水文测报系统在某大型水库中的应用

滕万军

(哈尔滨市磨盘山水库管护中心,哈尔滨 150001)

1 概 述

随着无线遥测技术的逐步发展,水文测报系统也不断得到完善和提升。在水利基础设施等领域,特别是大型水库日常运行管理过程中,水文测报系统的应用已经成为一项重要的工作。水库通过建设多个中心站和水文站,利用YDH-1终端机进行雨量和水位遥测,再利用GPRS无线通信进行数据采集,实现水情自动测报管理,并将数据传送至分中心站进行统一分析。而水文测报系统的运用,不仅可为水库的排洪与泄洪提供较为准确和充足的信息[1],还可为水库的安全度汛、经济运行提供重要的支持,为水库发挥防洪、灌溉、供水等综合功能提供数字保障。目前,水文自动测报系统已经成为国内外水库运行管理中采用的一种监控系统。

2 水文测报系统概述

2.1 水文测报系统定义

水文测报系统是利用各种水文监测设备实时采集、传输水文数据,并对其进行处理、分析、预测等,帮助水库管理人员及时全面地掌握水库水位、流量等重要数据信息,以便开展水库调度和防洪、除涝等工作。水文测报系统的主要作用是为水库管理和水资源管理提供可靠的监测数据和科学的决策依据[2]。

2.2 水文测报系统构成

水文测报系统由各进水口处的水位计、流量计、雨量计等监测仪器设备组成,这些设备将河水信息转化为电信号,并通过导线传输至水文局的数据采集器中。水位计可以探测水位,它由水位仪槽、水尺、计算机和数据采集器组成,可以方便地记录水位信息。流量计由感应器、计算机和数据采集器组成,它可以实时测量河水的流量,从而掌握洪量的变化。雨量计可以计算降雨量,主要用于测涝和水库供水。

水文测报系统中,还有重要的通讯设备和数据处理器。通讯系统将各监测系统中获取的电信号传输至数据采集器中,数据处理器通过分析这些信息,得出各种需要的数据结果,并将这些数据备份存储在计算机硬盘上。为了保证系统的准确性和稳定性,水文测报系统还配备了各种传感器、控制器、电源和保护设备等附件,这些设备都是系统不可缺少的一部分。

2.3 水文测报系统的基本原理

水文测报系统由测站、遥控/自报系统和数据中心3个部分组成。首先,测站通过传感器采集水位、流量等数据,并将数据传输至遥控/自报系统;然后,遥控/自报系统通过水文数据进行预处理、存储和传输等功能,将其发送至数据中心进行处理;最后,数据中心按照一定的方式对数据进行汇总、分析和展示,为水库管理人员提供科学决策依据。

水文测报系统具有较高的准确度和稳定性,可以实时反馈水库的水情状况。在水库管理人员进行水情判断和调度决策时,可以直接使用水文测报系统提供的数据,而不是基于经验和猜测进行决策。因此,水文测报系统的应用有助于水库的安全运行和合理调度,更好地服务于人民群众。

3 水文测报系统在某大型水库中的应用

3.1 某大型水库概况

某大型水库位于国内某重要河流一级支流上游,水库坝址以上流域面积约1 150km2。水库多年平均降雨量500～800mm,多年平均年径流量5.6×108m3,水库总库容5×108m3。水库坝址区河谷呈不对称V字形,河床50～60m,河床两侧发育有宽10～20m的狭长形河漫滩,滩面稍有起伏,地面高程280～282m。右岸山坡坡度45°～60°,山脚与河漫滩相连;左岸为山前倾斜台地,地面坡度约10°～15°,前缘与河漫滩相连,台地宽度大于200m[3]。

水库规模为大型水库,具有供水、防洪、灌溉、环境用水等综合功能。工程于2003年4月开工,2006年年底主体完工,自水库建成以来,为城市供水、下游农田灌溉、区域防洪调蓄和生态环境用水发挥了重要作用,经济效益、社会效益、生态效益显著。

3.2 水库水文测报系统简介

水库主要安装了QS-HIAQ水文数据采集系统。该系统集成先进的管理思想和理论,应用先进的软件技术开发而成,在满足采集这一主要功能的同时,添加查询、管理、预警等功能,满足用户的多样化需求,并能及时接收硬件信息进行实时处理,信息准确、性能可靠。该系统具有界面友好、易学易用、稳定可靠、权限明确、可维护性好、信息实时准确、运行流畅等优点,软件存储数据库按照《实时雨水情数据库表结构与标识符》(SL 323-2011)建立,方便水文数据的获取以及其他软件的再处理,支持SQL Server 、MySql、Oracle、Access数据库。该系统主要包括数据采集、实时数据、系统管理、配置、补数据、报表、图像采集、数据库支持等8个功能。

