唐建荣，王 琦

（1.中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，南宁 530007；2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710060）

长洲水利枢纽水情自动测报系统总体设计探讨

唐建荣1，王 琦2

（1.中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，南宁 530007；2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710060）

介绍了长洲水利枢纽水情自动测报系统建设目标、范围、站网布设及水文预报方案，根据长洲水利枢纽和所在流域的特点，在已建“西江预报系统”和已建电站水情自动测报系统基础上改造建设长洲水利枢纽水情自动测报系统，可以降低成本避免大量重复投资。该系统对枢纽水情进行自动预报的同时，还兼顾了库区防护片的水位及雨情预报，达到一个系统多个应用的目的。

水情；自动测报；预报；遥测站；站网；长洲水利枢纽

1 概述

长洲水利枢纽位于珠江流域西江水系干流浔江河段，下距梧州市区约12km，是西江下游广西境内的最后一个梯级。枢纽横跨两岛三江，大坝总长3.5km，最大坝高56m，共安装15台单机42 MW的灯泡贯流式机组，总装机容量630 MW，坝址以上集水面积为308 600km2，占西江流域面积的87.4％。流域水系图见图1。

图1 长洲水利枢纽流域水系图

长洲水利枢纽是一座以发电为主，兼有航运、灌溉等综合利用效益的大型水利枢纽，是国家“西电东送”计划和广西实施西部大开发战略的重点项目。在同类型水电站中，其大坝最长、船闸规模巨大、机组最多、水轮机转轮直径和容量为世界第一。

2 系统建设的必要性

（1）长洲水利枢纽是广西桂东地区唯一大型骨干电源，不但可为桂东发展提供充足电力，而且有效改善广西电网电源布局和潮流结构，大幅度提高电网运行的安全可靠性和经济性，同时还是“西电东送”主通道的主要支持电源点。

（2）长洲水利枢纽渠化桂平以下干流航道159km，淹没险滩22处，将大幅度提高运输能力、降低运输成本，促进西江航运和地方经济的发展，是广西区打造“黄金水道”的有效保障。

（3）长洲水利枢纽可解决浔江平原近百万亩耕地的干旱威胁，有利于沿岸大规模发展养殖业，有利于加快西江两岸的旅游业发展。

综上所述，长洲水利枢纽兴建在大江大河上，水库运行方式必须首先服从国家防汛指挥中心和自治区防汛指挥中心的指挥，枢纽本身要满足防汛需要，保证洪水期安全渡汛。其次才能考虑充分利用水能资源，争取多发电，并要兼顾航运和灌溉，在满足通航的条件下尽可能发挥电站在电网中的调峰作用，只有通过现代化的水情自动测报系统才能保证枢纽安全并实现和发挥其功能，因此建设长洲水利枢纽水情自动测报系统是完全必要的。

3 系统建设目标和范围

3.1 系统建设目标

水文自动测报系统的建设应满足工程任务的需要，根据长洲水利枢纽调度要求，长洲水利枢纽水情自动测报系统应具有如下主要功能。

（1）满足广西电力调度关于水电站每日水情和负荷曲线预报的要求，至少能够提前39h测报干流到达长洲水利枢纽坝址断面的入库流量，至少能够提前18h测报区间到达长洲水利枢纽坝址断面的入库流量。

（2）能够实时测报长洲库区、坝前、坝后水位，能够实时测报长洲水利枢纽的出库流量。

（3）提供航运所需的水情信息。

（4）能够满足长洲水库汛期动态水位调节的要求。

（5）库区内水情测站的布置应尽量与库区防护泵站、护坡护岸、电灌站或涵闸改造相结合，以便于施工和管理；适当考虑库区各排涝泵站运行的水情测报需求。

（6）采用Web的形式，可实现数据的发布、查询并提供表格和图形等显示方式；满足水库概况、综合实时水情信息、水库计划运行的信息、静态关系曲线的数据信息等相关信息查询与发布。

