２０１７年第６期 （第４５卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．６．２０１７ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４５） 文章编号：１００７—７５９６（２０１７）０６—０１５１—０３ 水情自动测报系统的现状与发展 蒋跃华 （水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐８３００００） 摘要：水文信息需要现代科技进行实时的遥测算、传送和处理，因此水情自动测报技术就起 到了这样的作用，能够对水库的防洪调度、水资源的合理运用等进行合理的解决，是目前较为 有效的非土建工程防洪措施。文章在对当前水情自动测报系统进行了建设和分析的基础上， 提出水情自动测报系统设备的构造、水情自动测报系统的精度预报、预报模型的及时校正、数 据的补充自动采集、洪水预报子系统的主要功能、洪水调度方案的合理性等问题进行阐述，将 洪水调度子系统包括的基本信息服务和主要功能等加以分析，分析了水情测报系统的使用现 状，功能优势等，提出今后采用地理信息系统进行子系立设计、实现系统的高度集成的 论点。 关键词：洪水测报；自动调度；水情实时信息；发展现状 中图分类号：Ｐ３３８．９ 文献标识码：Ｂ 我国的地域辽阔，地形较为复杂。水灾旱灾频 式的转发，每个基本遥测系统又相互，超短波数 繁出现，但是土建防洪工程不能满足灾情防护的需 据通信系统，应设置一个总调度中心，可以共享和可 要。江河流域、水库的洪水预报已经达到采用现代 以自行取用，形成较大的行政设置和较大区域，设置 化技术的程度，可以进行实时的水文信息的传送和 多个分中心站，的水情预报管理各个区段的测 处理、遥测，合理利用当前的水库资源和水资源，水 报任务，总调度中心就是统管这些信息资料，能够对 资源的防洪调度等加以水文等学科的综合，对水文 信息数据加以调度和决策，当前的水情自动测报系 进行测量和计算，提高洪水预报的精度，将以往的水 统包括了自报式和应答式，前者采用随机发送 库安全度汛的落后情况进行改善，改变了人工水情 信息的方式将数据采集到的参数的变化加以分析，测量的弊端，提高了水情测报速度实和电厂的经济 后者按照调度中心的命令将信息进行采集并且进行 运行。 发送。各组成部分的任务表见表１。 表１ 各组成部分的任务表 １水情自动测报系统发展现状 １．１基本的水情自动测报系统 名称 任务 遥测站 中继站 水情数据的收集，水情信息的发报 中转要测站的水情数据 包括了要测站和中心站组。运行的流程为：自 动采集水情，实时收集数据、实时接收遥测数据、暂 分中心站 总调度中心 对遥测站的水情信息进行收集，得到水情预报和调度决策 调用各个中心站的水情资料，建立辖区的中心档案文件库 存和水情数据的发送。数据接收后形成了对洪水过 程的预报，将全国流域的水情信息进行掌控。防洪 １．２ 当前我国的超短波水情自动测报系统 调度的方案。监控系统中的计算机管理系统交换信 等，需要进行地面中继站的设置，形成庞大的系统。 一体质遥测功能较为强大，采用的多为自报式体 般采用自报式采集数据。从当前的传感器的发展 息，拥有的数据文件库，远距离信号传输系统 质，水情自动测报系统正在成为各个小区间的系统 但是这种设置维护较为困难。信息的再生和模拟方 技术来看，水电工程建设中的一部分，水情的自动测 ［收稿日期］２０１７—０５—２２ 【作者简介］蒋跃华（１９８４一），男，鸟鲁木齐人，工程师。 一１５１— ２０１７年第６期 （第４５卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．６．２０１７ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４５） 报中，为大流域、大行政区的水能总调度提供依 求而设置，应进行一次数据收集的耗费时间的， 据 ｊ。采用遥测参量进行水情信息的测算。 只能采用无线通信方式 ｊ。