水库水文自动测报系统研究

水库水文自动测报系统研究

保琳琳             

昭通市水利水电勘测设计研究院    云南 昭通     657000

摘要：水文自动测报系统是集现代通信、传感器、电子、计算机、气象、水文等多学科的一项非工程性防洪措施，能采集、传输、处理等水情信息，是水库重要部分，是解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度等的先进手段。

关键词：水库；水文自动测报系统；设计；措施

水文自动测报系统是一种信息系统，借助遥测、通信、计算机等完成水库、江河流域降水量、水位等的采集、传输、处理，准确传递水雨情信息，及时预报，为水库调度提供决策依据，是水利及防洪工程重要部分，具有重要社会经济价值。

一、水文自动测报系统发展历程

在水文自动测报技术出现前，收集水文资料依靠人工水文站和雨量站点，经有线电话等传递。1957年以来，我国一些防洪区、大型水库、水电厂建设了水文自动测报系统，其建设在防汛减灾方面有着重要作用，从最初超短波到如今用短波、超短波、微波、卫星、有线公共网通讯方式，支持更复杂组网模式及自报/应答或兼容方式；因元器件质量提高及计算机技术的发展，关键设备遥测终端质量显著增加；系统功能由单雨量、水位信息发展至能符合传输水位、雨量、温湿度、气压等各参数丰富的传感器接口。用户能硬件现场编程，远程控制，易维护系统，中心站软件支持用户二站开发，生成不同图形及报表系统，以满足用户需求，一些系统用网络方法，使用流行数据库查询软件，易连接用户信息管理系统。近年来，建设的水文自动测报系统总体上已接近2 0世纪9 0年代国际先进水平。

二、水文自动测报系统组成与功能

1、组成。水文自动测报系统由采集、控制、传输、处理层绝成。雨量、水位、流量等构成采集层，感知水文信息变化，化为开关、脉冲、数据、模拟量等传给二次仪表。遥测终端是遥测站控制中心，控制采样、结果处理、通信设备传输、监控供电系统等，并自检，控制终端智能水平反映了遥测系统先进水平。传输层充当遥测站至中心站间的通信，基于环境选择无线通信的超短波信道、卫星或有线通信光缆等，常用短波为主信道，任选另一种为备份信道。处理层是水文信息第一个目的地，可经计算机网络或其它方式向上级传输。其接收水文信息，并解码、检错、分类、存储、报警等，验证数据准确性，实时接收，以图表表达。一般需再加工水文信息，预报未来可能发生水文要素。

2、功能。水文自动测报系统用于防汛及水利调度，小流域内仅需几分钟内收集处理数据，提供水库雨情水情。水文自动测报技术结合了水文、传感器、计算机等技术，其要求高且复杂。水文自动测报网是若个水文自动测报系统的有机联网，共享不同水文信息，提高水文预报时效性。

三、中小型水库水文自动测报系统存在的问题

1、遥测站点数量及布设未达到水库防汛调度需求。水库水文自动测报系统覆盖范围需基于工程水文预报要求等确定，但当前一些系统因投资有限，仅有1～2个遥测站点。水库流域面积大时，站点少会对实时降雨量反映不足，各测站间距远且各自为阵，造成水文信息对洪水预报未起到相应作用，无法达到防汛调度需求。

2、通信状况严重制约系统运行。建设应用时，因遥测站和中继站分散，大多位于偏远地区，通常无人值守，并且基于运行经济性，主要用超短波、手机短信通信，通信状况差，系统因通信问题出现数据传输中断、丢失和误传，影响实时信息掌握及后续使用。