（7）满足水情测报相关技术规范的要求。

3.2 系统建设范围

（1）干流段建设范围。本系统要求干流预报期不小于39h，根据西江流域主要水文站平均传播时间统计，可知道长洲坝址以上各主要控制站到长洲坝址的传播时间，满足该条件的控制站见表1。由表1可知，用对亭站、红花电站、桥巩电站、贵县站作为本系统的控制站可以满足干流预报期不小于39h的要求，因此本系统的干流建设范围定为以上各控制站到长洲坝址，即洛清江对亭站、柳江红花电站、红水河桥巩电站、郁江贵县站到长洲坝址之间，干流段建设范围的流域面积为25 826km2。武宣站、大湟江口站预报期不足39h，但可用于校验和修正本系统干流来水量。

表1 干流站点传播时间表

（2）区间建设范围。武宣站、贵县站控制的集水面积分别为196 655km2和89 235km2，占长洲坝址以上的92.6％，所以长洲坝址的来水主要来自黔江武宣站以上和郁江贵县站以上的来水组成，其来水量可以在下游大湟江口站得到预报，因此把大湟江口以下来水量较少的这部分流域作为区间流域考虑。因区间预报期要求不少于18h，根据传播时间分析，大湟江口到坝址的传播时间为21h，因此以大湟江口、岑溪、南渡、容县、太平水文站和长洲坝址之间的雨量站遥测数据来预报区间的来水量，即以大湟江口、岑溪、南渡、容县、太平水文站和长洲坝址之间作为本系统区间的主要建设范围，其流域面积为12 328km2。

4 站网规划

4.1 站网布设方案比较

西江流域水文部门已建有“西江中下游洪水预警预报系统”（以下简称“西江预报系统”），其站网布设位置即该部门原人工观测测站处，西江干支流已建的电站均建设了完善的水情测报系统，长洲水情测报系统的站网方案结合“西江预报系统”的站网和已建电站的水情测报系统，有3个站网方案可供选择。

（1）方案一：对“西江预报系统”和已建电站的遥测站进行技术改造，增加相应的数据发送装置，使之具备一站多发的功能。

（2）方案二：利用水文部门已建成的“西江预报系统”，由水文部门提供水情测报服务。

（3）方案三：新建所有遥测站和中心站。

根据国家相关规范要求，开展水情测报工作时，应以现有水情站网为基础布设水情遥测站网，在满足测报要求前提下以最经济的系统规模和投资布设遥测站网。方案三由于投资太大，不宜采用。“西江预报系统”的主要目的是防洪防汛，属于水文部门所有，其系统功能不能完全达到枢纽水情预报的要求，且对其管理和运行均无法控制，从而无法确保枢纽得到连续、及时、准确、可靠的水情预报结果，因此也不宜采用方案二。而方案一则完全满足国家规范和长洲水利枢纽的预报要求，因此在与水文部门和相关电站主管部门协商后长洲枢纽站网布设选择方案一。

4.2 站网布设

根据站网布设方案和现场察勘后确定本系统的建设规模为：

（1）1座中心站：新建；

（2）11座水文（位）遥测站：都是通过改造后与水文部门共同使用，其中太平站、金鸡站、容县站、南渡站、岑溪站用于区间预报，平南站和藤县站除用于干、支流预报外，还用于库区防护片的水文监测；

（3）红花、桥巩2座电站的出库站：已建，直接采集电站出库数据作为上游2条干流的来水控制站；

（4）长洲水利枢纽监控系统中的坝址上游、下游内江、下游外江3个水位站：已建，直接采集数据。

（5）20个雨量遥测站：均为水文部门遥测站点，改造后与水文部门共同使用，都用于区间预报，处于防护片的站点还兼顾防护片的雨情预报；

本系统区间共可采集到29个雨量遥测数据，雨量遥测数据密度为425km2／站，我国已建的水情自动测报系统站网密度多在250km2/站～600km2/站之间，故本系统的雨量遥测站点密度是比较合理的。