一般超短波无线通信对 当前进行水情自动测报系统的建设程序为：先 水情的自动测报系统多处于高山边远地区，必须选 对系统建设的必要性和可行性进行规划和论证，包 择合理的地址建立中继站，组成合理的超短波通信 含了流量、蒸发量、含沙量以及降雪量等。得到遥测 网络，以收集遥测信息。超短波通信网络是当前我 站点以及通信方式的信道组网规划，对系统总体设 国绝大多数采用的数据通信手段组成合理的，用以 计和通信信道进行现场测试和设计，得到软硬件的 收集遥测信息。 设计和现场施工信道等的试运行结果，确定系统的 ２）中心站功能，预报洪水防洪调度，将采集到的 规模和结构。进入系统性能指标的评估。根据审查 水情信息进行处理和存储，采用全系统的监控中枢， 通过的设计方案，当今水利区域间监理的联网系统 呈现多样化发展态势。经过移交和鉴定，保证系统 正常运行。 １．３系统功能 １）系统的精度包含了数据精度和洪水预报调度 的精度，一般经过运行、考核和数学模型的建立后对 水资源调度的信息处理等。对数据的合理性和必要 性进行数据的插补，对雨量、水位等参数进行自动采 集，得到了系统和危险水情的报警信号，水文数据库 文件的剪力，洪水预报方案的制定以及系统功能要 求的设定 。 ２）传感器的分辨率系统、水情参数的精度等。 例如雨量传感器的分辨率应保持在水位计的分辨率 的工作范围内按照质量要求数据的传输的误码率不 能超过１０一Ｅ４，对流量、含沙量等进行水情的预报， 对实时数据的最终处理包括了数据报表的绘制，洪 水的预报和调度的精度能偶控制在９０％左右。 ３）对系统的可靠性进行分析，得到预定功能的 概率，最终在规定的条件和时间内形成了报讯率的 成功的概率计算公式： Ｐ ＝ｎ／Ｎ×１００％ （１） 式中：Ⅳ为报讯总次数，Ｐ值为预报软件的优良性和 水文模型的可靠性。 ４）超短波的数据通信实现了水情自动测报，这 一系统的特点是实现了水情自动测报，系统站点分 布面广，对应答式体质的系统的反应速度中，因为系 统越大，反应速度就越慢，数据的收集时间就越长， 系统的容度会受到，信道的占用时间越长，信号 的受碰撞概率就越大，系统的容度会受到，在反 应速度和数据传输的速度上，误码率会逐渐地被 降低。 ２水情自动测报系统的发展 １）由于由于遥测站点的布设，洪水预报精度要 ～１ ５２一 对后台机进行送数的信令的水文数据的传送，执行 不同的功能和任务，主要工作内容是以遥测的水情 数据信息为依据，对水文数据进行实时的接收和遥 测，对数据的合理性进行监测和解码和纠错，对接收 的数据进行预处理。对水文信息进行报警和提示， 检查、查询水文数据库的操作，将网上的数据加以连 接和交换。对数据进行实时的监控，全系统进行数 据的接收和发送，根据率定的水文模型进行流域的 产流、汇流和洪水演进计算，修订预报成果，按照水 库的泄洪闸孔进行水利的优化调度，建立起水库的 历史水文数据库。 ３）采集子系统分为水情自动测报数据库和水情自 动测报管理子系统。随着计算机技术的不断进步，使得 预报的精度和调度的决策在所有的资料的采集都源于 子系统的功能发挥，自动遥测的调度和预报技术的发 展，未来的洪水总量将进入被预测的极端，雨情的变化、 气象的情况，洪水的变化等都会进入趋势预测和分析的 阶段，不断地提升准确率，甚至可以根据调度的信息进 行人工对洪水预报的干预 。 例如对水库的洪水进行预报的方法，通过数学 模拟的水文模型，将水温现象进行随机的模拟。如 水文模型的研究模拟，模拟的系统分析对水文模型 进行模拟和概括流域的降雨量和蒸发量的系统模 拟，降雨的径流的水文过程可进行数学的模拟输出 等，达到数学表达式和逻辑计算的系统分析，将模型 中的待定参数进行时间的降雨和径流的资料的测 定，断口流量的系统输出等。 将流域内的产汇流水水文现象建立起米，就是 通过将预报的降雨的净流量以及出口断面的径流过 程进行实际流域的预报，特别是对山区性小流域的 洪水的涨落秦光，进行实时的系统的误差信息的预 报精度的提高和修正。修正的方法包括修正模型的 参数、输入的误差、综合的参数，根据坝下的关键点 蒋跃华：水情自动测报系统的现状与发展 第６期 的水情和工况，分析出防洪的形式等等，将误差系列 让水情自动测报系统得到创新性的开发。