超短波水情自测报系统在友谊水库的应用

武占岭

（张家口市洋河河务管理处，河北 张家口075000）

0 前 言

随着现代科学技术的进步和电子科技的飞速发展，实现水利管理现代化是水库发展的必然趋势.水库安全度汛一直是防汛的重点和难点，为满足水库防洪调度的需要，提高运行管理水平，发挥经济效益，友谊水库2004年建成并投入运行了水情自动化测报系统.水情自测报系统的应用改变了友谊水库过去雨量采集获取不及时、手段落后、防洪调度水平低的局面.增强了友谊水库雨量信息采集、传输、处理的准确性和及时性，提高了水库的防洪调度和管理能力，为水库防洪调度提供科学依据，最大限度地发挥了水库的防洪效益.

1 友谊水库概况

友谊水库位于河北省尚义县与内蒙古自治区兴和县交界处，是永定河支流东洋河上游的主要水利枢纽工程，控制流域面积2 250平方公里，总库容1.16亿m3，是一座以防洪、灌溉为主的大（Ⅱ）型水利枢纽工程，下游控制灌溉面积36万亩，设计灌溉面积20万亩.除险加固工程完成后，水库设计标准为100年一遇，校核标准为2000年一遇.水库流域位于冀蒙高原大青山、燕山、太行山三角地带，上游称二道河，主要支流有前河、后河.后河主要支流有壕堑河、鄂卜平河、黄石崖河、黑石崖河和鸳鸯河.河网平均密度0.225公里／平方公里，各支流所经之地多为丘陵区，地形平缓，相对高差较小，平均坡降7‰，农牧业用地占75%.鄂卜平河、前河两岸有宽阔的草原地带，后河两岸多为黄壤土和黄黑沙土，植被稀少，水土流失严重.水库流域内属大陆季风气候，处于半干旱区，海拔高度在800～1 750m之间.全年降雨量少，且时空分布不均.多年平均径流量8 200万m3，多年平均降水量380mm，雨量集中，6月至9月是暴雨的主要发生期，降水量占全年降水量的70—80%；10月至次年5月，气候干燥，降雨稀少.友谊水库坝址附近气温年内变化较大，历年日最高气温31℃，最低气温－27.3℃，夏季昼夜温差5℃—15℃，冬季昼夜温差10℃—20℃.全年平均冰冻期约150天，无霜期约120天，多年平均蒸发量达1 370mm.风向以西北风为主，最大风速20m／s.友谊水库是一座以防洪为主，兼顾灌溉的大型水库.因此，及时掌握上游流域的水情信息是非常重要的

2 系统的建设和水库运行情况

2.1 系统建设情况

友谊水库水情自动测报系统于2004年建成并投入运行，现已运行十年.该系统设计为12个自动雨量采集站，全部为以前人工观测雨量站进行改造，2个中继站和一个中心站，采用超短波电台进行数据传输.由于后期运行中中继站之间传输经常出现故障且检修复杂，影响系统的正常使用.后与水利部南京水文自动化研究所技术人员一同调整调试部分雨量站位置实现了一级中继，设备运行稳定，数据传输及时准确，系统运行状况良好.

2.2 水情自测报系统在水库的应用情况

2.2.1 水情自动测报系统

2.2.1.1 超短波雨量采集站

超短波雨量采集站主要由雨量筒、数传发送电台、12AH蓄电池、5W太阳能板、雨量传感器、天馈线系统及安装套件组成.采集站为无人值守，全天候工作，定时、实时发送雨量信息，当雨量产生变化时，根据设置要求设备自动采集传感器数据，主动发送数据到中继站.

2.2.1.2 超短波中继站

中继站由终端机、数据收发电台、12AH蓄电池、10W太阳能板、天馈线系统及安装套件组成.中继站的主要功能为接收各自动采集雨量站发送的雨量信息并将信息及时转发到中心站.

2.2.1.3 超短波中心站

中心站由终端机、数据收发电台、蓄电池组、天馈线系统、计算机系统组成.中心站将中继站转发来的数据通过计算机系统进行分析、整理，并显示其各站实时降雨量，然后上传到洪水预报软件计算形成洪水流量.

