察爾森水庫水情自動測報系統(tǒng)改造

辛忠明，尹祥國

（松遼委察爾森水庫管理局，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400）

察爾森水庫水情自動測報系統(tǒng)改造

辛忠明，尹祥國

（松遼委察爾森水庫管理局，內(nèi)蒙古烏蘭浩特137400）

察爾森水庫水情自動測報系統(tǒng)于1996年6月建成運行。系統(tǒng)自運行以來，為水庫的防洪調(diào)度提供了及時準(zhǔn)確的洪水預(yù)報、迅速可靠的調(diào)度方案，極大地提高了水庫的防洪管理水平。但受當(dāng)時條件所限，原系統(tǒng)存在一系列的問題亟待改善。因此，在察爾森水庫除險加固工程中，需要利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備對系統(tǒng)進(jìn)行全面升級改造。

察爾森水庫；水情自動測報系統(tǒng)；改造方案

1 工程概況

1.1 水庫概況

察爾森水庫位于洮兒河中游內(nèi)蒙古自治區(qū)科右前旗察爾森鎮(zhèn)北1.7 km處，距烏蘭浩特市32 km，是以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大型水庫，是洮兒河干流上唯一的控制性水利工程，水庫總庫容12.53×108m3，水庫控制流域面積7 780 km2，占洮兒河流域面積的23.5%。

1.2 水文氣象條件

洮兒河流域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，春季干燥、多風(fēng)沙；夏季短暫，炎熱少雨；秋季干燥涼爽，日溫差大；冬季嚴(yán)寒漫長。根據(jù)氣象站資料統(tǒng)計，流域多年平均降水量為446.9 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 666.3 mm，多年平均氣溫為5.5℃。

流域降雨連續(xù)，且連續(xù)降雨中易出現(xiàn)暴雨或特大暴雨。流域暴雨多發(fā)生在6—9月，造成暴雨的天氣系統(tǒng)主要有蒙古低壓、華北氣旋、蒙古氣旋、東北氣旋、冷鋒等。

洮兒河流域的洪水主要由暴雨形成，洪水集中在7月中下旬到8月中下旬，約占洪水總量的80%～90%。洮兒河干流一次洪水過程一般在8～15 d，主峰多集中在3 d。由于洮兒河流域東西寬南北窄，一般暴雨能籠罩整個流域，洮兒河干流和支流蛟流河同時發(fā)生洪水的幾率比較大。但干流洪水傳播時間較長，同一場暴雨的情況下，支流先發(fā)生洪水。

1.3 自動測報系統(tǒng)現(xiàn)狀

察爾森水庫于1990年建成運行，水情自動測報系統(tǒng)于1996年6月建成運行。系統(tǒng)現(xiàn)已運行多年，受當(dāng)時技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件的限制，原系統(tǒng)存在一系列的問題。

一方面，雨量站分布不均、站網(wǎng)密度偏小、流域邊界地區(qū)站點較少等問題，給水庫防洪調(diào)度工作帶來了很大的困難。察爾森水庫水庫流域面積為7 780 km2，水情自動測報系統(tǒng)遙測站網(wǎng)，見表1。由水庫管理局1個中心站，索倫、北山、西口、五岔溝4個中繼站，14個遙測站組成。其中，遙測雨量站11個，遙測水位站2個，遙測水文站1個。站網(wǎng)密度為648 km2/站。

由此可以看出，察爾森水庫控制流域面積非常大，而測站卻十分稀少且測站在流域內(nèi)分布不均。個別遙測站控制流域面積超過了1 000 km2，致使流域出現(xiàn)局部暴雨中心缺乏控制站的現(xiàn)象，無法滿足水文預(yù)報的精度要求。以2013年7月27日降雨為例，降雨量為27.8 mm。由于暴雨中心缺乏控制站，使得根據(jù)原有雨量遙測站監(jiān)測降雨作出的預(yù)報洪峰值為243 m3/s，比實際入庫208 m3/s偏大；預(yù)報洪峰出現(xiàn)時間比實際洪峰出現(xiàn)時間提前了24 h。因此，由該預(yù)報結(jié)果得出的決策方案不利于水庫防洪與興利的實現(xiàn)。

另一方面，系統(tǒng)技術(shù)陳舊、設(shè)備老化等問題，也在很大程度上影響了水文預(yù)報的準(zhǔn)確性，使得水庫的防洪調(diào)度面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此，急需對水情自動測報系統(tǒng)進(jìn)行改造。

表1 察爾森水庫水情測報系統(tǒng)原有遙測站網(wǎng)表

2 測報系統(tǒng)的改造方案

2.1 改造目標(biāo)

