奎屯河流域水库水情自动化测报系统

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摘要：介绍了奎屯流域水库水情自动化测报系统的构成以及该系统的设备配备、功能、运行情况和特点。该系统设9个遥测站和1个中心站。遥测数据由前置机实时收集后，经前置机软件对数据进行解码、纠错和合理性检测，以开放数据库的形式存储，通过共享方式供后台主机进行洪水预报和调度决策。

关键词：水库 水情自动化测报系统 超短波

奎屯河流域源于天山支脉依连哈比尔尕山，流域面积为1945 km2，属高山融雪和降水补给类型的干旱区内陆河流。气候干燥属于典型的大陆性气候，年均气温6.9℃，年降水量110~200毫米，年蒸发量1500~2000毫米，夏季极端最高气温达43.1℃。其特点是河流水量随气温的高低而涨落，冬季水小，夏季水大，其中6、7、8月占45%，多年平均来水量为11.61亿m3 。奎屯水库位于天山北麓、准噶尔盆地缘，古尔班通古特沙漠西面、是奎屯河上的一座拦河水库，l954年建成，设计库容3500万m3，1984年进行加固扩建，库容增至5000万m3，设计水位3l6.90米，均质土坝，坝顶高程319.00米，最大坝高9.8米、坝顶宽度4米、坝长11.6公里，奎屯水库有东、西两座泄水闸，东闸尺寸2.9×2.9米、闸底高程311.11米、最大泄水流量：25m3／s，西闸尺寸2.5×2.5米。闸底高程308.35米、最大泄水流量：26m3／s均为平板钢闸门。奎屯流域水库除了以灌溉为主，还兼有重要的防洪任务的调节水库。因此，及时掌握奎屯河流域水库水位、库容、闸位及引水渠、溢水渠水位、流量、闸位等信息是非常重要的。

为满足水库防洪调度的需要，提高运行管理水平和经济效益，建成了水情自动化测报系统及洪水预报调度系统。系统采用了超短波传输数据等一系列成熟的高科技技术，提高了奎屯水库水文信息采集、传输、处理和调度决策的准确性和时效性[1]，确保灌区工程安全运行和汛期防洪。

1 系统设计原则

奎屯水库水情自动测报系统的设计原则如下[2]：

（1）、系统稳定性、可靠性较高，采用较成熟的产品、精度高，性能稳定，系统结构的开放性数据库的兼容性，应用软件的可移植性，具有强大的决策功能。

（2）、实用性强，能及时的让水管机构掌握水库的水位、库容及进库、泄出流量的实时数据。以便于水管机构对玛纳斯河水资源的合理利用，提供可靠的信息，同时还可以进行历史数据的查询，及通过历史曲线的观察，更快地掌握玛纳斯河的规律性。

（3）、实时性与兼容性，实时反映各水库及渠道的水位及闸位的高度；测报系统在不改变水库原有的操作的情况下，系统一旦出现故障，水库按原操作运行，便于管理及维护。

（4）、多样性，系统可实现多种功能，在完成整个实时测报外，还具有参数存储、越限报警、即时打印、报表打印、故障打印等其他科室功能。

（5）、扩展性，预留数据接口，便于奎屯河自动化管理发展的需要，且维修方便，易操作等原则。

2 水情自动测报系统组成

新疆建设兵团农七师奎屯河流域奎屯水库水情自动测报及防洪调度系统以农七师水利局为防洪调度中心，奎屯河流域水利二处布设分中心，建有将军庙、新龙口、西泄水闸及车奎调节渠等9个遥测监控站。中心站包括中心监控工作站、SQL SERVER数据库以及建立在以太网基础上MIS系统。 水情自动测报系统的所有遥测数据由遥感设备及前置机实时收集后，前置机软件对数据进行解码、纠错、合理性检测，以开放式数据库的形式存储，供查询、统计、显示和打印，最终通过共享方式提供给后台主机进行洪水预报和调度决策。系统组成框图及遥测站布置图如图1、图2所示。

奎屯水库分中心

调度部分的功能是：

（1） 洪水预报过程会商调整；

（2） 实时洪水调度演算；

（3） 按水位控制和调度原则进行调洪演算，给出相应调度方案。

奎屯水库是重要的防洪水库，其调度是分级的，水库水位或入库洪水超过某种限制时，调度权归上级防汛指挥部门。指令调度模型只考虑泄洪设备的泄洪能力约束，通过调洪演算给出相应调度方案。

为使预报作业人员对流域的降雨水情有一个总体的把握，系统为用户提供了等雨量线图、水位和入库流量过程线、水量自动计量，以及基于有关数据库表格的检索和一系列报表生成、打印功能。

