水情遙測(cè)系統(tǒng)在水庫(kù)科學(xué)調(diào)度中的應(yīng)用

張 鴻，王 東，王 弛

(1. 遼寧省水文水資源勘測(cè)局 撫順?lè)志?，遼寧 撫順113015; 2. 遼寧省水文水資源勘測(cè)局，沈陽(yáng)110003;3. 遼寧省湯河水庫(kù)管理局，遼寧 遼陽(yáng)111000)

1 水庫(kù)及水情自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)基本情況

葫蘆島市有4 座大型水庫(kù)。分別是烏金塘水庫(kù)、宮山咀水庫(kù)、大風(fēng)口水庫(kù)和龍屯水庫(kù)。烏金塘水庫(kù)位于遼寧省葫蘆島市區(qū)西北35 km 處烏金塘村附近，因地下蘊(yùn)藏煤炭而得名。水庫(kù)位于山地一片寬闊河谷，屬于攔蓄女兒河中游河段而成，水面面積12 km2。蓄水量＞1 億m3，為葫蘆島市區(qū)和南票區(qū)主要水源，對(duì)女兒河下游區(qū)域特別是錦州市區(qū)和葫蘆島市區(qū)具有重要的防洪抗旱保障作用;宮山咀水庫(kù)位于遼寧省建昌縣宮山咀鄉(xiāng)( 合鄉(xiāng)并鎮(zhèn)后，現(xiàn)在屬牤牛營(yíng)子鄉(xiāng)) ，是一座防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)龜、旅游等綜合利用的大Ⅱ型水庫(kù)，水積蓄量1．2 億m3，綿延9 km。庫(kù)區(qū)兩岸奇峰突兀，怪石嶙峋。水庫(kù)的建筑物工程由大壩、溢洪道、輸水洞、電站和引水建筑物等5 部分組成，大壩有主副壩各1 座，大風(fēng)口水庫(kù)位于葫蘆島市綏中縣城西北40 km 處，石河中游，面積約26 km2。因源湖可見(jiàn)一座巍巍聳立的世石，酷似一位遠(yuǎn)眺將軍而得名。湖區(qū)周?chē)荷江h(huán)繞，煙波浩渺，水波蕩漾。大風(fēng)口水庫(kù)工程為Ⅱ等工程，龍屯水庫(kù)位于遼寧省綏中縣王寶河中游，是一座以防洪為主及灌溉養(yǎng)魚(yú)的綜合性水庫(kù)。目前4 座水庫(kù)全部安裝了水情自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)，在汛期獲得了可靠數(shù)據(jù)，為水庫(kù)安全度汛和優(yōu)化調(diào)度提供了可靠的信息保障，發(fā)揮了重要作用。

2 水情自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)的重要作用

在水庫(kù)防汛調(diào)度中，水文水情信息是防洪調(diào)度與決策的依據(jù)。傳統(tǒng)的水文水情采集方法是用人工進(jìn)行觀測(cè)，使用電話、電報(bào)傳遞，一次降水水文水情信息，往上需要幾個(gè)h 甚至十幾個(gè)h 才能傳到水庫(kù)調(diào)度中心。這種方法觀測(cè)，手段原始，觀測(cè)精度人為精度誤差較大，同時(shí)，這種原始觀測(cè)方法，在洪汛期觀測(cè)人員不安全因素較多。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，遙測(cè)系統(tǒng)能夠有效地解決上述問(wèn)題，且能夠從根本上解決困繞水庫(kù)防汛與控制調(diào)度通訊不暢的問(wèn)題。

3 水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)組成及運(yùn)行概況

3．1 水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)組成

水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)由控制中心站、遙感傳遞中繼站、遙測(cè)站( 雨量站、水位雨量站) 組成。控制中心站布置在水庫(kù)調(diào)度中心，匯集遙測(cè)站采集的水文信息、數(shù)據(jù)。中繼站布設(shè)在能保證通訊暢通的高地;遙測(cè)站網(wǎng)的布設(shè)要能夠滿(mǎn)足防洪所需信息的采集和水庫(kù)安全的要求。

3．2 系統(tǒng)運(yùn)行情況

在葫蘆島市4 座大型水庫(kù)中，首先于1996年汛前在烏金塘水庫(kù)安裝了水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)，在試運(yùn)行取得良好效果后，于1997年汛前余下的3 座大型水庫(kù)( 宮山咀水庫(kù)、大風(fēng)口水庫(kù)、龍屯水庫(kù)) 也安裝了水情自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)，并在汛期進(jìn)行了試運(yùn)行。4 座大型水庫(kù)的水情遙測(cè)系統(tǒng)，共設(shè)控制中心站4個(gè)，遙測(cè)站18個(gè)，中繼站4個(gè)。

