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制定《黄河水文自动测报系统运行维护规定》的必要性及构想

 

水文自动测报系统属于应用遥测、通信、计算机和网络等技术,完成流域或测区内固定及移动站点的降水量、水位、流量、蒸发量、含沙量、潮位、风向、风速和水质等水文气象要素以及闸门开度等数据的实时采集、传输和处理的信息系统[1]
水文自动测报系统是防汛雨水情信息采集、传输、处理的现代化遥测系统,具有实时、快速、准确的优势,包括遥测站、集合转发站、中继站、通信网络和中心站。
1)水文(水情)遥测站。水文自动测报系统的遥测站一般安装在野外现场,用来自动监测当地的雨量、水位、流量、墒情、闸位等水文参数[2],遥测站一般由遥测终端机RTU、水文传感器(雨量传感器、水位计等)、天线、馈线、避雷器、现场人工置数装置及太阳能/蓄电池装置等组成。遥测站通常采用定时和增量自报方式向中心站发送数据。
2)集合转发站。为组网需要,由集合转发站接收处理若干个遥测站的数据,再合并转发到中心站。
3)中继站。中继站一般安装在野外和高山上,提供对偏远测站或由于地域复杂情况下测站数据传输中的存储转发,即接收相关偏远遥测站的无线数据进行存储转发,并将数据转发到中心站。中继站一般由遥测终端机RTU、天线、馈线、避雷器及太阳能/蓄电池装置等组成。中继站接收和发送频率可采用同频或异频。
4)通信网络。包括有线通信网(光纤、专用或公共电话网)、无线通信网(超短波、微波、GSM、卫星等)、电力载波,甚至不同通信介质的组合等。
5)中心站。中心站一般设在防汛调度中心,用来接收各水文遥测站(中继站)发送来的数据并进行解调、存储和处理。
水文情报预报在我国取得的经济效益和社会效益十分显著,每年直接经济效益数百亿元。以1998年为例,全国水文情报预报直接减灾效益超过800亿元[3]。同时,及时准确的情报预报为抗洪抢险、物资转移、人员避险赢得了时间,争取了主动。
水文情报预报是以水文测报系统稳定、可靠运行为前提的,所以,保证水文自动测报系统的安全、稳定、可靠运行非常重要。在黄河流域,为保证水文自动测报系统正常运行和规范今后的系统建设,制定运行管理规章制度和操作规程——《黄河水文自动测报系统运行维护规定》(以下简称《黄河测报规定》)是非常必要的。
1          黄河水文自动测报系统建设情况
水文自动测报系统的建设经历了20多年的发展过程。系统通信方式由最初的超短波发展到今天的利用短波、超短波、微波、卫星、有线公网等方式的通信网络,以支持更加复杂的组网模式和自报/应答或兼容的工作方式。系统的稳定性和可靠性有了很大提高,随着元器件质量的提高和计算机技术的发展,其关键设备遥测终端的质量也大幅度提高,平均无故障工作时间(MTBF)已从原来的3 000小时上升到8 000小时,有的设备已突破30 000小时,其他设备的质量也得到了不同程度的提高[2]。系统的功能也由最初的预报降水量、水位信息,发展到今天的可传输降水量、水位、流速、流量、蒸发量、水质、闸门开启度、风速、风向、温度、湿度、气压等多种参数。
在黄河综合治理与开发过程中,自20世纪80年代初启动“黄河三门峡—花园口实时遥测洪水预报系统”项目开始,先后建设了黄河花园口水位遥测系统、小浪底水利枢纽水情自动测报系统、国家防汛指挥系统榆次示范区、山东黄河水位遥测系统等一大批水文自动测报系统。据不完全统计,黄委水文、水调、水保及河务等部门在黄河流域已建和在建遥测系统数十处,遥测站数百个。目前正在建和即将建设的项目有黄河小花间(小浪底—花园口区间)水情信息采集传输系统、黄河河源区自动测报系统等。多年来,用户和管理部门在测报系统的管理上不断总结经验,完善管理制度和手段,使自动测报系统基本保持了正常运行,在水文测报生产、水资源调度及防洪减灾中发挥了重要作用。
2          制定《黄河测报规定》的必要性与可行性
1)必要性。随着系统的多年使用,部件老化问题日趋突出,设备故障时有出现,常有因“检查不全面、责任不到位、管理欠完善、维修不及时、经费难落实”导致系统运行维护跟不上的情况发生,从而直接影响了水情信息的采集传输,降低了系统效能。
