辛忠明，尹祥国

（松辽委察尔森水库管理局，内蒙古乌兰浩特137400）

察尔森水库水情自动测报系统改造

辛忠明，尹祥国

（松辽委察尔森水库管理局，内蒙古乌兰浩特137400）

察尔森水库水情自动测报系统于1996年6月建成运行。系统自运行以来，为水库的防洪调度提供了及时准确的洪水预报、迅速可靠的调度方案，极大地提高了水库的防洪管理水平。但受当时条件所限，原系统存在一系列的问题亟待改善。因此，在察尔森水库除险加固工程中，需要利用先进的技术和设备对系统进行全面升级改造。

察尔森水库；水情自动测报系统；改造方案

1 工程概况

1.1 水库概况

察尔森水库位于洮儿河中游内蒙古自治区科右前旗察尔森镇北1.7 km处，距乌兰浩特市32 km，是以防洪、灌溉为主，结合发电、养鱼等综合利用的大型水库，是洮儿河干流上唯一的控制性水利工程，水库总库容12.53×108m3，水库控制流域面积7 780 km2，占洮儿河流域面积的23.5%。

1.2 水文气象条件

洮儿河流域属于温带大陆性季风气候区，春季干燥、多风沙；夏季短暂，炎热少雨；秋季干燥凉爽，日温差大；冬季严寒漫长。根据气象站资料统计，流域多年平均降水量为446.9 mm，多年平均蒸发量为1 666.3 mm，多年平均气温为5.5℃。

流域降雨连续，且连续降雨中易出现暴雨或特大暴雨。流域暴雨多发生在6—9月，造成暴雨的天气系统主要有蒙古低压、华北气旋、蒙古气旋、东北气旋、冷锋等。

洮儿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，约占洪水总量的80%～90%。洮儿河干流一次洪水过程一般在8～15 d，主峰多集中在3 d。由于洮儿河流域东西宽南北窄，一般暴雨能笼罩整个流域，洮儿河干流和支流蛟流河同时发生洪水的几率比较大。但干流洪水传播时间较长，同一场暴雨的情况下，支流先发生洪水。

1.3 自动测报系统现状

察尔森水库于1990年建成运行，水情自动测报系统于1996年6月建成运行。系统现已运行多年，受当时技术、经济等条件的限制，原系统存在一系列的问题。

一方面，雨量站分布不均、站网密度偏小、流域边界地区站点较少等问题，给水库防洪调度工作带来了很大的困难。察尔森水库水库流域面积为7 780 km2，水情自动测报系统遥测站网，见表1。由水库管理局1个中心站，索伦、北山、西口、五岔沟4个中继站，14个遥测站组成。其中，遥测雨量站11个，遥测水位站2个，遥测水文站1个。站网密度为648 km2/站。

由此可以看出，察尔森水库控制流域面积非常大，而测站却十分稀少且测站在流域内分布不均。个别遥测站控制流域面积超过了1 000 km2，致使流域出现局部暴雨中心缺乏控制站的现象，无法满足水文预报的精度要求。以2013年7月27日降雨为例，降雨量为27.8 mm。由于暴雨中心缺乏控制站，使得根据原有雨量遥测站监测降雨作出的预报洪峰值为243 m3/s，比实际入库208 m3/s偏大；预报洪峰出现时间比实际洪峰出现时间提前了24 h。因此，由该预报结果得出的决策方案不利于水库防洪与兴利的实现。

另一方面，系统技术陈旧、设备老化等问题，也在很大程度上影响了水文预报的准确性，使得水库的防洪调度面临着巨大的挑战。因此，急需对水情自动测报系统进行改造。

表1 察尔森水库水情测报系统原有遥测站网表

2 测报系统的改造方案

2.1 改造目标

根据察尔森水库水情自动测报系统的任务需求、存在的问题以及未来的发展需求制定系统的改造目标。新系统应保证整体运行的可靠性和稳定性，满足水库报讯、日常水文计算工作、生产运行统计、洪水预报及调度、经济运行计算与评估工作的需要，为水库的防汛调度、下游城市防洪和供水提供科学的决策依据。

2.2 改造方案

对察尔森水库水情自动测报系统的改造内容主要包括：针对流域内雨量站少且分配不均的问题，在察尔森水库坝址以上流域内原有系统的基础上新增8个遥测雨量站，见表2。针对水情自动测报系统软件陈旧、设备老化等问题，对中心站及分中心站系统软件以及对外防汛通信系统进行改造等等。

新增的雨量站要确保与原有的测报系统及洪水预报调度系统有良好的兼容性，使得流域内雨量站点空间分布更加合理，平面雨量计算精度更好地满足洪水预报方案的要求。另外，对系统软件及通信系统的改造有助于强化水情信息的收集及传输能力，提高水库的防洪调度水平。

3 自动测报系统改造内容

3.1 主要设备配置

水情自动测报系统的主要设备有中心站、分中心站的计算机设备及遥测设备等。

表2 察尔森水库水情测报系统拟建遥测站网表

中心站、分中心站的计算机、数据接收及数据库服务器选用高端品牌，对打印机、卫星电话、GPS定位仪等设备也需进行更新。

遥测设备中雨量传感器采用翻斗式雨量计，承雨口直径为200 mm，分辨力为1 mm；水位传感器采用浮子式水位计，测量范围0～40 m，分辨力为1 cm；遥测终端机作为智能遥测设备支持远程诊断管理，具有较强的通信能力，完成数据采集处理、存储及传输等任务，提高水情信息的可靠性。

3.2 系统软件升级改造

3.1.1 操作系统及数据库系统软件

为便于进行系统维护，该系统的中心站及分中心站服务器设计采用Windows 2008 server操作系统；数据库设计采用SQL Server数据库，可方便地管理数据库、访问和控制数据资源、用户活动、服务器配置和数据库备份等。

3.1.2 数据接收处理软件

升级后的数据处理软件能够采用各种通信方式采集遥测站的水雨情信息，进行越限报警、合理性检查、纠错处理和自动分类；对水情数据进行分类实时计算，形成原始数据和时段数据存入数据库；监测遥测站及设备的工作状态并进行故障报警；对数据进行网络存储和安全管理等。

3.1.3 数据库管理软件

根据软件平台及软件结构的选择，进行数据库管理软件的配置。该系统数据库设计由原始资料数据库、遥测数据库、实时水雨情数据库组成，所有数据库基于统一的数据库管理平台。库表结构的设计满足通用的数据库设计规范，符合国家实时水雨情数据库的最新标准，保证数据的完整性和易操作性。

3.1.4 洪水预报软件

洪水预报软件在原洪水预报调度系统上进行升级改造，由数据处理模块、数据查询模块、洪水预报模块、成果分析模块、成果输出模块等组成。洪水预报软件基于实时水情数据库，采用模块化、开放的数据结构，具有交互性强、功能全面、操作方便的优点。

3.1.5 水情动态显示软件

水情动态软件可以实现流域水情动态监测，雨量、水位、流量动态显示，用户可以通过浏览器在网上实时了解掌握水情信息。对水情动态网页进行改造升级，可使用户体验更佳。

4 结语

在察尔森水库除险加固工程中，利用先进的技术和设备对水库水情自动测报系统进行全面升级改造，有助于为察尔森水库的防洪调度提供更加及时可靠的数据，提高水库在防洪、兴利方面的综合实力。

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2016-10-25