根據(jù)察爾森水庫水情自動測報系統(tǒng)的任務(wù)需求、存在的問題以及未來的發(fā)展需求制定系統(tǒng)的改造目標(biāo)。新系統(tǒng)應(yīng)保證整體運行的可靠性和穩(wěn)定性，滿足水庫報訊、日常水文計算工作、生產(chǎn)運行統(tǒng)計、洪水預(yù)報及調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運行計算與評估工作的需要，為水庫的防汛調(diào)度、下游城市防洪和供水提供科學(xué)的決策依據(jù)。

2.2 改造方案

對察爾森水庫水情自動測報系統(tǒng)的改造內(nèi)容主要包括：針對流域內(nèi)雨量站少且分配不均的問題，在察爾森水庫壩址以上流域內(nèi)原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增8個遙測雨量站，見表2。針對水情自動測報系統(tǒng)軟件陳舊、設(shè)備老化等問題，對中心站及分中心站系統(tǒng)軟件以及對外防汛通信系統(tǒng)進(jìn)行改造等等。

新增的雨量站要確保與原有的測報系統(tǒng)及洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)有良好的兼容性，使得流域內(nèi)雨量站點空間分布更加合理，平面雨量計算精度更好地滿足洪水預(yù)報方案的要求。另外，對系統(tǒng)軟件及通信系統(tǒng)的改造有助于強(qiáng)化水情信息的收集及傳輸能力，提高水庫的防洪調(diào)度水平。

3 自動測報系統(tǒng)改造內(nèi)容

3.1 主要設(shè)備配置

水情自動測報系統(tǒng)的主要設(shè)備有中心站、分中心站的計算機(jī)設(shè)備及遙測設(shè)備等。

表2 察爾森水庫水情測報系統(tǒng)擬建遙測站網(wǎng)表

中心站、分中心站的計算機(jī)、數(shù)據(jù)接收及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選用高端品牌，對打印機(jī)、衛(wèi)星電話、GPS定位儀等設(shè)備也需進(jìn)行更新。

遙測設(shè)備中雨量傳感器采用翻斗式雨量計，承雨口直徑為200 mm，分辨力為1 mm；水位傳感器采用浮子式水位計，測量范圍0～40 m，分辨力為1 cm；遙測終端機(jī)作為智能遙測設(shè)備支持遠(yuǎn)程診斷管理，具有較強(qiáng)的通信能力，完成數(shù)據(jù)采集處理、存儲及傳輸?shù)热蝿?wù)，提高水情信息的可靠性。

3.2 系統(tǒng)軟件升級改造

3.1.1 操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件

為便于進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，該系統(tǒng)的中心站及分中心站服務(wù)器設(shè)計采用Windows 2008 server操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫設(shè)計采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，可方便地管理數(shù)據(jù)庫、訪問和控制數(shù)據(jù)資源、用戶活動、服務(wù)器配置和數(shù)據(jù)庫備份等。

3.1.2 數(shù)據(jù)接收處理軟件

升級后的數(shù)據(jù)處理軟件能夠采用各種通信方式采集遙測站的水雨情信息，進(jìn)行越限報警、合理性檢查、糾錯處理和自動分類；對水情數(shù)據(jù)進(jìn)行分類實時計算，形成原始數(shù)據(jù)和時段數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；監(jiān)測遙測站及設(shè)備的工作狀態(tài)并進(jìn)行故障報警；對數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)存儲和安全管理等。

3.1.3 數(shù)據(jù)庫管理軟件

根據(jù)軟件平臺及軟件結(jié)構(gòu)的選擇，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理軟件的配置。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計由原始資料數(shù)據(jù)庫、遙測數(shù)據(jù)庫、實時水雨情數(shù)據(jù)庫組成，所有數(shù)據(jù)庫基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理平臺。庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計滿足通用的數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范，符合國家實時水雨情數(shù)據(jù)庫的最新標(biāo)準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)的完整性和易操作性。

3.1.4 洪水預(yù)報軟件

洪水預(yù)報軟件在原洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)上進(jìn)行升級改造，由數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、洪水預(yù)報模塊、成果分析模塊、成果輸出模塊等組成。洪水預(yù)報軟件基于實時水情數(shù)據(jù)庫，采用模塊化、開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有交互性強(qiáng)、功能全面、操作方便的優(yōu)點。

3.1.5 水情動態(tài)顯示軟件

水情動態(tài)軟件可以實現(xiàn)流域水情動態(tài)監(jiān)測，雨量、水位、流量動態(tài)顯示，用戶可以通過瀏覽器在網(wǎng)上實時了解掌握水情信息。對水情動態(tài)網(wǎng)頁進(jìn)行改造升級，可使用戶體驗更佳。

4 結(jié)語

在察爾森水庫除險加固工程中，利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備對水庫水情自動測報系統(tǒng)進(jìn)行全面升級改造，有助于為察爾森水庫的防洪調(diào)度提供更加及時可靠的數(shù)據(jù)，提高水庫在防洪、興利方面的綜合實力。

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1002－0624（2017）03－0065－03

2016-10-25