng)工程設(shè)計工作報告［R］.沈陽:遼寧省水利水電科學(xué)研究院，2005.

［2］張振云，唐鎮(zhèn)松，姚永熙.水文自動測報系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)［M］.中國水利水電出版社，2005.

［3］劉雅鳴，等.水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編［R］.北京:中國水利水電出版社，2002.

［4］金建樂，周濤.超短波水情自動測報系統(tǒng)常見故障分析與處理［J］. 水電自動化與大壩監(jiān)測，2005，29(5):76 －78.