2.3 超短波自测报系统运行情况

友谊水库水情自动测报系统采用雨量站自动采集信息，通过超短波将采集到的信息发送的中继站，然后由中继站转发到中心站通过计算机软件对信息进行解码、校对、分析，最后显示各雨量站的实时降雨量并绘制降雨过程线.各雨量站雨量筒的起报雨量设置为0.5毫米，数据发送起报雨量为1毫米，也就是说雨量筒采集两次信息雨量站才发送一次数据，这样避免了各站点密集发送信息相互碰撞出现漏报信息的次数，同时也避免了频繁发送信息造成雨天蓄电池电量不足，出现设备故障的概率.在没雨的情况下雨量站设置为每1小时发送一次平安报，检验设备的运行状况.

3 水情自动测报系统在友谊水库防洪预警中发挥的作用

2010年8月10日友谊水库上游突降大雨，水库管理处在水情自动测报系统中心站电脑上监测到上游各雨量站实时降雨情况，通过雨量站发送的数据显示上游普遍降雨在20毫米以上，其中三瑞里，张皋、二台子三站降雨均达到35毫米以上，且三站的控制面积占整个流域面积的三分之一以上，急易形成大的洪水，通过洪水预报软件对降雨量分析计算，预计友谊水库入库洪峰流量将达到80m3／s，依据系统数据，友谊水库积极准备，充分利用库容调节消减全部洪峰流量，减少了对下游危害.通过这次降雨预报，证明了水情自动测报系统在友谊水库雨情、水情信息自动化收集、存储、处理和分析过程中发挥了重要作用，成为水库运行管理，防洪减灾，充分利用水资源、科学调度好水库的一个重要工具.

4 超短波水情自测报系统的特点

4.1 运行稳定，抗干扰性强

超短波水情自测报系统采用电台传输信号到中继站，然后由中继站进行信号转发，具有传输距离远，抗干扰性强，信号稳定等优点，数据的可靠性和实时性大大增强.

4.2 运行费用低

采用超短波水情自测报系统，管理运行单位后期只需支付各站点的设备看护费，不会产生其他设备运行费用，大大节省了运行成本，减轻了运行单位的负担.

5 存着的不足

水情自动测报系统的应用确实在水库洪水预报和防洪调度中发挥了重要作用，但是在实际操作和维修养护中也存着一定的问题：

5.1 设备寿命短、系统软件更新快且费用高，管理单位难以承受

水情设备的使用寿命一般为五至六年，到期后不及时更换，设备就频繁出现故障，提高了维修频率，增加了养护成本.更换不及时，整个系统就会处于瘫痪状态.就拿友谊水库为例，每套设备需要的费用约为8千元，整体更换一次设备约为12万元，计算机软件平均每3年升级一次，每次升级需要2万元，整套系统更换一次最少需要15万元，运行管理单位无力承担高额的更换费用.

5.2 运行单位缺乏专业的维修技术人员，设备出现故障无法自行排除

目前运行管理单位多为工程技术人员，对设备的维修缺乏专业人才，出现小的问题勉强能维护，设备原件或系统出现故障管理单位无法自行维修，只能求助于厂家排除，由于厂家距离远，设备无法及时修复，影响了设备的正常运行，同时质保期满后厂家需要收取维修费用，增加了运行成本.

6 建 议

目前水库管理技术人员掌握的比较单一，懂技术的不通电子设备和计算机，会电子设备和计算机操作的不懂技术，远远适应不了现代水库管理工作的需要，所以水管单位应重视人才的培养，加大培训力度，使整体人员素质得到提高，实现人才优化配置.友谊水库水情自动测报系统的建立在雨量采集、洪水预报中发挥了积极的作用，为水库的安全度汛和优化调度提供了可靠的保障，提高了水库的防洪和管理能力.同时，也为其他水库建立水情自动测报系统积累了一些成功的经验，探索了一条新的途径.

［1］黄远匀.浩坤水库水雨情自测报系统建设与实现［J］.技术快讯，2013，6

［2］李广杰.Inmarsat卫星在洋河水库水情自测报系统的应用［J］.河北水利水电技术，2002，4