烏魯瓦提水利樞紐水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)與完善

韓艷紅

（新疆烏魯瓦提水利樞紐工程建設(shè)管理局 和田 848000）

1 工程及水文概況

烏魯瓦提水利樞紐工程位于新疆和田河西支流喀拉喀什河中段，上游河道長(zhǎng)509km，壩址以上集水面積19983km2，正常水位庫(kù)水面積8.36km2。該工程壩型為混凝土面板砂礫石壩，最大壩高133m，正常蓄水位1962m，總庫(kù)容3.336億m3，正常水位回水長(zhǎng)度23km，平均河道寬300m，是典型的高山峽谷水庫(kù)，具有灌溉、防洪、發(fā)電、生態(tài)保護(hù)等綜合效益。工程壩址區(qū)域多年平均降雨量78.4mm，多年平均蒸發(fā)量1884.7mm，喀拉喀什河年徑流量21.9億m3，每年80%左右的徑流量都集中在6～9月，徑流補(bǔ)給主要以冰川融水、季節(jié)積雪融水和地下水為主，屬于典型的冰雪融水性河流，月徑流與月氣溫呈線性正比。

2 工程已建水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及運(yùn)行情況

目前烏魯瓦提水利樞紐的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由托滿水文站（距大壩址上游63km）、烏魯瓦提水文站（距大壩下游0.5km）、庫(kù)水位自記水位計(jì)組成，該系統(tǒng)于2001年全面建成投運(yùn)，監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目有流量、水位、水溫、氣溫、降雨量、烝發(fā)量、泥沙含量、水質(zhì)化驗(yàn)等。因工作條件艱苦和監(jiān)測(cè)手段原始，托滿水文站每年的工作周期為5月1日～9月30日，其余月份水情靠延用歷史水文系列資料推算。鑒于該水文站監(jiān)測(cè)時(shí)間的不連續(xù)性和不完整性，再加上測(cè)站離水庫(kù)又遠(yuǎn)，沿程水量損失無(wú)法統(tǒng)計(jì)，該測(cè)站也僅能控制90%左右的徑流，因此托滿水文站只具備報(bào)汛功能，不能作為水庫(kù)水情調(diào)度的控制站，其監(jiān)測(cè)值只能供水庫(kù)水情調(diào)度參考。

目前工程已建的水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在兩個(gè)問(wèn)題：

a.無(wú)法準(zhǔn)確掌握實(shí)時(shí)進(jìn)庫(kù)流量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，只能根據(jù)庫(kù)水位—庫(kù)容曲線—出庫(kù)流量的相關(guān)性進(jìn)行簡(jiǎn)單粗略的反推計(jì)算，但該計(jì)算環(huán)節(jié)中庫(kù)容曲線本身誤差較大，且每年都在發(fā)生變化，以此推算出的進(jìn)庫(kù)流量與實(shí)時(shí)進(jìn)庫(kù)流量自然就存在較大誤差。

b.現(xiàn)有的信息系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、處理、分析和報(bào)送，也沒(méi)有建立水情信息與閘群操作的聯(lián)動(dòng)機(jī)制和響應(yīng)機(jī)制，更沒(méi)有水庫(kù)調(diào)度的預(yù)報(bào)、預(yù)警信息反饋系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、報(bào)送全部要依靠人工完成，其監(jiān)測(cè)手段與方法比較落后，不能實(shí)現(xiàn)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)全天候工作，水庫(kù)調(diào)度存在一定的盲目性，水庫(kù)在興利與防洪、灌溉與發(fā)電、蓄水與排沙等方面缺乏預(yù)見(jiàn)性管理，這與大型水利樞紐實(shí)行現(xiàn)代化管理的發(fā)展水平不相適應(yīng)。

3 建設(shè)完善樞紐工程水情信息系統(tǒng)的必要性

為了提高水利樞紐工程的現(xiàn)代化管理水平，必須使水利工程管理向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。由于該河流域水資源的有限性、水雨冰雪情的變化性、農(nóng)業(yè)灌溉的時(shí)效性、生態(tài)供水的動(dòng)態(tài)性和水資利用的系統(tǒng)性等特點(diǎn)比較突出，因此，提高工程水利信息化水平，實(shí)現(xiàn)水資源的統(tǒng)一管理和優(yōu)化配置，提高用水效率，確保工程安全運(yùn)行，建設(shè)與完善水利樞紐的水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常必要。根據(jù)烏魯瓦提水利樞紐工程已建水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行管理研究，應(yīng)從以下幾方面加以建設(shè)與完善：

a.為精確計(jì)量水庫(kù)實(shí)時(shí)進(jìn)庫(kù)流量，必須在水庫(kù)回水線及校核水位以上干流和主要支流各修建水文測(cè)站1座，保證可控制壩址以上95%以上的徑流，適時(shí)掌握入庫(kù)流量的變化情況。由于這些水文站所處位置坡陡險(xiǎn)峻，屬于無(wú)人區(qū)，交通、通訊不通，所建水文站采用傳統(tǒng)的人工值守和中繼站通訊模式均不可取，必須采用無(wú)人值守、信息數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和衛(wèi)星發(fā)送傳輸自報(bào)模式，電源可根據(jù)當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間長(zhǎng)、太陽(yáng)能資源豐富的特點(diǎn)，結(jié)合水文測(cè)站的動(dòng)力需求情況，采用太陽(yáng)能電池板。同時(shí)將現(xiàn)有的托滿報(bào)汛水文站改成無(wú)人值守、信息數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和衛(wèi)星發(fā)送傳輸自報(bào)模式。水文測(cè)站建成投運(yùn)后既可提高數(shù)據(jù)信息的處理速度和精度，提高工作效率，又可大大降低運(yùn)行管理的勞動(dòng)強(qiáng)度?，F(xiàn)有的出庫(kù)水文站由于距離樞紐調(diào)度中心較近，仍采用無(wú)人值守、信息數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和光纖通道直接傳輸模式。

