王都海

(黑龍江省大慶地區(qū)防洪工程管理中心， 黑龍江 大慶 163311)

0 引 言

大慶地區(qū)防洪工程(安肇新河體系)和肇蘭新河體系工程是區(qū)域內(nèi)防洪排澇的主干工程，總控制流域面積1.9萬km2，涉及省內(nèi)4個地市的13個縣市區(qū)。2017年以來，連續(xù)四年發(fā)生洪澇災(zāi)害，防汛任務(wù)繁重。隨著國家智慧水利建設(shè)的實施，大慶地區(qū)防洪工程極有必要提升工程標準和管理手段，加大投入，積極推進防洪調(diào)度智能化建設(shè)，有效提高防汛調(diào)度管理效率和社會服務(wù)水平[1]。

1 有關(guān)目標及技術(shù)裝備的最新要求

1.1 水文現(xiàn)代化建設(shè)目標的內(nèi)容

防汛調(diào)度工作的基礎(chǔ)主要來源于水文水情信息，在及時準確掌握水文數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，制定合理調(diào)度方案，為防汛決策提供科學(xué)依據(jù)。防汛調(diào)度智能化、現(xiàn)代化主要體現(xiàn)在水文智能化和現(xiàn)代化。

2005年國家出臺了《全國水文現(xiàn)代化建設(shè)指導(dǎo)意見》中明確闡述了水文現(xiàn)代化建設(shè)的目標，就是要應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，依靠科技創(chuàng)新，建設(shè)水文信息采集系統(tǒng)、水文信息傳輸系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、水文服務(wù)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)。形成水文現(xiàn)代化服務(wù)和管理運行體系[2]。

從防洪調(diào)度智能化需求角度考慮，水文現(xiàn)代化建設(shè)目標的內(nèi)容主要包括5個方面，見表1。

表1 水文現(xiàn)代化建設(shè)目標的內(nèi)容構(gòu)成

以上5方面內(nèi)容，前三項是必備的，無需人員值守，自動運行生成數(shù)據(jù)；后兩項則提升空間大，需要相應(yīng)軟件開發(fā)，以及必要的硬件支持。

1.2 水文現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)裝備方面的最新要求

依據(jù)是水利部發(fā)布的《水文現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)裝備的有關(guān)要求》，國家對水文現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)裝備方面的提出新的要求。

1)水文測站原則上按自動站建設(shè)，實現(xiàn)無人值守和自動測報。控制征地建房規(guī)模，減少纜道、測船等大型固定設(shè)施建設(shè)。

2)降雨量應(yīng)全部采用在線自動監(jiān)測。設(shè)備選用自動監(jiān)測設(shè)備。降水量、水位等水文要素監(jiān)測，具備條件的應(yīng)全部采用在線自動監(jiān)測。無法實現(xiàn)全年水位在線自動監(jiān)測的水文測站，汛期要實現(xiàn)在線自動監(jiān)測。

3)水位采用在線自動監(jiān)測，利于水位圖像識別技術(shù)，可進行遠程校核。水位站原則上應(yīng)建設(shè)水位視頻監(jiān)測系統(tǒng)，可優(yōu)先考慮性能可靠的水位圖像識別技術(shù)，并應(yīng)能實現(xiàn)水位遠程校核。

4)流量測驗以在線或自動監(jiān)測為主，設(shè)備有多普勒流速儀、雷達測速等。

5)數(shù)據(jù)通信方面，推進衛(wèi)星通信、物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)應(yīng)用技術(shù)。在水文測報數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的運用，計算機網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置應(yīng)滿足數(shù)據(jù)交換需求，基本水文測站網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足視頻實時傳輸要求。

2 防汛調(diào)度自動化調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)狀

1995年，開始投資建設(shè)大慶地區(qū)防洪工程自動化調(diào)度系統(tǒng)，用于實時接收安肇新河和肇蘭新河流域洪水監(jiān)測信息，傳輸?shù)椒篮檎{(diào)度中心，經(jīng)自動化系統(tǒng)做出洪水預(yù)報，給出最優(yōu)調(diào)度方案，為防洪決策提供科學(xué)依據(jù)。當時該系統(tǒng)實現(xiàn)了對26個雨量站和5個水位站水文信息的自動采集，降雨量采用翻斗式雨量計測量，水位采用浮子式水位計測量。自動收集的雨量、水位信息通過超短波無線通信系統(tǒng)傳到防洪調(diào)度中心。該系統(tǒng)除采集數(shù)據(jù)、信息傳輸和調(diào)度中心的硬件設(shè)備外，還包括水情譯電系統(tǒng)、防汛信息查詢系統(tǒng)、洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)、防洪會商顯示系統(tǒng)、防洪綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。經(jīng)過多年運行，均已淘汰并無法使用。

2005年又對主要滯洪區(qū)建設(shè)了雨量、水位自動測報系統(tǒng)，在王花泡、北二十里泡、中內(nèi)泡、庫里泡、污水庫建設(shè)水位觀測站和雨量觀測站，采用超短波傳輸方式，浮子式水位計，由于運行多年設(shè)備落后，隨著廠家更新?lián)Q代，設(shè)備已無法得到及時維修，現(xiàn)已無法使用。