水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)，經(jīng)多年正式運(yùn)行實(shí)際測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足或高于精度規(guī)定值。多年平均系統(tǒng)運(yùn)行暢通率達(dá)到99%(規(guī)定值為95%);多年平均系統(tǒng)年故障次數(shù):4個(gè)中心站1 次，4個(gè)中繼站2 次，18個(gè)遙測(cè)站4 次，其中，在1998年中心站、中繼站達(dá)到無(wú)故障，遙測(cè)站只有2 次;多年平均系統(tǒng)誤碼率為0．01(規(guī)定值為1%);多年平均數(shù)據(jù)接收成功率達(dá)到了99．6%。

4 水情遙測(cè)系統(tǒng)與科學(xué)調(diào)洪

4．1 采集水文數(shù)據(jù)

水庫(kù)在汛期要做到科學(xué)調(diào)洪和防洪，首要的是及時(shí)準(zhǔn)確地采集各種水文水情數(shù)據(jù)，它是防洪調(diào)度的基本依據(jù)。而水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了原始落后的測(cè)報(bào)手段，使各種水情數(shù)據(jù)通過(guò)遙測(cè)設(shè)備及時(shí)快速的傳遞到控制中心，大大提高了水文信息的時(shí)效和精度，從而為科學(xué)調(diào)洪和選定防洪預(yù)案，提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

4．2 建立預(yù)報(bào)調(diào)洪計(jì)算機(jī)模型

科學(xué)調(diào)洪，在準(zhǔn)確匯集水文信息的同時(shí)，必須建立適用各庫(kù)自身情況的預(yù)報(bào)調(diào)洪計(jì)算機(jī)模型，即產(chǎn)流、匯流計(jì)算方法和調(diào)洪演算方法，匯編軟件程序，輸入微機(jī)。根據(jù)建立起的預(yù)報(bào)調(diào)洪模型和遙測(cè)系統(tǒng)傳遞的水情數(shù)據(jù)，利用微機(jī)進(jìn)行處理，就能夠快速、準(zhǔn)確、科學(xué)的預(yù)報(bào)出產(chǎn)流、匯流、洪峰流量、入庫(kù)時(shí)間、洪水總量。并且，可預(yù)測(cè)出不同調(diào)洪狀態(tài)下的最大泄量、最高庫(kù)水位等數(shù)據(jù)，為選擇啟動(dòng)防洪預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)。

4．3 科學(xué)調(diào)洪

在保證水庫(kù)工程安全的前提下，要兼顧上游、下游利益和滿(mǎn)足95%保證率的城市工業(yè)用水和生活用水。首先，要預(yù)留庫(kù)容，一般控制在汛限水位以下。在確定時(shí)，應(yīng)根據(jù)控制流域內(nèi)遙測(cè)系統(tǒng)提供的水情數(shù)據(jù)，通過(guò)該水庫(kù)的預(yù)報(bào)調(diào)洪模型軟件所計(jì)算出的產(chǎn)流、匯流、洪峰流量、入庫(kù)時(shí)間、洪水總量及不同調(diào)洪狀態(tài)下的最大泄量、最高庫(kù)水位等數(shù)據(jù)，對(duì)汛前水位進(jìn)行適度調(diào)整，達(dá)到預(yù)騰空庫(kù)容適度，汛后回蓄恰當(dāng)，以使水庫(kù)在發(fā)揮防汛效益的同時(shí)，確保汛期及汛后經(jīng)濟(jì)效益最大。其次，要按安全泄流量進(jìn)行泄洪。在確保水庫(kù)工程安全的前提下，力保沿河兩岸農(nóng)村及企業(yè)不受災(zāi)。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)整個(gè)流域防汛調(diào)度要求，為下游河道及城市防洪進(jìn)行錯(cuò)峰調(diào)洪。

5 應(yīng)用遙測(cè)系統(tǒng)科學(xué)調(diào)洪的綜合評(píng)價(jià)

5．1 提供了迅速快捷高精度的水文數(shù)據(jù)

