水情遥测系统在中小水库中的应用

任子龙

摘要: 本文基于水库现有的水情遥测技术，从其工作模式、通讯方式等方面进行了分析，并根据中小型水库的实际情况，利用系统的硬件配置实现了对小型水库的远程监控，提高了水库的防洪调度水平，为防洪减灾工作的决策和决策提供了科学的参考。

关键词：水情遥测系统；小水库

引言：人工观测是常用的采集水文水情情况方式，由于现代科技的不断发展使得远程水情自动遥测成为水库科学管理的关键环节。水文水情自动测报系统包括：控制中心站、遥感传输中继站、遥测站（雨量站），并将自动遥测技术和自动水文测报技术运用于小水库，并取得了较好的效果。以实际工程为例，阐述了自动水情遥测系统和自动水文测报技术在水库的科学排涝中的应用[1]。自动远程水况监测技术为水库的科学调度、及时、准确地为各级领导作出准确的决策、提供了有力的保证；该方案有效地克服了困扰水库洪水与调度通信中断的难题，取得了较好的社会效果（防涝）和经济效益。

一、水情遥测系统组成

（一）远程终端单元（RTU）

RTU是组成水情遥测的基础设施，其利用微处理机控制器（MCU）和软件对现场水文数据进行程序设计，完成对当地水文数据的采集、处理和存储，并在通讯协定的支撑下，与中心或其他远距离装置进行通讯。因其是一种长时间工作在野外的机器，所以能耗是整个系统的核心问题，RTU的设计必须考虑到低功率的问题，最大程度地减少电力消耗是所有的系统所要达到的目的。

（二）水情遥测站

水情遥测系统通常由RTU、 AC稳压电源等外部电源系统、各种有关的避雷器、无线系统、雨量传感器等水情资料传感器等构成。RTU被固定在机箱中，依据通讯模式，选用有线调制解调器、光纤通信光端机、GSM通信装置等通信装置[2]。

（三）无线中继站

在有线通讯和采用 GSM网进行水情资料传送时，不需要中继台。无线中继电台实现了对遥测数据进行储存和转发，保证了遥测站和中心基站的数据的双向传输。该系统由RTU、无线数传电台、电源等组成，另外馈线、避雷器、电力供应等也是其配置的一部分。无线中继站的无线电信号可以是同频或异频，因为每RTU自身都具备储存和传送的能力，所以其还可以被任意的远程控制。

（四）遥测通信网络

在该体系中，存在着多种通讯网络形式，例如：有线和无线通信网、电力载波和多种通讯模式的结合。遥测通信网络是远程监控系统与中心基站之间的信息传递渠道，因此，安全高效且规范的网络通讯协定以及网络的网络管理能力显得尤为必要。

（五）水情遥测中心站

各水文遥测点利用遥测资料通信网络收集各个遥测点的资料，并将接收的资料进行分析、存储和显示；中心站通常包括前置通信处理器、中心计算机和相应的数据显示和印刷设备；遥测系统一般都采用通用的工业配置程序作为平台，中心站计算机可以利用通讯处理器及相关的实时处理程序来管理远程通讯网络，为中心站计算机网络上各类水利应用程序及中央工作站的服务器提供高效的数据。

二、水情遥测系统与科学调洪

（一）采集水文数据

要实现水库在汛期进行调洪、防控洪水，首先要及时、精确地收集各类水文资料，这是进行防洪的基础。采用水情自动化测报系统，改变了以往的传统水况监测方式，将各类水情资料迅速、准确地利用遥测监控装置实时传输至调度指挥中心，极大地增强了水文资料的准确性和时效性，这为科学的洪水调度与调度方案的选择奠定了科学的理论基础。

（二）建立预报调洪系统模型

在进行科学的洪水调度工作的前提下，应根据各个水库的实际状况，构建适合各个水库实际的洪水预测系统，即：产流、汇流计算、调洪演算法、编制计算机软件，并将其录入到微型计算机中。通过对已建成的洪水预报和遥测系统的水文资料进行计算机的分析，可以快速科学地预报各流域的各方面的具体数据。在此基础上，可以对各种洪水条件下的最大泄洪量和最高水位进行预报，从而为洪水调度方案的制定和实施奠定了基础[3]。

