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        大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)改擴(kuò)建工程設(shè)計

        2010-04-04 13:38:46王麗敏劉少松
        東北水利水電 2010年6期
        關(guān)鍵詞:中繼站大伙房超短波

        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(xiàng)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(yùn)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(qiáng)測試,有一半信道場強(qiáng)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(diǎn)

        2.1 站點(diǎn)增補(bǔ)

        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(bǔ)站點(diǎn)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(bǔ)。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(diǎn)的分布情況,結(jié)合人工雨量站點(diǎn)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(bǔ),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(diǎn)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(diǎn)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(kuò)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(qiáng)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(diǎn),全部采用超短波信道進(jìn)行通訊組網(wǎng),這些站點(diǎn)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(shí)現(xiàn)功能

        改擴(kuò)建后系統(tǒng)具有以下功能:

        1)能夠自動、實(shí)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(shí)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(yùn)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(diǎn)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(qiáng)8mm/min。

        2)水位精度。當(dāng)分辨率為1.0cm時,95%測點(diǎn)的允許誤差不超過土2cm,99%測點(diǎn)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(kuò)建已解決了原系統(tǒng)中存在的全部問題。改擴(kuò)建后本系統(tǒng)具有站網(wǎng)布設(shè)合理,遙測項(xiàng)目多,測站種類多,通訊方式多元化等特點(diǎn),安裝采用了先進(jìn)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(yùn)行,本系統(tǒng)信道暢通,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠,工程實(shí)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].

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