遙測(cè)系統(tǒng)科學(xué)調(diào)洪經(jīng)多年的應(yīng)用，取得了顯著的防洪減災(zāi)效益和較高的經(jīng)濟(jì)效益。首先，水情遙測(cè)系統(tǒng)為汛期水庫(kù)科學(xué)調(diào)洪迅速、快捷的提供了高精度的水文數(shù)據(jù)。在觀測(cè)精度上經(jīng)過(guò)多個(gè)汛期系統(tǒng)接收雨量和人工觀測(cè)雨量的比較，發(fā)現(xiàn)同雨量筒布設(shè)在一起的站點(diǎn)數(shù)據(jù)，日雨量比較一致，同雨量筒布設(shè)不在一起的雨量有時(shí)有差別，但觀察系統(tǒng)報(bào)來(lái)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)都是逐mm 增長(zhǎng)。僅以1998年7月24日典型洪水為例，預(yù)報(bào)值與實(shí)際誤差情況如下: 最大入庫(kù)流量( m3/s) : 誤差4．2%;最高庫(kù)水位( m) : 誤差0．3‰; 最大泄洪流量( m3/s) :誤差3‰;最大泄洪流量( m3/s) : 誤差0．8%。該技術(shù)經(jīng)實(shí)踐與專(zhuān)家鑒定，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)精度方面是可靠的，減少了人工觀測(cè)誤差，保證了采集的水文信息的準(zhǔn)確性。

5．2 解決了信息化中的難點(diǎn)問(wèn)題

水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)作，解決了長(zhǎng)期困繞著水庫(kù)防汛與控制調(diào)度通訊不暢的難題。沒(méi)上系統(tǒng)前，由于水庫(kù)上游通訊不暢，上游雨情不能及時(shí)地傳遞到水庫(kù)，一次降雨水文信息往往需要幾h，甚至十幾h 才能傳到水庫(kù)調(diào)度中心。應(yīng)用遙測(cè)系統(tǒng)后，各雨量遙測(cè)站的雨量逐mm 直傳控制中心站，及時(shí)快捷，幾乎無(wú)時(shí)間差。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)作，從根本上改變了人工觀測(cè)的技術(shù)落后原始的觀測(cè)方法，極大地提高了工作效率和科技含量，解放了勞動(dòng)生產(chǎn)力，同時(shí)也避免了人工觀測(cè)的不安全等因素。

5．3 創(chuàng)造了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益

各庫(kù)運(yùn)用預(yù)報(bào)調(diào)洪模型軟件進(jìn)行微機(jī)處理的科學(xué)調(diào)洪方法，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確精度高，能夠成功的削減洪峰和安全錯(cuò)峰，極大地發(fā)揮了水庫(kù)防洪減災(zāi)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。由于運(yùn)用科學(xué)調(diào)洪預(yù)報(bào)值準(zhǔn)確精度高，成功的削峰和安全錯(cuò)峰，所以，在防洪調(diào)度上就爭(zhēng)得了主動(dòng)權(quán)，改變了原來(lái)的被動(dòng)防洪局面。因而，做到了防洪工作的有的放矢，減少或避免洪災(zāi)損失。同時(shí)，可避免不必要的興師動(dòng)眾，免除泄洪區(qū)民眾的恐懼心里與安全轉(zhuǎn)移等勞民傷財(cái)之苦。

運(yùn)用科學(xué)調(diào)洪方法，在發(fā)揮水庫(kù)防洪減災(zāi)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，能極大地發(fā)揮其自身的興利效益。由于采用科學(xué)調(diào)洪方法，故而能從根本上解決預(yù)留庫(kù)容過(guò)大，泄量過(guò)大和水庫(kù)白丟水的問(wèn)題，從而能夠最大限度地發(fā)揮水庫(kù)供水、發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖等綜合經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié) 語(yǔ)

在水庫(kù)防汛調(diào)度中，水文水情信息是防洪調(diào)度與決策的依據(jù)。葫蘆島市4 座水庫(kù)的水情自動(dòng)化遙測(cè)技術(shù)及水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用快速提供了水文數(shù)據(jù)，解決了信息化中的難點(diǎn)問(wèn)題，為水庫(kù)安全度汛和優(yōu)化調(diào)度提供了可靠的信息保障，顯著提高了社會(huì)效益( 防洪效益) 和經(jīng)濟(jì)效益。我們將進(jìn)一步提高水情自動(dòng)化遙測(cè)技術(shù)及水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)功能，使水情遙測(cè)系統(tǒng)與葫蘆島市大型水庫(kù)實(shí)際情況更好地結(jié)合，讓水情遙測(cè)系統(tǒng)更好地發(fā)揮其作用。

［1］GB 17621—1998 大中型水電站水庫(kù)調(diào)度規(guī)范［S］．

［2］王宇航，高廣峰. 水情自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)在桃山水庫(kù)二期工程建設(shè)中的應(yīng)用［J］. 黑龍江水利科技，2010(03) :105 －107.

［3］常玉泉. 宿鴨湖水庫(kù)水情遙測(cè)預(yù)報(bào)和調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)用［J］. 河南水利與南水北調(diào)，2008(10) :22，24.

［4］楊勝勇. 水情遙測(cè)預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)在城西水庫(kù)的應(yīng)用［J］. 安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(03) :10 －12.