“黄河三门峡—花园口实时遥测洪水预报系统”是黄委在20世纪80年代初启动的信息工程项目,目前除陆浑、故县两水库的两个子系统还在运行外,其他组成部分已停用。当时该系统建设的技术策略是正确的,而且效果也十分显著[4]。后来之所以未能实现预期目标,建、管、用分离是一个重要失误:在建设期间运行管理由黄委原测报计算中心负责,而遥测系统的用户是水文局,这就形成了管理、应用分离的格局。由于用户没有正式介入系统的设计、建设和运行管理,因此也就难以掌握系统的运行管理技术,无法实现边建设、边投产并在使用中逐步完善的要求[4]
目前,在水自动测报系统的设计、建设和应用中,这种“分离”现象还比较普遍。治黄事业的不断深入和发展,对水文信息的时效性、质量等要求却是越来越高。加强水文自动测报系统维护与管理,使其经常处于完好技术状态,充分发挥效能,取得良好效益,是黄河治理开发和管理的客观要求。
这些矛盾和问题的解决,除了提高认识外,还需要规范化、制度化。与水文自动测报系统对应的规范标准是现行的SL612003《水文自动测报系统技术规范》。SL612003是从SD15985修订成SL6194然后到2003版本的,虽然根据工程建设、经济发展和技术进步等条件补充修订了相关条款,但仍是针对全国的普遍情况而制定的,不能完全覆盖或解决黄河流域或测区自动测报系统的特殊问题。
因此,制定《黄河测报规定》已经成为一项刻不容缓的工作。
2)可行性。①“黄河三门峡-花园口实时遥测洪水预报系统”是黄委早在20世纪80年代初就已启动的信息工程项目,该系统建设的技术策略正确,效果显著,之后又设计、建设了数十个水文自动测报系统,积累了丰富的实践经验;②黄委的崔家骏、辛国荣、王恒斌、张海敏等同志先后参与了SD15985SL6194SL612003规范的制定[1],具有丰富的操作经验;③已有的管理经验和政策、法规,如《水文自动测报系统技术规范》、《水文设备管理规定》、《黄河水文管理办法》、《黄河水文测报设施保护办法》等,为制定《黄河测报规定》奠定了基础;④国内已有针对某一条河流或地域制定测报系统运行维护规定的先例,如浙江省制定了《浙江省水情信息采集系统运行维护规定》,为制定《黄河测报规定》提供了可借鉴的经验。因此,制定《黄河测报规定》的技术和条件都已具备,是可行的。
3          制定《黄河测报规定》的构思
1)提高认识。进一步提高系统管理的责任感,充分认识自动测报系统管理的重要性,把水文自动测报系统管理作为防汛工作的重要内容,抓实抓好,是制定《黄河测报规定》的基础。
2)基本框架。依据《水文自动测报系统技术规范》和《水文设备管理规定》,从委托管理、值班操作、日常维护、定期检查、不定期检查、专业技能培训、资金落实、检修仪器与车辆保障及调整和恢复运行等方面入手,按照“建设、应用、管理相结合”的原则,细化传感器的维护、协调采集与传输的统一,制订出《黄河测报规定》征求意见稿。
3)修订完善。组织有一定实际工作经验的专业技术人员,深入基层,调查使用情况,收集用户经验,征求用户意见,综合分析、区别对待,进行条款的修改,逐步完善“黄河测报规定”。
4          结语
《黄河测报规定》的制定,是要把水文测报系统的运行、管理与维护制度化。同时,规范今后的系统建设,包括从费用落实、人员培训、档案建立到新技术的推广应用等,为用户提供全方位技术支撑和后勤保障,探索实践黄河水文测报系统规范化管理的新模式,推动黄河乃至全国水文自动测报应用水平的提高。
参考文献:
[1] SL61—2003,水文自动测报系统规范[S].北京:中国水利水电出版社,2003.
[2] 姚永熙.水文仪器与水利水文自动化[M].南京:河海大学出版社,2001.
[3] 中国水文信息网<水文情报预报>[ EB/OL].http://www.hydroinfo.gov.cn/swqbyb/sqcjj.asp
[4] 崔家骏.初析“三花项目”建设的经验教训[J].人民黄河,2002,(5).

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