4 数据库设计[4]4.1数据库功能 数据库主要功能为存储水情信息数据、水库工况及相关的水利技术文档，实现数据的查询、检索和索引等功能。数据库是系统所有应用软件的核心模块，支持客户机/服务器（Client/Server）结构，支持并行处理技术及面向目标的综合信息查询，且安全可靠，稳定性高。

4.2 数据库内容 奎屯水库水情自动化测报系统数据库内容主要有：

（1）站点数据 水情管理信息系统中的最为重要的数据，用于各应用系统中，包括各个站点的信息数据、工程资料、引水渠和泄水渠或溢洪道的基本数据（设计尺寸、高程、流量等）。

（2）文本数据 包括各类技术资料、水情自动测报系统有关的规定、政策法规文件、收发文件、各类档案和技术标准等。

（3）监测数据 遥测站点的日常水情监测资料，如水位、流量、累计流量等。

5 系统技术特点 奎屯水情自动测报系统功能较完善，由于使用的仪器和软件均为成熟的品牌，系统可靠性良好、工作稳定；主要特点简述如下：中心站采用工控机，24小时不间断实时监测；数据传输通过智能可编程控制器RTU，对数据进行逻辑处理后，利用超短波数传电台通信；传感器精度较高，压力传感器精度可达到1厘米；实时监控，SQL SERVER数据库的数据操作及历史数据查询；方便的防洪会商及水库调度运行决策；基于以太网的C/S服务；方便的报表生成和打印功能；系统的扩展性非常好。

6 系统的运行情况和效益分析

6.1 系统的运行情况

奎屯河水库群水情自动测报系统已经运行两年。根据水文自动测报系统规范的要求，在实际需要设定的时段内，9个遥测站向中心站发送水文数据，以中心站收到的正确数据来计算，系统畅通率为96．4％，运行状况良好。

6．2 效益分析

建设水情自动化测报系统不仅为安全度汛和优化调度提供可靠的保障，还具有较好的经济效益和社会效益。如经济上可以节约管理经费，降低管理人员的劳动强度[5]。系统投入运行后，管理人员由原来1人管1闸变为1人管多闸，不再需要上闸启闭闸门和跑上跑下看水位、记录数据、计算流量，且数据的精度和准确性较人工记录完整可靠。同时，系统的运行有利于加强用水管理，提高水库的管理水平，实现水情信息的无纸办公、闸门自动化等，在兵团及自治区范围内起到示范性作用。

7 结语

综上所述，在奎屯河流域水库建立自动化测报系统，具有以下优点：

（1）系统的应用，规范了水利管理工作，使各种水管资料从原始数据录入到最终形成档案资料，对水库、渠系、工程资料查询实现了自动化，工作效率和质量大大提高减少了调水损失，争取了调度时间，降低水库的防洪风险度。

（2）减轻了工人的劳动强度，运行测报系统后，原本由各基层分别上报的实时数据，集中到了监测系统中心控制室和各领导部门的计算机的屏幕上，增强了实时性，使操作人员和领导干部随时了解水库水文的实时数据。

（3）数据的可靠性和实时性大大增强了，并方便管理，测报系统对水库进行全方位的监控，实时数据每两分钟上传一次，使领导机构能快捷地了解水库的实时信息，对水资源的合理利用和分配提供可靠的依据；

（4）维护方便，根据数据的显示情况便可判断出故障的原因，便于检修人员掌握准确情况，缩短了检修时间；

（5）杜绝了人情水、关系水等人为因素造成的水资源的浪费和流失。

（6）奎屯河流域水情自动测报系统的建立为水库的安全度汛和优化调度提供了可靠的保障，提高了水库的防洪效益和经济效益。同时，也为兵团、自治区推广建立水情自动测报系统探索了一条新的途径，积累了一些成功的经验。

参考文献 [1] 郭生练编. 水库调度综合自动化系统[M].武汉水利水电大学出版社.1999 .17-19

[2] 孙增义，吴 跃.水情自动测报技术基础及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1999

[3] 舒大兴，钱 钢.YDZ-YL300型智能兼容水情遥测终端设备的研制[J].水利水电技术，2001，32（7）

[4] 何新林等.新疆玛管处夹河子水库洪水调度系统报告之一[M].新疆石河子.2001

[5] 刘桂宏，孙 健.灌区灌溉管理监控自动化系统的开发和应用[J].灌溉排水.2001.3.65-68

Automatic Telemetering System For Water Regime At Kuitun River Abstract: The composition ,functions , operation, and characteristics of the automatic telemetering system for water regime at Kuitun River is introduced in this paper. It consists of 9 telemetering stations and 1 central station. After telemetering data is collected real time by a front-end computer, the telemetric data is decoded, disabused, and rationality detected by the software of the front-end computer, and stored in an open database format. Thus the rear computer may make flood forecasting and dispatch decision by sharing the database .

Key words: reservoir; automatic telemering system for water regime; ultrashort wave