水情自动测报系统设计大纲

1FCD11040FCD水利水电工程初步设计阶段水情自动测报系统设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1996年3月2水电站初步设计阶段水情自动测报系统设计大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月3目次1.引言.....................................................42.设计依据文件和规范.........................................43.基本资料...................................................44.设计原则....................................................65.设计工作内容与方法...........................................66.应提供的设计成果............................................18附录A通信电路设计的主要内容..................................19附录B应用软件模块目录........................................23附录C水情自动测报系统总体设计报告编写提纲....................2441引言本工程是以为主，兼顾的综合利用工程。属等工程。工程位于（省）县村（镇）。工程总装机容量MW，多年平均发电量亿kW.h。正常蓄水位m，校核洪水位m，死水位m，水库总库容亿m3。2设计依据文件和规范2.1有关本工程的文件可能有的文件：(1)流域规划报告及其审查意见；(2)预可行性研究报告及其审查意见；(3)可行性研究（初步设计）报告及其审查意见；(4)水文、水库运行报告；(5)其他。本工程有上述的等项。2.2设计规范(1)SL44-93水利水电工程设计洪水计算规范；(2)SD138-85水文情报预报规范；(3)SL61-94水文自动测报系统规范；(4)DL5020-93水利水电工程可行性研究报告编制规程；(5)DL5021-93水利水电工程初步设计报告编制规程。2.3参考规范或规定(1)水电厂通信设计技术规定；(2)能源部、水利部水利水电规划设计总院(89)水规规字第74号文：新建大、中型水利水电工程设计中水情自动测报系统设计的几点意见；(3)水利水电工程水情自动测报系统设计规定。3基本资料3.1流域资料3.1.1自然地理工程位于江（河）上。5江（河）发源于山脉（岭）。流域面积km2。坝址以上集水面积km2，占流域总面积的%。3.1.2水情及现有测站全流域多年平均降水量mm，年径流总量亿m3。江（河）洪水一般多发生在月份，造成江（河）流域大范围降水的天气系统主要为雨。坝址处多年平均流量m3/s，实测最大流量m3/s，实测最小流量m3/s。流域内现有水情测站见表1。表1现有水情测站水系河名站名站别集水面积km2设站日期东经北纬位置高程,m备注注：站别包括水文站、水位站、雨量站、蒸发站、水库站等。对于现有水情测站，除收集表1所列项目外，尚应收集典型暴雨一次降水量、降雨强度和1、3、5日降水量分布图；各水文站间的洪水传播时间、典型暴雨降雨终止到预报站出现洪峰的时间；各水文站的最高、最低水位、最大流量、最大流速；连续降雨的最多天数和与之相应的最少日照时数，雷电情况等。3.1.3已建工程流域内已建大、中型水利水电工程见表2。表2已建水利水电工程工程名称工程所在河流名称工程地点控制集水面积,km2总库容,亿m3库区面积km2水库调节性能备注注：同时收集水库运行方式、泄流曲线、堤防防洪标准等资料3.1.4现有电信台站流域内及邻近流域现有电信台站见表3。