作为拥有 进行回归模型的建立，通过卡尔门滤波的修正功能， 丰富水利资源的大国，我国在水情自动测报技术的 生成社会经济状况的控制预案，将洪水的调度的子 应用和发展上，拥有着广阔的发展前景，今后应该不 缩短与世界先进技术水平的距离， 系统进行预报，分析效益，评价意见，将规则加以协 断进行开拓创新，商和综合，提出调度的可行性方案。 为水利水电事业发展做出更多的努力。 在求解洪水预报过程中，将水库的调度决策加 以指导，对于洪水预报的产汇流的模型的调用和实 参考文献： ［１］甘明庆．黔西电厂沙坝河水库水情自动测报系统改造 ［Ｊ］．云南水力发电，２０１６，３２（０３）：９一ｌ３． ［２］薛梦．阿克苏地区柯柯牙河灌区水情自动测报与闸门远 程监控系统的设计与应用［Ｊ］．建筑工程技术与设计， ２０１６（０３）：６１５，６２９． 施，将降雨的信息进行过程的演进，使用更新和决策 的调度模型，根据新信息的洪水预报作业，循序渐进 地将洪水的降雨过程进行逐次的调度。 历史的水雨情能够通过当前的子系统进行查 询，可以将当前和前期的水情进行多方位的预测和 ［３］谢陈辉，杨英权，罗兆鹏，等．水库水情自动测报系统研 查询，给用户和防汛部门提供汛情信息，为用户提供 究［Ｊ］．建筑工程技术与设计，２０１６（１８）：１９８９． ４］李继清，杨卓．水情自动测报实验室建设实践与应用探 综合的水文频率、洪量特征、水情的调度和预测结果 ［等信息，并以报表的形式输出。 析［Ｊ］．教育教学论坛，２０１５（０８）：２３３—２３４． ［５］师宁焉．白石水库ＧＰＲＳ水情自动测报系统组成及关键 技术综述［Ｊ］．黑龙江水利科技，２０１４（０６）：９１—９３． ３ 结语 随着信息技术的不断进步，新型传感器的开发， （上接第１５０页） １００１Ｍｄ／人，总用水量３．９ｔ／ｄ，生活污水排放量约为 ３．１２ｔ／ｄ，主要污染物为ＣＯＤｅｒ、ＮＨ 一Ｎ、ＳＳ和动植 物油等。由于本项目位于Ⅲ类水环境功能区，产生 的生活污水经化粪池及地埋式一体化污水处理设备 ８移民对周围环境的影响 据淹没调查成果可知，水库扩建后将淹没勃利 种畜场第六作业区（水利队）５５户１８３人和库周部 处理后达到《污水综合排放标准》一级标准后排放。 分零散居民，工程占地范围内将搬迁第六作业区２０ 管理区拟建办公用房、车库、锅炉房等１５００ｍ ， 户８３人，因此本工程扩建将集中移民第六作业区７５ 采暖锅炉采用０．５ｔ锅炉，锅炉用煤燃烧产生的二氧 户２８６人，初步定为集中安置在勃利种畜场场部，在 化硫初始浓度为４００ ｍｇ／ｍ ，产生量为０．９７ｔ。烟尘 安置过程中将对该场部的环境产生一定的影响。 初始浓度为２４９９ｍｇ／ｍ ，烟尘产生量为６．０５ｔ，经采 移民搬迁不可避免地破坏原有的社会结构，特 用除尘效率大于９３％的除尘设备后，烟尘浓度为 别是淹没比重较大、移民人数较多的第六作业区，该 １７５ｍｇ／ｍ ，烟尘排放量为０．４２ｔ，可以满足《锅炉大气 地区属典型的农业户集居区，淹没使种畜场农业区 污染物综合排放标准》二类区Ⅱ时段标准， 域土地面积有所减少，对农民经济收入会产生一定 的影响。但集中安置居民点的建设改善了当地居民 １０结的住房条件和饮用水条件，从长远角度考虑，移民的 论 水库增容扩建后，设计城市供水量为９００× １０ ｍ。。生活质量将会有所提高，从而促进区域经济发展。 可满足水库下游现有３３３ｈｍ 水田的用水需 ９水库管理站建设对周围环境的影响 水库运行后设置工程管理区一处，本工程管理 区占地面积０．４５ｈｍ ，包括办公室、车库和仓库。管 生的生活污水、生活垃圾以及采暖锅炉产生的二氧 化硫和烟尘对环境空气质量的影响。 求，多年平均年供水量为２６７×１０ ｍ 。可改善局部 气候，对下游的生态环境也会产生一定的改善作用。 参考文献： 汪清水库消除增容扩建工程初步设计［Ｒ］．哈尔滨：黑龙 江省水利水电勘测设计研究院，２００９． 理站建设对环境产生的影响主要是管理人员日常产 ［１］黑龙江省水利水电勘测设计研究院．黑龙江省七台河市 水库管理站日常管理工作人员３９人，生活用水 一１５３—
