大慶地區(qū)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)剖析

曹清海，劉 飛，苗春雨

(1.大慶市東湖水廠，黑龍江大慶163311;2.黑龍江省水利第一工程處，黑龍江富裕161200)

大慶地區(qū)是我國(guó)重要石油、石化工業(yè)基地，自1956年發(fā)現(xiàn)油田以來(lái)，為我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。目前，大慶已成為我國(guó)的重要的石油、石化工業(yè)基地，被列為全省重點(diǎn)防洪區(qū)。大慶地區(qū)是無(wú)天然河流屬安達(dá)閉流區(qū)，成為省水文資料空白區(qū)。由于水文情勢(shì)復(fù)雜，一直未建立區(qū)域水文代表站，水利工程和其他國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)缺乏必要的水文資料，規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)不足，為了提高工程規(guī)劃的設(shè)計(jì)質(zhì)量和對(duì)現(xiàn)有的工程規(guī)模進(jìn)行校核，因此迫切需要建設(shè)防洪工程水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。

1 目前已建成水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

1.1 明青坡地水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

明青坡地是該流域暴雨洪水多發(fā)區(qū)，1999年大慶防洪指揮部在其216 km2的流域上建設(shè)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，建設(shè)規(guī)模為1個(gè)中心站、1個(gè)中繼站和21個(gè)遙測(cè)站，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好，可收集該地區(qū)雨情信息。

1.2 安肇新河滯洪區(qū)水文監(jiān)測(cè)工程

1997年，大慶防洪工程指揮部在大慶地區(qū)安肇新河滯洪區(qū)共布設(shè)了9處水文觀測(cè)站和7處水位觀測(cè)站，采用人工水情觀測(cè)，通過(guò)話路方式傳輸?shù)秸{(diào)度中心。

1.3 安肇新河水情、工情信息傳輸工程

大慶地區(qū)安肇新河4個(gè)管理所和24個(gè)管理站采用900兆無(wú)線超短波方式通信，同時(shí)4個(gè)管理所與調(diào)度中心采用計(jì)算機(jī)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸方式。

1.4 調(diào)度中心工程

調(diào)度中心位于大慶防洪工程指揮部。調(diào)度中心工程包括調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和會(huì)商中心的會(huì)商顯示系統(tǒng)，調(diào)度中心以局域網(wǎng)為核心，服務(wù)器和工作站完成水情、工情信息的處理，洪水預(yù)報(bào)和滯洪區(qū)聯(lián)合調(diào)度方案，通過(guò)會(huì)商顯示系統(tǒng)為領(lǐng)導(dǎo)防洪決策提供科學(xué)方案。

1.5 應(yīng)用軟件工程

防洪工程自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用軟件包括:水情譯電、防洪綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、防汛信息查詢、防洪會(huì)商、洪水預(yù)報(bào)和滯洪區(qū)調(diào)度等內(nèi)容。

2 目前自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1)雙陽(yáng)河流域是大慶地區(qū)主要洪水來(lái)源之一。1996年建成雙陽(yáng)河洪水控制工程，但與其配套水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)尚未建立，不能有效地進(jìn)行雙陽(yáng)河洪水控制工程和下游西支的防洪調(diào)度。

2)安肇新河流域地勢(shì)低洼，泡沼密布，大水庫(kù)互相連通，形成汪洋一片。目前該區(qū)已經(jīng)布設(shè)了9處水文站和7處水位觀測(cè)站，采用人工水情觀測(cè)，通過(guò)話路方式傳輸?shù)秸{(diào)度中心，由于委托工情管理員觀測(cè)，觀測(cè)精度低，大水時(shí)得不到實(shí)時(shí)水情，水情傳輸時(shí)效性差。

3)安肇新河滯洪區(qū)洪水調(diào)度由于情況復(fù)雜、資料不充分，做的深度不夠，需要進(jìn)一步加以補(bǔ)充和完善。

3 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的規(guī)劃

安肇新河流域由于地勢(shì)平坦，排泄不暢，暴雨后，極易形成洪澇災(zāi)害，給大慶市石油生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)很大的危害。安肇新河泡沼眾多，大水時(shí)泡沼之間相互串通，四處漫流，水文情勢(shì)非常復(fù)雜。目前安肇新河水文監(jiān)測(cè)方面的采集和傳輸?shù)氖侄问致浜螅捎萌斯に橛^測(cè)，信息話路傳輸。針對(duì)以上，委托黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)大慶地區(qū)防洪工程的水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃。

