張建強(qiáng),毛 堅(jiān)

(杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)江堤河道監(jiān)管中心,浙江 杭州 310018)

1 工程概況

2007年16號(hào)臺(tái)風(fēng)“羅莎”成為近幾年來(lái)影響杭州市最為嚴(yán)重的一次自然災(zāi)害。為有效應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害,切實(shí)提高開(kāi)發(fā)區(qū)防洪抗災(zāi)應(yīng)急能力,需要完善區(qū)域內(nèi)水雨情信息自動(dòng)采集系統(tǒng),建設(shè)洪水預(yù)報(bào)及調(diào)度輔助決策平臺(tái),水位遙測(cè)系統(tǒng)是各級(jí)防汛防臺(tái)抗旱指揮部門(mén)及時(shí)、準(zhǔn)確掌握實(shí)時(shí)水情信息的重要技術(shù)手段,是防汛調(diào)度、防災(zāi)減災(zāi)和發(fā)揮防洪工程效益的重要決策依據(jù)。目前開(kāi)發(fā)區(qū)區(qū)域面積104 km2,為獨(dú)立水系,河道總長(zhǎng)132 km,河道數(shù)量32條,河道水位分為南北兩片控制,水位測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建立,將為防洪決策和泵閘調(diào)度提供強(qiáng)有力的信息支撐,改變以往人為傳遞信息的模式,可以及時(shí)掌握河道水位變化情況,大大提高開(kāi)發(fā)區(qū)掌握內(nèi)澇汛情、進(jìn)行配水調(diào)度的工作效率。同時(shí),在此基礎(chǔ)上建立起來(lái)集預(yù)報(bào)、預(yù)警及調(diào)度為一體的輔助決策平臺(tái),將大大提高開(kāi)發(fā)區(qū)河道防汛調(diào)度的科學(xué)性和實(shí)時(shí)性。

2 系統(tǒng)建設(shè)

2.1 方案設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)開(kāi)發(fā)河道水系的仔細(xì)勘察,根據(jù)開(kāi)發(fā)區(qū)中心區(qū)塊景觀需水和北部喬司農(nóng)場(chǎng)區(qū)塊農(nóng)業(yè)用水水位要求不同的實(shí)際情況,并綜合分析平衡各區(qū)塊主干河道的影響范圍,最后選定白洋橋、幸福閘、創(chuàng)業(yè)2號(hào)閘和喬司農(nóng)場(chǎng)四處作為測(cè)站建設(shè)地點(diǎn),并且對(duì)各建設(shè)點(diǎn)完成水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集等基礎(chǔ)工作。

2.2 建設(shè)安裝

(1)遙測(cè)站是水雨情參數(shù)的采集點(diǎn),需要對(duì)每個(gè)建設(shè)點(diǎn)安裝完成遙測(cè)站建設(shè),包括安裝雨潤(rùn)3000水情遙測(cè)終端、水位傳感器、太陽(yáng)能電池、GPRS通信模塊等自動(dòng)測(cè)報(bào)設(shè)備的安裝,具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 遙測(cè)站組成框圖

在遙測(cè)站建設(shè)過(guò)程中,遙測(cè)終端機(jī)是核心設(shè)備,系統(tǒng)采用雨潤(rùn)YR-3000遙測(cè)終端機(jī),使用GSM/GPRS信道作為主信道,GSM/SMS為備用信道;水位傳感器作為數(shù)據(jù)采集的基本前端,選用機(jī)械編碼水位計(jì),通過(guò)簡(jiǎn)易水位臺(tái)固定在河道岸邊;電源選用太陽(yáng)能電池浮充,采用密封免維護(hù)蓄電池,規(guī)格為12V/17AH。其中有特色的簡(jiǎn)易水位臺(tái)簡(jiǎn)易水位臺(tái)采用鐵架子和250 mm的PVC管子固定在河道岸邊,形成簡(jiǎn)易水位臺(tái),上面安置儀器箱子,安裝浮子式水位傳感器和雨潤(rùn)3000終端機(jī),示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 簡(jiǎn)易水位站組成框圖

(2)根據(jù)已知精確水準(zhǔn)點(diǎn)接水準(zhǔn)至遙測(cè)安裝位置,進(jìn)行水尺接片的安裝,確保河道水位讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

(3)中心站是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯合點(diǎn)和控制中心。遙測(cè)站上傳的資料和遙測(cè)站運(yùn)行參數(shù)在中心站匯總,中心站具有控制系統(tǒng)運(yùn)行方式和過(guò)程的能力,由中心計(jì)算機(jī)、不間斷電源(UPS),通信模塊、雨潤(rùn)3000遙測(cè)系統(tǒng)中心控制及處理軟件、網(wǎng)絡(luò)接入口等部分組成,具體見(jiàn)圖3。