（三）科学调洪

在确保水库工程防洪安全的同时，必须兼顾上游和下游利益，以及确保95%以上的城镇工业和居民用水。首先是要预先保留水库的容量，通常要低于防洪标准。在确定的过程中要利用控制区的遥测系统所获得的洪水数据，利用预测的调洪模型软件，对各调节洪水的产流、入库时间、洪水总量以及在各个调洪工况下的最高泄水量、最高水位等参数，适当调节汛前水位，以实现预腾空库容，适当地进行汛后回蓄，从而保证了在汛前和汛后最大限度地提高防洪效益。其次要按照泄洪的安全排水量来进行，保证沿河两侧村庄和企业不受影响，同时保证水库项目的安全，结合全流域的防洪调度需要，合理安排下游和城区洪水的错峰调水。

三、利用遥测系统科学调洪的综合评估

（一）快速、准确地提供大量的水文资料

经过多年来遥感监测技术在防洪工程中的使用，得到了明显的治理效果并获得了良好的经济效益。首先，利用水情遥测系统对汛期的水库进行快速的调洪，提供了精准的水文资料。在观测准确度方面，将多个降雨系统与人工降雨资料进行对比，结果显示同一降雨筒所布置的资料，其日降水量基本相同，与不同位置雨量筒的降水量也存在差异，但通过监测系统提供的资料，却是逐年增加。以1998年7月24号的典型洪水为实例，其预测结果与实测数据的偏差为：最大存水量（m

3/s)：误差达4.2%；水库的最大值（m)：误差达0.3%；最大泄洪量（m3/s）：误差达0.8%。经过实际应用和专业人员的验证，本技术具有较高的可靠性，同时也降低了人为测量的偏差，确保了所获取的水文资料的正确性。

（二）解决信息化中的难点问题

该水情自动监测系统的投入运行，有效地克服了长期以来困扰着水库防洪和调度通信的问题。在没有安装这个系统之前，由于水库的上游通信不畅通，导致了上游的雨水情况无法向水库进行实时传输，所以水库调度中心要收到一次降水的水文资料要花好几个小时，甚至几十个小时。采用远程测量技术后，每个站点的降水量都按毫米级直接送至中央气象台，没有时间上的差异。该系统的运行，彻底地扭转了传统的手工测量方式，使工作效率、技术水平得到了明显的提升，劳动生产率得到了解放，并且克服了人工观测的不安全等问题。

（三）创造了社会和经济效益

各水库利用预测调洪的模型软件以及计算机对洪水进行预测，实现了洪水预测的高准确率，有效地减少了洪峰和安全错峰，使水库的防洪工程得到了一定的经济、社会效益。通过科学的调水预测及其精确的结果，实现了削峰、安全错峰，使防洪管理取得了主动，扭转了以往的被动洪水形势，从而实现了对洪水控制工作的针对性、最大限度地降低和避免了洪水造成的损害；同时，也能减少不必要的骚乱，减少泄洪区居民的恐慌心理和安全意识。采用合理的调洪方式，既能充分利用其本身的利益，又能充分利用其社会效益和经济效益，利用该技术可以有效地克服水库蓄水量大、水库浪费等问题，使水库的供水、灌溉等综合效益最大化。

四、结论

在水库的防洪管理中，水文情况是进行洪水调度和决策的基础。水库的自动遥测技术和水况自动监测系统的实施为水库管理部门的信息化建设和管理工作带来了极大的便利，为水库的安全度汛、优化排涝、调度等工作奠定了坚实的基础，极大地改善了城市的社会（防洪）和经济效益。为了更好地适应各大水库的现实状况，充分利用现有的水文遥感技术和水文自动监测技术。

参考文献：

[1]郑军．水位遥测系统在水情测报中的运用研究[J]．水电水利,2020,004(001):P.50-51.

[2]李建创,陈龙飞,文建聪. 水情测报系统在水库防汛中的应用分析[J]. 商品与质量,2021(29):24.

[3]徐康明. 水情测报系统在水库防汛中的应用分析[J]. 建筑工程技术与设计,2020(28):2073.