3.1 系統(tǒng)組網(wǎng)

安肇新河防洪工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是在現(xiàn)有水情站網(wǎng)和信息資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。站網(wǎng)布設(shè)方案為:1∶1∶9∶8，即:1處調(diào)度中心(大慶)、1處中繼站(大同管理所)、9處水文站、8處水位站。安肇新河防洪工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)站網(wǎng)布設(shè)見(jiàn)圖1，在站網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)組網(wǎng)方案。

圖1 安肇新河水情采集與傳輸組網(wǎng)方案示意圖

3.2 電路設(shè)計(jì)

安肇新河水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)總體方案為:水位雨量采用自動(dòng)遙測(cè)，流量采用巡測(cè)方式，流量信息通過(guò)人工置數(shù)的方式傳輸。系統(tǒng)通信方式采用超短波、傳輸頻段采用國(guó)家規(guī)定的水文遙測(cè)頻段(228.800 MHZ)，傳輸體制采用自動(dòng)式傳輸體制。電波傳播損耗預(yù)測(cè)及電測(cè)、電路設(shè)計(jì)模式試過(guò)用于固定通訊電波傳播損耗預(yù)測(cè)模式。這種模式是根據(jù)菲尼爾繞射原理論獲得的尖峰和多峰繞射計(jì)算電路損耗的模式，雙陽(yáng)河水庫(kù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，電路設(shè)計(jì)計(jì)算繁育根據(jù)地形剖面圖分析論證來(lái)選定峰繞射模式進(jìn)行預(yù)測(cè)的。這種模式中天線高度變化對(duì)路徑損耗的影響隱含在距離內(nèi)，這種模式適合任何天線高度。

3.3 設(shè)施設(shè)備配置

3.3.1 水位遙測(cè)站

水位遙測(cè)站遙測(cè)項(xiàng)目包括水位和雨量。水位遙測(cè)站設(shè)施設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)量與雙陽(yáng)河流域水位遙測(cè)站配置相同，單個(gè)站配置情況見(jiàn)表1。

表1 安肇新河水位遙測(cè)站設(shè)施設(shè)備配置表

3.3.2 水文站

安肇新河為人工開(kāi)挖河流，河道坡降小，水位漲落緩慢，一次洪水過(guò)程可以采用巡測(cè)方式從上游測(cè)到下游，因此，安肇新河測(cè)流采用巡測(cè)方式，巡測(cè)基地設(shè)在大慶防洪工程調(diào)度中心。安肇新河目前已有9處水文站，本次規(guī)劃增加一輛巡測(cè)車(chē)和一艘機(jī)動(dòng)測(cè)艇，補(bǔ)充一些必要的測(cè)流設(shè)備;測(cè)流設(shè)備盡可能利用現(xiàn)有的橋梁，無(wú)橋梁建簡(jiǎn)易手搖纜道，單站配置情況見(jiàn)表2。

表2 安肇新河水文站設(shè)施設(shè)備配置表

3.3.3 中繼站

大同離大慶調(diào)度中心相距66 km。需建設(shè)一級(jí)中繼站，中繼站通信設(shè)施利用工程管理站的現(xiàn)有65m通信塔，但需要配備中繼設(shè)備，配備標(biāo)準(zhǔn)同雙陽(yáng)河流域中繼站。

3.3.4 調(diào)度中心

調(diào)度中心利用現(xiàn)有通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，不再增加任何設(shè)備，但需補(bǔ)充和完善信息管理與決策支持軟件。

4 結(jié)束語(yǔ)

大慶地區(qū)防洪工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是集防洪、灌溉于一體的綜合管理系統(tǒng)。全面、快速、準(zhǔn)確地收集全流域雨情、水情，采用先進(jìn)技術(shù)手段將信息傳輸?shù)椒篮檎{(diào)度中心，經(jīng)過(guò)自動(dòng)化處理做出的洪水預(yù)報(bào)方案，為單個(gè)滯洪區(qū)洪水調(diào)度和多個(gè)滯洪區(qū)串、并聯(lián)調(diào)度，提出優(yōu)化方案為大秦地區(qū)防洪決策提供科學(xué)依據(jù)。

［1］ 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省大慶地區(qū)防洪工程(一期工程)初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2010.