王雨田

（山西漳澤水庫管理有限公司 山西長治 046000）

0 引言

隨著全球氣候持續(xù)變暖，進(jìn)一步加劇了全球范圍的水循環(huán)，近年來國內(nèi)頻頻出現(xiàn)極端暴雨天氣。2021 年全國平均氣溫為自1951 年以來歷史最高，全國平均降水量較常年偏多，北方地區(qū)平均年降雨量歷史次多，僅次于1964 年。因此，水雨情遙測系統(tǒng)的效用將愈發(fā)顯著，它能通過實(shí)時(shí)監(jiān)測流域內(nèi)的降水?dāng)?shù)據(jù)，提高洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，有效應(yīng)對(duì)極端降雨天氣。水雨情測報(bào)系統(tǒng)建立后，并非一勞永逸，只有長期管理維護(hù)才能保障其正常運(yùn)行，長久地發(fā)揮效用。

1 概況

1.1 工程簡介

漳澤水庫位于山西省長治市潞州區(qū)濁漳河南源干流上，為濁漳河南源的控制性樞紐工程，控制流域面積3 176.0 km2，流域多年平均降水量約為620 mm，多年平均徑流量為2.65 億m3，水庫正常蓄水位902.4 m，死水位896.6 m。

1.2 水雨情測報(bào)系統(tǒng)簡介

漳澤水庫大壩水雨情測報(bào)系統(tǒng)包括12 個(gè)雨量站和1 個(gè)水位站，其中雨量站包括漳澤、莊頭、西堡、陶清河、申村、鮑家河、屯絳、湛上、高河、東大關(guān)、西蓮以及長治市?，F(xiàn)12 個(gè)雨量站和1 個(gè)水位站均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，為水庫科學(xué)調(diào)度和洪水預(yù)報(bào)等提供數(shù)據(jù)支持。水雨情站點(diǎn)分布如圖1 所示。

圖1 水雨情站點(diǎn)分布圖

漳澤水庫水雨情測報(bào)軟件系統(tǒng)包括兩部分，其一是水雨情采集軟件，主要用于對(duì)12 個(gè)雨量站和1 個(gè)水位站的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸、存儲(chǔ)等工作；其二是水雨情管理軟件，主要用于對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)警，水位過程線，雨量累積圖以及報(bào)表、人工整編、整編日志查詢等功能。

2 水雨情系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的故障及分析

漳澤水庫水雨情遙測系統(tǒng)在上游6 座中型水庫及4 個(gè)進(jìn)庫站設(shè)有雨量監(jiān)測站，由于各個(gè)站點(diǎn)位置偏遠(yuǎn)且過于分散，難以配置專人進(jìn)行日常維護(hù)管理，主要由水雨情小組工作人員每年汛前、汛后統(tǒng)一對(duì)各站點(diǎn)雨量筒等設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)。

自系統(tǒng)投入使用后，常見的故障多表現(xiàn)為降雨量、實(shí)時(shí)水位觀測數(shù)據(jù)與人工觀測偏差較大，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)常中斷或延誤，設(shè)備電壓過低。據(jù)多次實(shí)際故障的排查和分析，故障頻發(fā)部位主要有雨量計(jì)、水位計(jì)、水雨情管理軟件、遙測數(shù)據(jù)傳輸。

2.1 雨量計(jì)常見故障及維護(hù)

2.1.1 翻斗軸向工作游隙過大或過小

本系統(tǒng)采用翻斗式雨量計(jì)，翻斗部件如圖2 所示。承雨翻斗要在收集一定雨量后精準(zhǔn)翻轉(zhuǎn)循環(huán)計(jì)量，而翻斗支承軸的軸向工作游隙直接關(guān)系到翻斗是否能夠正常工作。一般情況下翻斗安裝調(diào)試完畢后，無需做任何調(diào)整即可直接投入使用。但受不正確的安裝操作及運(yùn)輸過程中的不可控因素影響，可能會(huì)導(dǎo)致翻斗軸向工作游隙過大或過小，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

圖2 翻斗部件

此外，當(dāng)汛期漳河流域內(nèi)降雨頻次增多且短時(shí)段降雨量大，翻斗的工作強(qiáng)度也隨之驟增，在連續(xù)高強(qiáng)度工作后，可能會(huì)出現(xiàn)固定翻斗軸承的鎖定螺絲松動(dòng)，從而影響觀測雨量的準(zhǔn)確度。

若翻斗軸向工作游隙過大，固定翻斗軸的軸承過于松動(dòng)，承雨器未收集到足夠的雨量便會(huì)翻轉(zhuǎn)，則觀測的降雨量就會(huì)偏大。若翻斗軸向工作游隙過小，即固定翻斗軸的軸承過緊，導(dǎo)致翻斗翻轉(zhuǎn)不順暢有卡阻情況，造成部分雨量流失，使得觀測的降雨量偏小。

翻斗軸向工作游隙的調(diào)節(jié)應(yīng)由專業(yè)人員操作，調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行模擬降雨量測試，在雨量計(jì)外面漏斗用量杯緩緩滴入水滴記下翻斗的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，檢查系統(tǒng)傳回的數(shù)據(jù)是否與滴入的水量一致。

2.1.2 排水道阻塞

漳澤水庫位于華北地區(qū)，暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候顯著，降雨天氣普遍都伴隨著強(qiáng)風(fēng)，若雨量筒高度布置較低且周圍有樹木，樹枝樹葉及雜物易被強(qiáng)風(fēng)帶入雨量筒，即便有防護(hù)網(wǎng)阻擋但異物堆積仍會(huì)影響承雨器收集雨水，從而影響觀測降雨量的準(zhǔn)確度。此外，沙塵暴是北方地區(qū)在春冬季節(jié)多發(fā)的天氣現(xiàn)象，加之北方工業(yè)城市空氣污染嚴(yán)重，雨量筒長期露天放置極易集聚大量粉塵。雨量筒頂部集雨孔和底部出水口較小易被堵塞，影響雨水的收集排出，進(jìn)而導(dǎo)致觀測雨量的偏差。