目前中心自動化調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)相對落后，自動化程度較低，只有明青坡地在2018年建設(shè)6個雨量遙測站，分別為老虎崗、崇德、通泉、明水縣、禎祥、育林，采用GPRS/GSM通信方式，傳輸?shù)焦财脚_，再通過查詢軟件查詢數(shù)據(jù)。目前正常運行的雨量遙測站已達10個，但還不足以滿足實際工作需要。

表2 系統(tǒng)建設(shè)及運行基本情況一覽表

3 防汛智能化管理的有關(guān)構(gòu)想

根據(jù)目前防汛自動化需求和大力發(fā)展智慧水利的形勢，中心需要建設(shè)防汛調(diào)度智能化管理系統(tǒng)，主要包括水情監(jiān)測系統(tǒng)、閘門監(jiān)測控制系統(tǒng)、洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)和防汛會商系統(tǒng)等4個重要組成部分。

3.1 水情監(jiān)測系統(tǒng)

水情監(jiān)測系統(tǒng)主要包括4個子系統(tǒng)，分別為明青坡地水情監(jiān)測系統(tǒng)、幸福排干流域水情監(jiān)測系統(tǒng)、安肇新河水情監(jiān)測系統(tǒng)、肇蘭新河水情監(jiān)測系統(tǒng)。

3.1.1 明青坡地水情監(jiān)測系統(tǒng)

明青坡地洪水為大慶地區(qū)洪水的主要來源之一，總控制面積2161km2，地勢東北高，西南低，地形坡度>1/1000，集水面積大，匯流快，沒有控制工程，對防汛威脅較大，因此對明青坡地洪水監(jiān)測尤為重要。明青坡地雨量遙測系統(tǒng)主要建設(shè)16個雨量站(其中已建10個，4個待建)。

3.1.2 幸福排干流域水情監(jiān)測系統(tǒng)

幸福排干將西北排干和劉大壤堿溝來水引入青肯泡滯洪區(qū)，在青肯泡主壩東側(cè)匯入滯洪區(qū)，排干全長34km，跨安達、肇東、蘭西三市縣，排干控制流域面積1066km2，其中平原區(qū)320km2，占30%，丘陵區(qū)746km2，占70%。幸福排干5a一遇流量35.8m3/s，10a一遇流量83.7m3/s，20a一遇流量146m3/s。幸福排干洪水具有來水量大，來水迅猛等特點，對青肯泡滯洪區(qū)威脅較大，因此對幸福排干流域進行水情監(jiān)測十分必要。幸福排干雨量遙測系統(tǒng)主要建設(shè)6個雨量站。

表3 明青坡地水情監(jiān)測系統(tǒng)站點分布表

表4 幸福排干流域水情監(jiān)測系統(tǒng)站點分布

3.1.3 安肇新河水情監(jiān)測系統(tǒng)

安肇新河工程共設(shè)有：王花泡、北二十里泡、中內(nèi)泡、七才泡、老江身泡和庫里泡等滯洪區(qū)及安肇新河河道和明青截流溝組成，由安肇新河串通而進行調(diào)蓄泄洪，最后經(jīng)古恰閘泄入松花江。

為了掌握安肇新河水情，保證工程安全運行，建設(shè)安肇新河水情監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置見表5。

3.1.4 肇蘭新河水情監(jiān)測系統(tǒng)

為了掌握肇蘭新河水情，保證工程安全運行，建設(shè)肇蘭新河水情監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置見表6。

表5 安肇新河水情監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置分布

表6 肇蘭新河水情監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置分布

3.2 閘門監(jiān)測控制系統(tǒng)

閘門控制系統(tǒng)主要對王花泡、北二十里泡、中內(nèi)泡、庫里泡、青肯泡等5個滯洪區(qū)閘門進行遠程控制。

表7 滯洪區(qū)閘門遠程控制系統(tǒng)分布

3.3 洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)

建立與目前水文科學(xué)、計算機發(fā)展水平相適應(yīng)的水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)，在預(yù)報模型方面最好選用兩種以上的模型，根據(jù)不同降雨情況準確計算洪水來量，提供科學(xué)合理調(diào)度方案，為防洪搶險提供理論支撐，力求把洪災(zāi)損失降到最低程度。

3.4 防汛會商系統(tǒng)

中心應(yīng)建立一個具有水情信息顯示、工情信息實時呈現(xiàn)、提供領(lǐng)導(dǎo)防洪決策依據(jù)的完整會商中心，為防汛決策提供技術(shù)支持。

4 結(jié) 論

安肇新河和肇蘭新河兩個工程體系，都是區(qū)域內(nèi)唯一防洪排澇的主干通道，涉及省內(nèi)十多個縣市區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)居民生命財產(chǎn)的防洪安全?，F(xiàn)有工程運行均超過30年，存在工程設(shè)施老化、防洪標準偏低、技術(shù)管理手段落后等問題。按照國家水利部提出的強化預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”措施的要求，有必要加快提升大慶防洪工程防汛調(diào)度智能化管理能力與技術(shù)手段，改進水文測報模式，預(yù)警信息直達防御一線，精準掌握河道行洪能力、蓄滯洪區(qū)運用風(fēng)險情況，完善預(yù)警平臺，動態(tài)完善防洪調(diào)度預(yù)案，充分發(fā)揮流域水工程體系綜合減災(zāi)功能。