武占嶺

（張家口市洋河河務(wù)管理處，河北 張家口075000）

0 前 言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步和電子科技的飛速發(fā)展，實現(xiàn)水利管理現(xiàn)代化是水庫發(fā)展的必然趨勢.水庫安全度汛一直是防汛的重點和難點，為滿足水庫防洪調(diào)度的需要，提高運行管理水平，發(fā)揮經(jīng)濟效益，友誼水庫2004年建成并投入運行了水情自動化測報系統(tǒng).水情自測報系統(tǒng)的應(yīng)用改變了友誼水庫過去雨量采集獲取不及時、手段落后、防洪調(diào)度水平低的局面.增強了友誼水庫雨量信息采集、傳輸、處理的準確性和及時性，提高了水庫的防洪調(diào)度和管理能力，為水庫防洪調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)，最大限度地發(fā)揮了水庫的防洪效益.

1 友誼水庫概況

友誼水庫位于河北省尚義縣與內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣交界處，是永定河支流東洋河上游的主要水利樞紐工程，控制流域面積2 250平方公里，總庫容1.16億m3，是一座以防洪、灌溉為主的大（Ⅱ）型水利樞紐工程，下游控制灌溉面積36萬畝，設(shè)計灌溉面積20萬畝.除險加固工程完成后，水庫設(shè)計標準為100年一遇，校核標準為2000年一遇.水庫流域位于冀蒙高原大青山、燕山、太行山三角地帶，上游稱二道河，主要支流有前河、后河.后河主要支流有壕塹河、鄂卜平河、黃石崖河、黑石崖河和鴛鴦河.河網(wǎng)平均密度0.225公里／平方公里，各支流所經(jīng)之地多為丘陵區(qū)，地形平緩，相對高差較小，平均坡降7‰，農(nóng)牧業(yè)用地占75%.鄂卜平河、前河兩岸有寬闊的草原地帶，后河兩岸多為黃壤土和黃黑沙土，植被稀少，水土流失嚴重.水庫流域內(nèi)屬大陸季風(fēng)氣候，處于半干旱區(qū)，海拔高度在800～1 750m之間.全年降雨量少，且時空分布不均.多年平均徑流量8 200萬m3，多年平均降水量380mm，雨量集中，6月至9月是暴雨的主要發(fā)生期，降水量占全年降水量的70—80%；10月至次年5月，氣候干燥，降雨稀少.友誼水庫壩址附近氣溫年內(nèi)變化較大，歷年日最高氣溫31℃，最低氣溫－27.3℃，夏季晝夜溫差5℃—15℃，冬季晝夜溫差10℃—20℃.全年平均冰凍期約150天，無霜期約120天，多年平均蒸發(fā)量達1 370mm.風(fēng)向以西北風(fēng)為主，最大風(fēng)速20m／s.友誼水庫是一座以防洪為主，兼顧灌溉的大型水庫.因此，及時掌握上游流域的水情信息是非常重要的

2 系統(tǒng)的建設(shè)和水庫運行情況

2.1 系統(tǒng)建設(shè)情況

友誼水庫水情自動測報系統(tǒng)于2004年建成并投入運行，現(xiàn)已運行十年.該系統(tǒng)設(shè)計為12個自動雨量采集站，全部為以前人工觀測雨量站進行改造，2個中繼站和一個中心站，采用超短波電臺進行數(shù)據(jù)傳輸.由于后期運行中中繼站之間傳輸經(jīng)常出現(xiàn)故障且檢修復(fù)雜，影響系統(tǒng)的正常使用.后與水利部南京水文自動化研究所技術(shù)人員一同調(diào)整調(diào)試部分雨量站位置實現(xiàn)了一級中繼，設(shè)備運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸及時準確，系統(tǒng)運行狀況良好.

2.2 水情自測報系統(tǒng)在水庫的應(yīng)用情況

2.2.1 水情自動測報系統(tǒng)

2.2.1.1 超短波雨量采集站

超短波雨量采集站主要由雨量筒、數(shù)傳發(fā)送電臺、12AH蓄電池、5W太陽能板、雨量傳感器、天饋線系統(tǒng)及安裝套件組成.采集站為無人值守，全天候工作，定時、實時發(fā)送雨量信息，當(dāng)雨量產(chǎn)生變化時，根據(jù)設(shè)置要求設(shè)備自動采集傳感器數(shù)據(jù)，主動發(fā)送數(shù)據(jù)到中繼站.

2.2.1.2 超短波中繼站

中繼站由終端機、數(shù)據(jù)收發(fā)電臺、12AH蓄電池、10W太陽能板、天饋線系統(tǒng)及安裝套件組成.中繼站的主要功能為接收各自動采集雨量站發(fā)送的雨量信息并將信息及時轉(zhuǎn)發(fā)到中心站.

2.2.1.3 超短波中心站

中心站由終端機、數(shù)據(jù)收發(fā)電臺、蓄電池組、天饋線系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)組成.中心站將中繼站轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)通過計算機系統(tǒng)進行分析、整理，并顯示其各站實時降雨量，然后上傳到洪水預(yù)報軟件計算形成洪水流量.