須定期前往各雨量站點(diǎn)進(jìn)行清理維護(hù)，翻斗內(nèi)若有沉積泥沙應(yīng)進(jìn)行清淤。清理堆積灰塵時(shí)宜采用干凈的脫脂軟毛刷，必要時(shí)可使用適量洗滌劑，輕刷后用清水沖洗即可。

2.2 水位計(jì)常見故障及維護(hù)

本系統(tǒng)采用的是氣泡式水位計(jì)，具有安裝方便、精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，水位計(jì)在實(shí)際使用中常見的故障：1）系統(tǒng)遙測水位與水文站人工觀測讀數(shù)存在較大偏差，可能的原因是水位計(jì)氣管內(nèi)部有積水，時(shí)間越長誤差就越大，需專業(yè)人員用高壓排除氣管內(nèi)積水來解決。2）中心臺(tái)接收不到水位數(shù)據(jù)。有時(shí)是物聯(lián)卡通信信號(hào)差所致，等待一段時(shí)間即可恢復(fù)正常；有時(shí)是太陽能電池板老化衰退無法為通信設(shè)備供電所致，這種情況需更換相應(yīng)的太陽能電池板，同時(shí)檢測蓄電池的蓄電能力是否正常。

2.3 水雨情系統(tǒng)軟件故障分析

水雨情系統(tǒng)軟件提供的豐富實(shí)用功能原本可大大減輕工作強(qiáng)度，但實(shí)際運(yùn)用中這些功能時(shí)常失靈、出錯(cuò)而無法正常使用。常見的故障主要有：日常水情報(bào)表格式錯(cuò)誤，統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)缺失，年度統(tǒng)計(jì)表中降雨數(shù)據(jù)更新不同步，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有延遲滯后，報(bào)警系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、觸發(fā)條件過于復(fù)雜實(shí)用性差。

水雨情系統(tǒng)軟件故障具有小而雜、頻發(fā)且難以根治的特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)向開發(fā)技術(shù)人員反饋，早發(fā)現(xiàn)早解決。

2.4 遙測數(shù)據(jù)傳輸故障分析及維護(hù)

本系統(tǒng)遙測站數(shù)量較多，分布范圍廣，且大都分布在流域上游縣區(qū)的偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村，中心站與遙測站點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障的頻次較多，水雨情測報(bào)系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D3 所示，常見的故障有以下幾種。

圖3 水雨情測報(bào)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

1）中心站無法收到所有測站的水位、雨量數(shù)據(jù)

遙測站一般每間隔10 min 向中心站傳輸一次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，遙測站全部故障的概率較小，出現(xiàn)這種情況要重點(diǎn)排查中心站。首先，檢查供電系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，蓄電池電壓是否過低，設(shè)備接線是否有松動(dòng)或接觸不良；其次觀察設(shè)備的外觀是否完好，天線位置擺放是否正確，模塊顯示是否正常；最后查看網(wǎng)絡(luò)端口是否暢通。

2）中心站無法收到某一測站數(shù)據(jù)，且持續(xù)時(shí)間較長

其他測站數(shù)據(jù)傳輸均正常，表明中心站無故障且網(wǎng)絡(luò)端口暢通，重點(diǎn)排查該無數(shù)據(jù)測站。可能引起故障的原因：1）該測站天線位置偏移脫落，需將天線擺放在正確位置；2）該測站太陽能電池板衰退老化或損壞，應(yīng)及時(shí)更換新的太陽能電池板，同時(shí)檢查蓄電池電壓是否正常。

3）中心站接收的定時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無

出現(xiàn)這種狀況多是站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差或被干擾所致，只需稍加等待便可恢復(fù)正常，也可將通信流量卡拔出后重新安置。

4）晴天時(shí)數(shù)據(jù)傳輸正常，陰雨天時(shí)則無數(shù)據(jù)

這種情況多是蓄電池老化蓄電能力衰退所致，因此晴天時(shí)太陽能板可直接供電維持運(yùn)行，而陰天或雨天太陽能板功能失效，蓄電池也因蓄電能力的下降而無法提供足夠的電壓以維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。這種情況只需更換新的蓄電池即可恢復(fù)正常。

3 維護(hù)思路

漳澤水庫水雨情遙測系統(tǒng)從投入使用至今已有多年，在實(shí)際管理維護(hù)中，有時(shí)盡管故障點(diǎn)不同，但導(dǎo)致故障的原因卻是相同的；有時(shí)則是同一故障點(diǎn)，由不同的故障原因所導(dǎo)致。因此，故障發(fā)生時(shí)可先從基礎(chǔ)的供電、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)施入手進(jìn)行排查，如電源接線是否良好、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否暢通、物聯(lián)卡有無欠費(fèi)情況，若基本情況一切正常再進(jìn)一步排查軟硬件可能出現(xiàn)的故障。排查故障過程中應(yīng)耐心細(xì)心逐項(xiàng)檢查。

4 結(jié)語

通過運(yùn)用漳澤水庫水雨情遙測系統(tǒng)，一方面總結(jié)了一些故障分析和管理維護(hù)等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，另一方面說明網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)和水雨情遙測系統(tǒng)的融合尤為重要。實(shí)現(xiàn)信息化賦能的水雨情系統(tǒng)不僅使水雨情信息的收集更加高效，而且信息軟件包含的各項(xiàng)實(shí)用性功能為日常工作和水雨情數(shù)據(jù)整編工作提供了極大便利。