□閆海波（河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測局）

l水文自動監(jiān)測

我國對水文自動測報系統(tǒng)進(jìn)行研究開始于20世紀(jì)70年代中期，隨著傳感器與無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)地不斷提升以及水文資料的大量積累，水文自動監(jiān)測技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于水庫雨量、水位、流量、泥沙等測驗項目。水文自動監(jiān)測通常是指利用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、遙測技術(shù)等現(xiàn)代科技手段對江河流域以及水庫等測區(qū)內(nèi)的水文信息進(jìn)行自動采集、自動存儲、自動傳輸；為水庫防洪調(diào)度和水資源合理利用提供了重要決策依據(jù)。

2 水文自動監(jiān)測的特點

水庫往往承擔(dān)著防洪、調(diào)度或灌溉供水等關(guān)系到民生的重要任務(wù)，因此，對應(yīng)用于水庫的水文自動監(jiān)測系統(tǒng)的精度和預(yù)見期要求較高。水文自動監(jiān)測主要特點有標(biāo)準(zhǔn)性、及時性、傳統(tǒng)性以及隨機性。具體見表1。

表1 水文自動監(jiān)測特點表

3 寶泉水庫概況

寶泉水庫位于新鄉(xiāng)輝縣市薄壁鎮(zhèn)西北部,原有工程是1973年開工興建，到目前共施工3次。一期工程從1974年4月至1976年10月。建成壩高50～51 m，溢流壩砌筑高程211 m，擋水壩212 m，建成導(dǎo)流底孔和一級輸水洞，庫容910萬m3。二期工程從1989年10月至1994年4月，建成了中型水庫，在原來基礎(chǔ)上加高，增加二級輸水洞，壩高91.10 m，高程252.10 m，壩頂長度397.50 m，壩頂寬5.00 m。溢洪道采用開場式溢流堰，凈寬109.00 m，堰頂高程244.00 m。水庫正常蓄水位244.00 m，死水位196.50 m，總庫容0.45億m3，興利庫容0.31億m3。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計，500年一遇洪水校核，設(shè)計洪水位248.98 m，校核洪水位252.11 m。三期工程從2003年到2007年12月。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核，設(shè)計洪水位265.77 m，校核洪水位268.11 m。壩高107.50 m，高程268.50 m，壩頂長度508.30 m，壩頂平均寬10.00 m。溢洪道采用開場式溢流堰，凈寬109.00 m，堰頂高程257.45 m。上面加有3.00 m高橡皮壩。水庫正常蓄水位257.45 m，死水位220.00 m，總庫容0.67億m3，興利庫容0.50億m3。

4 水文自動監(jiān)測在寶泉水庫的應(yīng)用

4.1 水文自動監(jiān)測報系統(tǒng)設(shè)置原則

寶泉水庫大壩水文自動監(jiān)測系統(tǒng)是集水庫，計算機、自動化、通信技術(shù)、監(jiān)測儀器、測量控制裝置于一體的系統(tǒng)工程。

本工程自動監(jiān)測系統(tǒng)的實施遵循的基本原則是：第一，滿足水庫今后長期安全運行需要的一套完善的安全監(jiān)測體系；第二，及時準(zhǔn)確地反映水庫運行情況，要具有高度自動化的測報系統(tǒng)；第三，監(jiān)測儀器要選擇可靠的、能實現(xiàn)自動監(jiān)測的；第四，滿足觀測需要，測點布置要堅持少而精。

4.2 水文自動監(jiān)測系統(tǒng)

寶泉水庫水文自動監(jiān)測系統(tǒng)要具備信息采集、信息傳輸、信息處理的功能，由三部分組成，包括：監(jiān)測中心站(含信息管理)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、傳輸介質(zhì)。由監(jiān)測中心站采集信息，再通過一定的傳輸介質(zhì)進(jìn)行信息傳輸。

4.2.1 監(jiān)測站

為達(dá)到經(jīng)濟實用、維護(hù)方便、安全可靠的要求，寶泉水庫自動測報系統(tǒng)的監(jiān)測站要根據(jù)寶泉水庫的使用條件布設(shè)相關(guān)水位站、流量站以及雨量站等監(jiān)測設(shè)備。監(jiān)測站這些監(jiān)測設(shè)備要根據(jù)《水文站網(wǎng)規(guī)劃》以及洪水預(yù)報調(diào)度要求進(jìn)行布設(shè)。目前雨量監(jiān)測站一般采用翻斗式雨量計，分辨力通常選擇0.50～1.00 mm；由于寶泉水庫是以防洪為注，兼顧灌溉等功能，因此雨量監(jiān)測站分辨力可以采用0.50 mm。

4.2.2 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是MCU。該裝置采用完全模塊化結(jié)構(gòu)，多CPU并行運行。在寶泉水庫+000 m、l+600 m處各設(shè)1個MCU。各測控單元(MCU)通過超短波電臺與監(jiān)控主創(chuàng)頗訊，從而形成寶泉水庫大壩自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

其中采集層是指負(fù)責(zé)收集、存儲、管理數(shù)據(jù)的軟件集合。通過約定采集層和分中心監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸，以及軟件規(guī)則可以在一定程度上解決不同RTU的信息采集傳輸問題，如圖1所示。

圖1 基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸約定的采集層框架圖

4.2.3 信息傳輸方式

水文自動監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸方式非常復(fù)雜，監(jiān)測站通常情況下采取無人值守的方式運行，以無線或者有線方式與分中心監(jiān)控機交換數(shù)據(jù)，分中心站主要負(fù)責(zé)對本轄區(qū)內(nèi)水文信息進(jìn)行接收、處理、上報和分發(fā)，并通過光纖鏈路將數(shù)據(jù)傳入中心站。

5 結(jié)語

綜上所述，水文自動監(jiān)測技術(shù)及在寶泉水庫的應(yīng)用，使決策機構(gòu)實時了解水庫的水文信息，對水資源合理利用和分配提供了可靠的依據(jù)；正是由于水文信息及時準(zhǔn)確掌握，減少了調(diào)水損失，爭取調(diào)度時間，降低了防洪風(fēng)險度。相信隨著社會的不斷進(jìn)步,科技信息化的迅猛發(fā)展,水文自動監(jiān)測技術(shù)將會更廣泛應(yīng)用在防汛和水利調(diào)度中。

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