表3现有电信台站站名站别高程,m东经北纬位置交通条件防雷措施接地电阻,备注注：站别包括微波站、雷达站、电视差转台、高山气象站等。3.1.5已建自动测报系统的工程流域内已建水情自动测报系统的工程见表4。表4已建自动测报系统的工程工程名称预报方案预见期d系统组成，个通信方式组网方案工作体制备注中心站中继站遥测站6注：(1)通信方式有短波通信、超短波通信、卫星通信等；(2)工作体制包括自报式、应答式和混合式。3.1.6区域地形图地形图的比例尺一般不宜小于1/50000。3.1.7社会经济(1)建制镇；(2)交通和通信情况；(3)历史洪涝灾害及其损失程度。3.2工程特性资料见第1章。还应深入了解本工程水库运用情况及其对测报系统的要求。3.3水情自动测报系统规划报告初拟方案包括拟定的系统主要功能、预报方案和初拟的系统规模、工作体制、通信方式等。3.4调查与测报系统有关的设备资料与测报系统有关的设备资料、型号、性能、硬软件配置、接口的技术要求和价格。4设计原则4.1应深入调查研究，精心设计，积极慎重地采用新技术，使设计的系统实用、可靠、经济、技术先进、便于建设和维护管理。4.2应充分利用原有测站的水情、雨情资料、站网布设应在原有站网基础上，根据水情预报要求，适当增补和调整站点。4.3应充分利用已建水情测报系统，并注意与有关测报系统在站网布设、通信方式和组网方案以及系统工作体制等方面的相互衔接协调。5设计工作内容与方法提示：本阶段设计工作是在工程预可行性研究阶段所编制的水情自动测报系统规划专题报告的基础上开展工作的。内容是总体设计。为此应进行现场查勘和必要的调查研究，补充收集满足总体设计的有关资料。本章涉及开展总体设计的主要工作内容、原则和方法。5.1确定测报系统的功能要求和主要技术指标5.1.1测报系统的功能与选择原则5.1.1.1测报系统的基本功能与辅助功能7(1)基本功能1)遥测功能限于目前仪器设备水平，只有对水位、雨量、温度、闸门开度能实现传感器自动遥测；对于其他水情要素，如流量、蒸发等需人工采集后置数传输。2)数据处理功能数据处理必需具备的功能有：实时接收遥测站数据，并能进行检错、纠错和插补缺测数据；数据分类，格式化处理，建立数据文件或数据库；查询、检索数据，显示流域特征及实时水情图（表）；水情预报作业；预报成果输出。可增加的数据处理功能：接收、处理水情电报和其他测报系统传送的数据和资料，通过电文翻译和数据格式转换，并纳入本测报系统的数据库；向有关部门传送水情预报成果或有关数据；接受、处理测报系统的监测、监控信息；进行水库调度和闸门启闭控制3)接收与传输功能；4)预报功能。(2)辅助功能1)监控功能包括：水情要素越限告警；设备事故告警；遥测站电源电压监测告警；遥测站校正时钟、开关机。2)通话功能。5.1.1.2功能选择原则(1)必须具备测报系统的基本功能；(2)对于辅助功能，应根据工程环境条件、对测报系统自动化和可靠性的要求程度，以及投资、设备条件等因素综合比较分析确定。5.1.2测报系统的主要技术指标及选择原则85.1.2.1主要技术指标及规定(1)响应速度完成一次全部水情要素的收集、处理和预报作业的时间不宜超过20min，(2)测报系统的测报精度1)水文要素采集精度，应达到表5规定。表5水文要素采集精度水文要素采集分辨率允许误差测试条件备注雨量0.5mm4%年雨量800mm1.0mm4%年雨量800mm水位1.0cm2cm水位量程10m2～3cm水位量程10～15m3cm水位量程15m闸门开度1cm3%以垂直开度计算气温（水温）0.1℃3%2)水情预报主要方案的合格率应不小于70%，或确定性系数应大于0.70。(3)系统的可靠性指标1)遥测站、中继站和中心站单站设备的无故障工作时间（MTBF）应大于5000h；2)一般遥测站至中心站数据传输的月畅通率应大于90%，重要遥测站数据传输的月畅通率宜大于99%，误码率均不应大于1×10-4；3)水情自动测报系统设备的有用度应大于90%，在大暴雨时，水情自动测报系统应不中断预报作业。