大伙房水庫水位動態(tài)模擬實現(xiàn)

楊月

（大伙房水庫管理局，遼寧 撫順113007）

1 水位動態(tài)模擬意義

大伙房水庫上游流域為山區(qū)或丘陵地區(qū)，強(qiáng)降雨容易引起山洪、泥石流等自然災(zāi)害，該類地質(zhì)災(zāi)害是山丘地區(qū)在一定強(qiáng)度或持續(xù)的降雨下，因特殊的地形地質(zhì)條件而發(fā)生的自然災(zāi)害，具有突發(fā)、易發(fā)、多發(fā)、破壞性大、防治困難的鮮明特點，往往對局部地區(qū)造成毀滅性災(zāi)害，造成重大的生命、財產(chǎn)損失。采用水庫水位動態(tài)模擬顯示，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立起科學(xué)、準(zhǔn)確、及時的洪水預(yù)警體系，準(zhǔn)確預(yù)測出未來數(shù)小時后水位的漲勢情況，為水庫的科學(xué)調(diào)度提供第一手可靠資料，而且能夠直觀表現(xiàn)出水位的變化過程，根據(jù)該預(yù)測結(jié)果做出預(yù)判，提前制定調(diào)度方案，盡早通知有關(guān)部分做好開關(guān)閘門的準(zhǔn)備，實現(xiàn)水位動態(tài)變化的過程中還設(shè)有預(yù)警功能，保證水位控制在汛限水位之下，并將該結(jié)果和水庫的調(diào)度系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合應(yīng)用，具有實際應(yīng)用意義。

2 水庫狀況和水文自動測報系統(tǒng)

2.1 水庫狀況

大伙房水庫是我國“一五”期間修建的重點水利工程，具有防洪、供水、灌溉、養(yǎng)魚、發(fā)電等多項功能，是新中國成立后第一座自行設(shè)計、自行施工的大型水利樞紐工程，總庫容22.68億m3，控制流域面積5437km2。

水庫自1958年投入運(yùn)用以來，興利除害，先后調(diào)蓄了多次較大洪水，實現(xiàn)減災(zāi)效益數(shù)十億元，擔(dān)負(fù)著沈陽、撫順兩市人民的生命財產(chǎn)安全，是渾河上游重要的防洪樞紐工程。

2.2 水文自動測報系統(tǒng)

大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)分布于沈陽斷面以上流域內(nèi)的32個遙測站、5個中繼站和大伙房水庫調(diào)度中心站構(gòu)成。系統(tǒng)利用遙測、通信、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成測區(qū)內(nèi)固定站點降水量、水位、流量的自動觀測和信息傳輸。

本系統(tǒng)組網(wǎng)方式為：系統(tǒng)采用230MHz頻段（水文專用頻段）的超短波為主通信信道，公網(wǎng)GSM短信為輔助信道。

3 水庫調(diào)度原則和過程

3.1 調(diào)度原則

大伙房水庫按1000年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，要求沈陽發(fā)生300年一遇洪水時，水庫通過合理調(diào)度確保沈陽城市安全，沈陽河道組合流量不超過6260m3/s；撫順斷面發(fā)生200年一遇洪水時，水庫通過錯峰運(yùn)用保撫順城市安全，撫順斷面河道組合流量不超過4880m3/s；沈陽斷面發(fā)生50年一遇洪水時，水庫通過錯峰運(yùn)用保沈陽以下農(nóng)田安全，沈陽斷面河道組合流量不超過4070m3/s。

3.2 主汛期調(diào)度過程

每年7月11日開始至8月10日期間，水庫的水位控制在126.4m范圍內(nèi)，為安全界定水位；當(dāng)有強(qiáng)降雨發(fā)生造成洪水災(zāi)害時，水庫水位達(dá)128.8m時，為下游錯峰，關(guān)閉主溢洪道；當(dāng)水庫水位達(dá)到131.5m時，開兩孔主溢洪道閘門泄洪，水庫水位達(dá)到133m時，主溢洪道全部開啟泄洪；水庫水位達(dá)136.32m時，在原來基礎(chǔ)上增開3孔非常溢洪道，當(dāng)水庫水位達(dá)136.52m時，非常溢洪道全部開啟泄洪。

4 水庫水位動態(tài)模擬實現(xiàn)過程

4.1 遙測站模擬

根據(jù)大伙房水庫上游流域雨量計算方法，模擬監(jiān)測點，每個監(jiān)測點的總雨量等于監(jiān)測點的實時雨量與該監(jiān)測點所對應(yīng)的流域面積的乘積，整個上游流域的實時總雨量等于各個監(jiān)測點的總雨量之和。由于各個雨量監(jiān)測點距水庫的距離、與水庫之間的海拔高度差不同，因此各監(jiān)測點雨水流入水庫所需的時間不同。

4.2 監(jiān)控中心模擬

監(jiān)控中心負(fù)責(zé)接收各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)計算入庫水量，根據(jù)計算的入庫水量以動畫方式顯示水庫的水位。

監(jiān)控中心界面與數(shù)據(jù)接收功能的實現(xiàn)包括3個功能類：ServerUI、Server和Listener Client。其中ServerUI用來實現(xiàn)監(jiān)控中心的界面；Server通過繼承線程類和Server Socket對象實現(xiàn)與監(jiān)測站端的連接與監(jiān)聽；Listener Client通過為每個監(jiān)測站創(chuàng)建線程來接收監(jiān)測站發(fā)來的數(shù)據(jù)，接收到監(jiān)測站端信息后的界面。

對入庫及水位的計算依據(jù)庫容與水位的關(guān)系模型、水位與溢洪道的關(guān)系及實際入庫量關(guān)系如圖1～圖2。

圖1 庫容-水位曲線

圖2 水位高度與溢洪道流量關(guān)系

4.3 警戒水位的設(shè)定

通過設(shè)置安全水位，可以讓系統(tǒng)識別出水位到達(dá)一定高度時進(jìn)行調(diào)用安全系統(tǒng)并報警，能夠更早地采取措施，且此功能由Water Levels類對ServerUI類中的變量safetyH進(jìn)行設(shè)置，也即設(shè)定警戒水位。

4.4 水位動態(tài)模擬顯示

動態(tài)顯示水庫的水位的變化情況，能夠直觀地觀測到其水位變化速度及水位高度，由DongHua3類實現(xiàn)。這個類通過繼承JFrame類來實現(xiàn)界面的顯示，而其邏輯處理的過程是由繼承了Canvas類的Dong Hua Canvas類的對象來實現(xiàn)，其處理過程是在Paint（Graphics g）方法中按照在畫板上進(jìn)行直線的重復(fù)繪制及定時計算其水位高度并刷新來完成，其二維效果如圖3。

圖3 動態(tài)水位的顯示

5 結(jié)語

實現(xiàn)水庫水位動態(tài)顯示，將水位的動態(tài)顯示和大伙房調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，使原有的調(diào)度系統(tǒng)更加直觀形象，并且水位的動態(tài)顯示帶有一定的警報顯示，也使得原有的水庫調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)容完善，更有實際應(yīng)用意義。

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