3.3 水文测报系统在水库中的应用效果分析

水文测报系统建成投入使用后,水库的日常运行管理得到显著提升,应用效果比较明显。水文测报系统实现了水文数据的实时监测和预警。通过测量水位、流量、降雨等参数,不仅能够及时掌握水情,还可以发出预警信号,提醒水库管理人员和有关单位及时采取措施,防范水灾风险。水文测报系统提高了水库管理工作的科学性和精准性。借助系统采集的数据,对水库的蓄水、泄水、调水等运行情况进行动态分析和评估,从而制定更加科学的水利调度方案,减少水资源的浪费和损失。

同时,水文测报系统提供了数据支持和科学依据,为水库管理人员的工作提供了重要保障。在发生紧急情况时,可以依据系统提供的数据进行全面分析,更加准确地判断水库危险程度,实现科学决策,快速响应,并使监管机构和公众能够及时了解水情。水文测报系统还在一定程度上提高了水库管理与公众之间的沟通和合作。通过网络与暴雨网安装的数据共享,向公众发布水位、降雨等数据,使公众更加了解水库水情运行状况,认识到水库所承载的风险防范工作的重要性,提高了公众应对水灾风险的能力和应急准备水平。

3.4 水文测报系统日常维护注意事项

水文测报系统是重要的水利工程基础设施,日常维护事项的执行对于水文信息采集精度及设备正常运转至关重要。日常维护主要包括3个方面:

1)日常巡视及设备清洁。水文测报系统设备长期暴露在室外环境中,会受到天气、风沙、鸟兽侵扰等因素的影响,应进行定期检查和清洁,以维护测报系统的正常运行。日常巡视主要涉及设备运行状态及观测数据的质量,同时对设备进行定期清洁,确保环境对测量影响的最小化。

2)防雷及机房环境管理。为提高设备的安全性和稳定性,对于水文测报系统而言,加强设备的防雷措施至关重要。在雷电天气发生时,应尽快关闭与该系统相关的电源。此外,机房内温度、湿度的控制也是至关重要的,应采取相应的机房环境管理措施来保证设备的正常运行。

3)数据验证及汇总报表制作。为保证测报数据的准确性和实时性,日常维护工作不仅要对设备进行巡视和保养,同时重点关注设备的运行状况及测量数据的质量。应定期进行数据验证及汇总,以确保测量数据的真实可靠。

3.5 水文测报系统故障排除与维修

在水文测报系统的使用过程中,为了保证系统的正常运行,需要及时排除故障和进行维修。水文测报系统故障排除及维修的具体措施如下:

3.5.1 故障排除

1)精细化排查。在水文测报系统发生故障时,需要对系统进行一遍精细化的排查。通过对设备进行仔细的观察和检查,找出问题发生的位置和原因。

2)问题分析。以经验丰富的技术人员为主,由专业技术人员对问题进行分析和判断,确定问题是硬件设备故障还是软件程序的问题。

3)解决问题。针对不同的故障类型和问题原因,采取相应的技术措施进行解决。对硬件设备的故障,需要及时更换或修复设备;对软件程序的问题,需要进行系统或程序的调试。

3.5.2 维修措施

1)维修技术人员。水文测报系统的日常维护需要保证技术人员的专业化和持续性。经验丰富的维修人员是解决系统故障的关键,在充分了解系统的组成和功能的基础上,能够做到迅速定位故障。

2)维修设备。针对故障设备进行及时维修和修复,维修人员需要掌握对应设备的维修知识和技能,以确保设备的正常使用。

3)定期维护。定期对水文测报系统进行检查,清洁和维护设备以及维修软件系统会提高系统的稳定性,保障系统的正常运行。

总之,对于水文测报系统故障排除与维修,需要将精细化排查、问题分析、解决问题作为主要方法,确保系统设备和软件的正常运行,定期的维护和检查也是系统正常运行的有力保障。

4 水文测报系统发展趋势展望

随着科技的不断发展和人们对水资源保护的日益重视,水文测报系统在未来的应用前景将会更加广阔。在某大型水库中的应用效果分析中发现,水文测报系统可为水库管理部门提供实时准确的水文测量数据,并且可以辅助决策,提高水库安全防范意识。

在未来的应用中,水文测报系统将会迎来新的挑战和机遇。一方面,水文测报系统将会更加智能化,数据处理能力和网络传输速度将会更快,对水库管理部门提供更加精准的数据和信息。此外,水文测报系统也将更加符合环保和可持续发展的要求,如采用无人机进行巡检和监测,不仅可以减少人力和物力资源的浪费,还能够减少对环境的影响。另一方面,随着全球气候变化和水资源紧缺问题的日益凸显,水文测报系统的应用和研究也面临着新的挑战。如在面临自然灾害和重大水利工程决策时,需要更加精准和智能的水文测报系统来提供可靠的数据和预测。因此,水文测报系统未来的研究方向还包括如何提高系统的鲁棒性、可靠性和预测精度等问题。

综上所述,水文测报系统在未来的应用和发展中将会更加广泛和深入,随着技术的不断进步和研究的不断深入,水文测报系统将会继续发挥重要的作用,为水资源保护和利用提供更加可靠的科技支持。