圖3 中心站組成框圖

2.3 參數(shù)設(shè)置和設(shè)備調(diào)試

通過(guò)對(duì)各測(cè)站的參數(shù)配置、短信平臺(tái)服務(wù)器ID號(hào)的申請(qǐng)、實(shí)現(xiàn)與短信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的連接、數(shù)據(jù)接收等調(diào)試工作,完成短信平臺(tái)GPRS接收參數(shù)設(shè)置、接收系統(tǒng)設(shè)置和數(shù)據(jù)接收,調(diào)試后經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試,在試運(yùn)行的2周內(nèi),所有遙測(cè)站點(diǎn)設(shè)備儀器均正常工作,沒(méi)有出現(xiàn)故障,水雨情數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,信息傳輸暢通,運(yùn)行良好。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 實(shí)現(xiàn)功能

開(kāi)發(fā)區(qū)新設(shè)置4個(gè)水位測(cè)報(bào)站點(diǎn)不僅可以代表性地反映開(kāi)發(fā)區(qū)中心區(qū)塊和北部農(nóng)場(chǎng)河道水位,也是杭州市水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)的一部分。遙測(cè)站按設(shè)定策略自報(bào),可定時(shí)自報(bào)或按設(shè)定的條件自動(dòng)上傳數(shù)據(jù),響應(yīng)中心站要求或指令;中心站隨時(shí)接收各遙測(cè)站發(fā)送的水位、雨量信息,數(shù)據(jù)接收最小時(shí)段間隔15 min,水位數(shù)據(jù)間隔5 min,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、分析、入庫(kù)存儲(chǔ)。結(jié)合杭州市水雨情信息GIS平臺(tái),通過(guò)杭州市水文水資源管理系統(tǒng)(http://218.108.60.56/hz—sw/2.1),查詢(xún)新增站點(diǎn)水位信息,實(shí)現(xiàn)資源共享,并保證信息在10 min內(nèi)能完成更新,提供水文信息數(shù)據(jù)采集、在站固態(tài)存儲(chǔ)、入庫(kù)、糾錯(cuò)、基本查詢(xún)、水位過(guò)程顯示和基本報(bào)表的輸出。

3.2 具體實(shí)效

開(kāi)發(fā)區(qū)作為杭州副城之一,排澇標(biāo)準(zhǔn)為雖為20 a一遇,但存在城市化快速推進(jìn)導(dǎo)致河道變化,地塊蓄水能力減弱等情況,同時(shí)區(qū)內(nèi)南北兩片不同水位要求(相差40 cm)。在2008年水位遙測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)用后,開(kāi)發(fā)區(qū)根據(jù)掌握的自動(dòng)水位信息,利用獨(dú)立水系的特點(diǎn),通過(guò)下沙大閘與四格排灌站2個(gè)口門(mén),統(tǒng)一調(diào)配區(qū)內(nèi)9座節(jié)制閘,提早預(yù)降水位,并在驟降暴雨和臺(tái)汛期間通過(guò)在線水位變化情況,及時(shí)調(diào)整防汛策略,極大提高了區(qū)內(nèi)整體防汛能力。在2007—2010年臺(tái)汛期,開(kāi)發(fā)區(qū)河道水位均在警戒水位以?xún)?nèi),未出現(xiàn)內(nèi)澇險(xiǎn)情等情況,保證了區(qū)內(nèi)正常生產(chǎn)生活開(kāi)展。

4 結(jié) 語(yǔ)

開(kāi)發(fā)區(qū)自動(dòng)水位測(cè)站系統(tǒng)作為河道防汛管理項(xiàng)目之一,已初顯成效,到達(dá)了汛期內(nèi)隨時(shí)隨地查詢(xún)水位,及時(shí)掌握汛情的目的,總結(jié)項(xiàng)目實(shí)施并在實(shí)際使用過(guò)程中,有以下建議:①遙測(cè)站需加裝防盜設(shè)備,避免蓄電池等盜損。②水情圖表數(shù)據(jù)設(shè)立警戒線提示,應(yīng)全年常態(tài)發(fā)布,水位數(shù)據(jù)消除汛期與非汛期對(duì)待。③后續(xù)維護(hù)管理非常重要,建立各測(cè)站的長(zhǎng)效管理制度,也是保障測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)成果的有效措施。

[1]水利部水利信息中心.水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范(SL 61—2003)[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,2003.

[2]張建云,唐鎮(zhèn)松,姚永熙.水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù) [M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2005.