(4)测报系统设备正常工作指标测报系统设备在表6所列条件时应能正常工作。表6设备正常工作环境设备名称气温，℃相对湿度，%中心站设备+5～+4090遥测站、中继站的室内设备－10～+4590遥测雨量站的传感器及室外设备0～5095遥测水位站的传感器及室外设备－10～50955.1.2.2主要技术指标的选择原则(1)所选技术指标应满足5.1.2.1款的规定；(2)若限于条件，部分指标达不到规定要求时，应进行论证并报请《水情自动测报系统设计规定》的审批单位批准。5.2初步编制水情预报方案，基本确定站网布设5.2.1初步编制预报方案9(1)编制预报方案的工作内容1)明确预见期及预报要素；2)明确预报范围；3)选择预报方案；4)选择预报模型；5)对编制的预报方案进行评定或检验。(2)编制预报方案的原则1)编制水情预报方案的水文资料应具有代表性和可靠性，资料系列不宜少于10a，并包括有大暴雨洪水年、平水年和枯水年的资料，未经审核的资料不能作为依据；对于降雨径流预报方案，宜采用不小于1/50000的地形图作为量算集水面积的依据；2)水情预报范围，一般仅编制闸坝处的预报方案。当工程建成后，有可能发生坝址洪水与入库洪水差异较大时，宜分别编制上游入库控制断面以及入库与坝址区间的洪水预报方案；对于梯级工程，一般仅编制已建水情测报系统的工程与本工程区间的水文预报方案，若上游工程未建水情预报系统，而且水库调度由本工程负责，才同时编制上游工程的预报方案；3)应合理配置水文预报方案，对暴雨中心在流域上、中游的工程，可采用降雨径流预报与河系水位（流量）预报结合的方案。对于大流域（特别是长条形流域），宜采用长、短预见期组合的预报方案；4)水文预报的预见期应根据工程运行的要求和测站的测报条件，以及流域产汇流特性综合分析确定，对于梯级工程，上、下梯级应该协调；5)水情预报模型应符合流域的水文规律、站网条件并便于操作。模型的选用，主要依据合格率的高低，对于梯级工程，上、下梯级也要协调；6)对预报方案的评定，应以预报的全部点据的合格率为准；重点评定洪峰流量和峰现时间的合格率；应重视利用对工程威胁较大的大洪水资料检验预报方案。5.2.2基本确定站网布设5.2.2.1站网组成、工作内容和原则(1)站网组成水情自动测报系统的站网由中心站与遥测站组成。遥测站包括水文（位）站、雨量站、气象站、库坝区水位站以及出库控制站等。根据对雨洪的控制性和测报项目在预报中的作用，遥测站分为重要遥测站和一般遥测站。(2)站网布设的工作内容101)规划遥测站网；2)选定站址；3)确定遥测项目、量程和精度。(3)站网规划的一般原则1)能反映测报系统覆盖范围雨情和水情的变化；2)满足水情预报要求；3)尽量利用现有测站，测站应力求精简；4)便于通信组网；5)便于系统的建设和维护管理；6)为满足水文预报方案的扩展和可靠性要求，可适当增加遥测站数目，但冗余度应小于10%；7)水位雨量遥测设施宜布设在现有人工观测设施附近，并应进行对比观测，时间不少于一年。5.2.2.2站址选择(1)遥测雨量站的选择方法1)对现有雨量站密集的地区，可通过选择其中部分站的不同组合计算流域的面雨量，然后与以全部站计算的面雨量结果相比，经误差分析优选部分测站作遥测站；2)研究场次大暴雨的分布，并绘制场次大暴雨等值线图，选择暴雨中心附近的代表性站作为遥测站；3)结合模型参数率定来优选遥测站网，这是一种最直观、最有效的方法。它的主要特点是将布站与采用的预报模型精度联系起来，不仅作定性分析，而且能作定量计算；4)对现有测站稀疏的地区，可依据暴雨洪水资料的对比、测站的高程分布和平面分布情况，选择和增补遥测站。(2)遥测水文（位）站的选定1)根据工程对预见期的需要，在分析洪水传播时间、测站条件和其对主要产洪区控制情况的基础上，选定水文（位）遥测站；。2)尽量利用现有测站和上游已建水库的水文站。除非上游已建水库属无调节性能的小型水库，否则，应将遥测站布设于上游已建水库的下游；3)水文（位）站应避