本系统主要遥测站布置见图1（省略雨量站），站点详细情况见表2。

表2 主要遥测站点列表

5 水文预报方案

本系统干流建设范围25 826km2，区间建设范围12 328km2，水系发育，支流众多，产汇流情况复杂，因此需采用多种方法相结合来预报。

柳江红花电站出库流量与洛清江对亭水文站来水汇流进入柳江干流，柳江干流来水与红水河干流桥巩电站出库流量汇合进入黔江武宣水文站，黔江武宣水文站来水与郁江贵县水文站来水汇合进入浔江干流大湟江口站，然后汇入平南站，平南站来水与浔江支流蒙江太平水文站来水及浔江支流北流江金鸡水文站（包括容县站、南渡站、岑溪站）来水汇合，最终进入长洲水利枢纽坝址，形成长洲入库水量。

以上各个干流来水预报可以采用河段洪水预报（马斯京根等方法）进行汇流演算而得，大湟江口到坝址区间的来水，可以采用新安江模型和河段洪水预报相结合进行预报。

在整个系统中有如下水文控制站：对亭站、桥巩电站出库站、红花电站出库站、贵县站、武宣站、大湟江口站、平南站、藤县站、金鸡站（包括容县站、南渡站、岑溪站）、太平站。根据这些水文控制站的实测流量，利用动态实时校正模型对洪水预报结果进行实时校正，经过以上逐级预报及校正，最终形成长洲坝址的洪水预报结果，具体预报方案见图2。

图2 预报方案示意图（省略区间预报的示意图）

6 通信方式及工作体制

遥测站与中心站、中心站与上级部门、中心站与各调度机构等有关部门之间的通信，要经过合理的设计，才能保证各系统数据迅速、可靠、准确、方便地传输。

经信道测试，本系统工作范围移动部门均布设了完善的GSM网络，完全能保证本系统的通信要求，因此本系统选用GSM通信作为通信方式。目前国内水情自动测报系统常用的工作体制有3种：应答式、自报式、混合式（兼容式），自报式是目前采用的主流制式，得到了非常广泛的应用，因此选用自报式作为本系统的工作体制。

考虑到整个西江流域未来水资源的统一调度和信息资源共享，本系统建设时还考虑预留软硬件接入端口以用于将来扩充。

7 结语

长洲水利枢纽是以发电为主、兼顾航运和灌溉的综合效益工程，其运行、调度均较为复杂，只有根据水情自动测报系统实时数据才能实现并发挥其最佳功能。本规划方案根据枢纽和所在流域的特点，在已建的“西江预报系统”和电站水情自动测报系统的基础上改造建设为长洲水利枢纽水情自动测报系统，避免了大量重复投资，同时系统在保证枢纽水情自动预报的同时还兼顾了区间防护片的预报，这种思路是可行的。其后，长洲水利枢纽水情自动测报系统实施阶段，也基本按这个思路细化完善和优化，系统建成后，也基本达到了枢纽对水情自动测报的功能要求。

（责任编辑：刘征湛）

Overall design of hydrological data auto-acquisition and transmission system for Changzhou Hydraulic Project

TANG Jian-rong1，WANG Qi2
（1.Guangxi Electric Power Design Co.，Ltd.of China Energy Engineering Group，Nanning 530007，China；2.Northwest Engineering Co.，Ltd.of China Power Construction Corporation，Xi’an 710060，China）

An introduction was made on the hydrological data auto-acquisition and transmission system of Chang⁃zhou Hydraulic Project，including the construction purposes，scope，distribution of station network and hydrologi⁃cal forecast scheme.This system was designed taking into account the characteristics of the river basin where the project is located and the conditions that the Xijiang River Forecast System as well as the automatic regime forecast system of power station had been constructed before，which permits reduction of cost and avoids overlapping invest⁃ment.This system is a multi-purpose one incorporating automatic regime forecast for Changzhou Hydraulic Project with forecast of level and rainfall for reservoir protective area.

Waterregime；automaticforecast；forecast；telemetrystation；stationnetwork；ChangzhouHydraulicProject

TV697.11

B

1003-1510（2016）05-0052-03

2016-07-25

唐建荣（1969-），男，广西南宁人，中国能源建设集团广西电力工业勘察设计研究院有限公司工程师，学士，主要从事水利水电规划设计工作。