b.改造現(xiàn)有的水庫(kù)水位計(jì)，增設(shè)一套振弦式或超聲波式自記水位計(jì)，以滿足在水庫(kù)結(jié)冰、涌浪較大等不利條件下水位的正常監(jiān)測(cè)。同時(shí)增設(shè)一套相同形式的壩后水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，以便大壩安全監(jiān)測(cè)分析之用。該兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)由于離樞紐調(diào)度中心較近，從經(jīng)濟(jì)適用角度考慮，數(shù)據(jù)傳輸可采用光纖通道直接傳輸模式。

c.由于烏魯瓦提水利樞紐所有的泄水通道全部是規(guī)則斷面，可將泄洪排沙洞、沖沙洞、溢洪道的適時(shí)流量建立庫(kù)水位—開(kāi)度—流量關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，將發(fā)電洞建立庫(kù)水位—導(dǎo)葉開(kāi)度—發(fā)電負(fù)荷—流量關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)行計(jì)算機(jī)全程自動(dòng)采集，同時(shí)將所有泄水通道的實(shí)時(shí)出水量進(jìn)行匯總計(jì)算，并與出庫(kù)水文站相應(yīng)時(shí)段內(nèi)監(jiān)測(cè)的出庫(kù)流量進(jìn)行自動(dòng)校核修正，得出精確的出庫(kù)流量。

d.開(kāi)發(fā)一套水情信息自動(dòng)采集、計(jì)算、分析、存儲(chǔ)、報(bào)送、預(yù)警軟件，建立水情信息計(jì)算機(jī)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，并使進(jìn)庫(kù)流量水文控制站、出庫(kù)流量水文控制站、庫(kù)水位自記水位計(jì)、各泄水通道實(shí)時(shí)出水流量的采集時(shí)間點(diǎn)和采集周期保持一致，建立水情信息與閘群調(diào)度的聯(lián)動(dòng)機(jī)制和預(yù)報(bào)、預(yù)警機(jī)制，建立水庫(kù)調(diào)度信息自動(dòng)決策分析系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)庫(kù)流量變化和庫(kù)水位變幅超過(guò)一定限值時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠自動(dòng)作出預(yù)警判斷和提供水庫(kù)調(diào)度決策信息支持。同時(shí)該系統(tǒng)還可以根據(jù)每個(gè)時(shí)段內(nèi)進(jìn)、出庫(kù)流量與庫(kù)水位的變幅情況自動(dòng)修正水位變幅區(qū)間的庫(kù)容曲線，掌握水庫(kù)在兩岸無(wú)植被和坡積物較多等特殊環(huán)境下庫(kù)容曲線的變化情況和泥沙淤積的變化規(guī)律，精確計(jì)算水庫(kù)的興利庫(kù)容，有利于進(jìn)一步深入開(kāi)展水庫(kù)在防洪、興利、蓄水、排沙等方面的科學(xué)研究，提高工程的利用效率和使用壽命。

e.建設(shè)樞紐水情調(diào)度控制中心，將所有水情信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總核算、綜合分析反饋，實(shí)現(xiàn)水情監(jiān)測(cè)、閘群調(diào)度的遠(yuǎn)程控制。按照新疆防洪調(diào)度的總體要求，將相關(guān)水情信息接入新疆防汛抗旱專用網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)防汛抗旱信息資源的互補(bǔ)共享，提高樞紐工程防汛、抗旱工作的預(yù)見(jiàn)性管理水平。同時(shí)建管局相關(guān)業(yè)務(wù)人員可按分級(jí)權(quán)限要求，對(duì)水情監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢、修改、傳閱、打印、發(fā)布，建成集現(xiàn)地與遠(yuǎn)程于一體的調(diào)度集權(quán)控制中心。

4 經(jīng)驗(yàn)與建議

烏魯瓦提水利樞紐工程9年來(lái)的運(yùn)行管理實(shí)踐證明：主體工程建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮建設(shè)水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性和重要性，水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)看似工程建設(shè)時(shí)的軟件，卻是運(yùn)行管理時(shí)提高精度、速度的硬件，應(yīng)與主體工程同設(shè)計(jì)、同施工、同驗(yàn)收、同運(yùn)行，并且規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃?、氣象、地理等?shí)際情況，有選擇性地實(shí)施建設(shè)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性、連續(xù)性、準(zhǔn)確性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于降水稀少，主要以冰川融水為主的河流，可以探索建立氣溫—高空零度層—冰川積雪—洪峰流量—洪水總量—洪水過(guò)程線的中長(zhǎng)期洪水預(yù)警、預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)，提高洪水調(diào)度預(yù)見(jiàn)性管理水平。但雨量、水溫、風(fēng)速風(fēng)向、濕度、蒸發(fā)等監(jiān)測(cè)設(shè)施有少量代表即可。對(duì)出入庫(kù)水文測(cè)站仍需保留一套人工測(cè)量裝置，每年定期進(jìn)行1～2次人工比測(cè)，相互修正、驗(yàn)證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提高自動(dòng)測(cè)報(bào)的精確度。通過(guò)建設(shè)與完善烏魯瓦提水利樞紐水情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)加強(qiáng)多功能多效益水庫(kù)的興利與防洪研究、興利與生態(tài)的研究，對(duì)加強(qiáng)多泥沙河流蓄水與排沙研究均有很大幫助，并且研究成果對(duì)提高工程的效益和管理水平作用巨大，前景良好。