2.3 超短波自測報系統(tǒng)運行情況

友誼水庫水情自動測報系統(tǒng)采用雨量站自動采集信息，通過超短波將采集到的信息發(fā)送的中繼站，然后由中繼站轉(zhuǎn)發(fā)到中心站通過計算機軟件對信息進行解碼、校對、分析，最后顯示各雨量站的實時降雨量并繪制降雨過程線.各雨量站雨量筒的起報雨量設(shè)置為0.5毫米，數(shù)據(jù)發(fā)送起報雨量為1毫米，也就是說雨量筒采集兩次信息雨量站才發(fā)送一次數(shù)據(jù)，這樣避免了各站點密集發(fā)送信息相互碰撞出現(xiàn)漏報信息的次數(shù)，同時也避免了頻繁發(fā)送信息造成雨天蓄電池電量不足，出現(xiàn)設(shè)備故障的概率.在沒雨的情況下雨量站設(shè)置為每1小時發(fā)送一次平安報，檢驗設(shè)備的運行狀況.

3 水情自動測報系統(tǒng)在友誼水庫防洪預(yù)警中發(fā)揮的作用

2010年8月10日友誼水庫上游突降大雨，水庫管理處在水情自動測報系統(tǒng)中心站電腦上監(jiān)測到上游各雨量站實時降雨情況，通過雨量站發(fā)送的數(shù)據(jù)顯示上游普遍降雨在20毫米以上，其中三瑞里，張皋、二臺子三站降雨均達到35毫米以上，且三站的控制面積占整個流域面積的三分之一以上，急易形成大的洪水，通過洪水預(yù)報軟件對降雨量分析計算，預(yù)計友誼水庫入庫洪峰流量將達到80m3／s，依據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，友誼水庫積極準備，充分利用庫容調(diào)節(jié)消減全部洪峰流量，減少了對下游危害.通過這次降雨預(yù)報，證明了水情自動測報系統(tǒng)在友誼水庫雨情、水情信息自動化收集、存儲、處理和分析過程中發(fā)揮了重要作用，成為水庫運行管理，防洪減災(zāi)，充分利用水資源、科學(xué)調(diào)度好水庫的一個重要工具.

4 超短波水情自測報系統(tǒng)的特點

4.1 運行穩(wěn)定，抗干擾性強

超短波水情自測報系統(tǒng)采用電臺傳輸信號到中繼站，然后由中繼站進行信號轉(zhuǎn)發(fā)，具有傳輸距離遠，抗干擾性強，信號穩(wěn)定等優(yōu)點，數(shù)據(jù)的可靠性和實時性大大增強.

4.2 運行費用低

采用超短波水情自測報系統(tǒng)，管理運行單位后期只需支付各站點的設(shè)備看護費，不會產(chǎn)生其他設(shè)備運行費用，大大節(jié)省了運行成本，減輕了運行單位的負擔(dān).

5 存著的不足

水情自動測報系統(tǒng)的應(yīng)用確實在水庫洪水預(yù)報和防洪調(diào)度中發(fā)揮了重要作用，但是在實際操作和維修養(yǎng)護中也存著一定的問題：

5.1 設(shè)備壽命短、系統(tǒng)軟件更新快且費用高，管理單位難以承受

水情設(shè)備的使用壽命一般為五至六年，到期后不及時更換，設(shè)備就頻繁出現(xiàn)故障，提高了維修頻率，增加了養(yǎng)護成本.更換不及時，整個系統(tǒng)就會處于癱瘓狀態(tài).就拿友誼水庫為例，每套設(shè)備需要的費用約為8千元，整體更換一次設(shè)備約為12萬元，計算機軟件平均每3年升級一次，每次升級需要2萬元，整套系統(tǒng)更換一次最少需要15萬元，運行管理單位無力承擔(dān)高額的更換費用.

5.2 運行單位缺乏專業(yè)的維修技術(shù)人員，設(shè)備出現(xiàn)故障無法自行排除

目前運行管理單位多為工程技術(shù)人員，對設(shè)備的維修缺乏專業(yè)人才，出現(xiàn)小的問題勉強能維護，設(shè)備原件或系統(tǒng)出現(xiàn)故障管理單位無法自行維修，只能求助于廠家排除，由于廠家距離遠，設(shè)備無法及時修復(fù)，影響了設(shè)備的正常運行，同時質(zhì)保期滿后廠家需要收取維修費用，增加了運行成本.

6 建 議

目前水庫管理技術(shù)人員掌握的比較單一，懂技術(shù)的不通電子設(shè)備和計算機，會電子設(shè)備和計算機操作的不懂技術(shù)，遠遠適應(yīng)不了現(xiàn)代水庫管理工作的需要，所以水管單位應(yīng)重視人才的培養(yǎng)，加大培訓(xùn)力度，使整體人員素質(zhì)得到提高，實現(xiàn)人才優(yōu)化配置.友誼水庫水情自動測報系統(tǒng)的建立在雨量采集、洪水預(yù)報中發(fā)揮了積極的作用，為水庫的安全度汛和優(yōu)化調(diào)度提供了可靠的保障，提高了水庫的防洪和管理能力.同時，也為其他水庫建立水情自動測報系統(tǒng)積累了一些成功的經(jīng)驗，探索了一條新的途徑.

［1］黃遠勻.浩坤水庫水雨情自測報系統(tǒng)建設(shè)與實現(xiàn)［J］.技術(shù)快訊，2013，6

［2］李廣杰.Inmarsat衛(wèi)星在洋河水庫水情自測報系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.河北水利水電技術(shù)，2002，4