3、未最大化发挥系统性能。当前，水库水文自动测报系统大多是简单系统，侧重于自动监测，自动预测少。系统只实现从手动到自动、从静态定时监测到动态实时监测的转变。未实现对实时收集信息的有效利用，只能用于实时掌握情况，即有相应预报调度系统和其配套，因预报技术不成熟，其准确性低。虽然该系统在防汛抗旱方面发挥了作用，但其抗洪减损作用有限。所以一些管理人员认为，测报系统能完成工作，可经人工完成，人工测报无管理维护等附加问题，系统建设作为上级安排任务，积极性差，建设完成即完成任务，能运行自然较好，运行不了也不影响工作。

四、中小型水库水文自动测报系统建设管理措施

1、提高认识，切实做好系统建设管理。了解信息技术在提升水利提升管理服务方面的重要性。水文自动测报系统服务于水利工程防洪及运行调度，是其重要部分。此系统在优化水库防洪、发电等调度服务中作用显著，建设水文自动测报系统能提高水库调度管理能力，实现水利现代化，管理部门需积极开展水库水文自动测报系统的建设管理。建设时，要避免盲目性，加强其必要性论证。因工程开发目标及运行特性不同，各水库不是均需设测报系统，所以在可行性研究阶段，结合实际，基于防洪及运行调度需要，以及自动化要求等，设水文自动测报系统。

2、加强人才培养，提高其业务素质。新技术的应用需资金投入和人才培养，水库水文自动测报系统运行管理问题，是因工作人员素质低引起，对此，需明确界定个人责任，加强有计划、针对性培养，以满足管理需求。建设初期，加强人员操作培训和设备维护，以确保系统正常运行。后期需强化自主开发能力，由使用向开发转变，构建高素质团队，为实现系统建设提供有力支持。

3、做好系统规划，分期实施，逐步完善。建设自动测报系统不可能一蹴而就，是不断改进完善过程，所以建设时，需基于所在地水利信息化建设、水文发展等及工程实际，经目前及远景建设目标、效益等分析论证，系统规划，提升系统功能及规模，便其有一定前瞻性，避免不必要投资。

4、加强遥测站网的建设。认真规划站网，利用现有站网，将其与防汛抗旱、洪水预测预报需求相结合，基于统一标准及技术指标，完善、新增自动测报站点，并利用上游建设的自动测报系统，弥补其不足，避免重复建设，实现资源信息共享，从而完善自动测报站网，努力实现广泛、具有代表性、快速灵活执行整个站网功能的目标。

5、加强对监测设备的选型。自动测报技术迅速发展，但一些新技术未成熟，一些新产品性能不稳定，水文自动测报系统需更高可靠性实时性，不同项目测报条件不同，所以选型监测系统设备时，不应强求不切实际要求，最好用经试用、鉴定合格新技术、新产品，选择高可靠性定型设备，使测报系统以实用可靠性为基础，满足经济合理和技术先进要求。

6、加强对系统的后续开发利用。自动测报系统不能简单理解为由几台计算机创建的数据采集网络，数据采集仅为手段，其旨在及时准确应用信息。当前，大多水库测报系统仅用于监测，将监测提到数据用于日常工作、专业分析，如水利防洪、发电等目标优化调度所做工作少，尚无软件和其配套，所以确立系统框架后，建设重点需从硬件建设转向软件系统后续开发，以提高预测预报水平，开发引进先进预报调度系统，实现系统建设。

7、积极开展地区自动测报网规划建设。近年来，国家日益重视以水库为代表的自动测报系统建设，水利部要求在新建及改造时建设信息化设施，实施“三同时”政策，即同时设计、施工、验收。水库水文自动测报系统不断完善增多，所以做好单一水库测报系统规划建设时，需充分利用现有测报系统成果，整合区域测报系统资源，加强现有自动测报系统互联协调，积极进行区域自动测报网的建设，为防洪调度决策提供服务。

结语

总之，水文自动测报系统能自动采集、处理、传输雨量、水位等水文信息，解决江河湖泊和水库洪水预报、防洪调度、水资源利用，扩大测报范围，增长防洪决策预见期，效益显著。

参考文献：

[1]张建云.水文自动测报系统应用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2016:1-10.