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水库流域或水电厂水情自动测报系统设计方案1．概述1．1流域及工程概况XX流域发源于赣、闽边界武夷山西麓广昌县灵华峰，自南向北流经广昌、南丰、南城、金溪、临川、进贤、南昌等县（市），在南昌县青岚湖注入鄱阳湖，河流全长344km。抚河控制站李家渡水文站集水面积15811km2，李家渡以上河长275km，河道平均坡降2.11‰，流域形状呈菱形。海拔高程在17～1800m之间。流域内山地约占27％、丘陵约占63％、平原约占10％。河源至南城称盱江，为上游河段，属山区性河流，河宽300m左右，河道平均坡降3.41‰；支流黎滩河在南城以下与盱江汇合后称抚河，南城至临川为抚河中游河段，属丘陵、平原河流，该河段除XX狭谷宽约200余m以外，河谷渐宽可达400～500m，两岸多位丘陵台地，河道平均坡降0.43‰；临川以下为下游河段，是广阔的冲积平原，河床宽达400～800m，河道平均坡降0.24‰，两岸的大片农田靠圩堤保护。抚河流域支流众多，流域面积大于150km2的支流有13条，其中9条分布在XX坝址以上。XX水电站位于江西省东南部抚河中游临川市鹏田乡XX村附近，地理坐标为东经116°38′，北纬27°45′，抚河中游XX狭谷段，坝址以上集水面积7060km2，占全流域（李家渡水文站以上）面积的44.7％。坝址以上河长187km，河道平均坡降2.95‰，坝址以上流域主要由盱江和支流黎滩河组成，盱江流域集水面积4159km2，黎滩河集水面积2478km2。流域内已建大型水库1座、中型水库7座，XX水库位于黎滩河，为一座大一型水库，控制集水面积2376km2，总库容12.14×108m3，7座中型水库分别位于盱江及黎滩河各支流上，控制集水面积454.8km2，累计总库容1.87×108m3。XX水电站是以防洪、灌溉为主，兼顾发电、供水和航运等综合利用的大二型水利水电枢纽工程，主要建筑物设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。水库校核洪水位68.44m，总库容4.32×108m3；水库正常蓄水位65.0m，相应库容2.00×108m3；汛期限制水位及死水位均为61.0m，死库容0.86×108m3。电站总装机容量49.5MW，保证出力7.12MW，年发电量1.55×108KW.h。灌溉农田50.3万亩，提供工业和生活用水流量1m3/s。工程投产后，可使下游20多座圩堤的防洪标准在原有基础上相应提高一个档次：抚东堤、唱凯堤、城西堤由20年一遇洪水标准提高到50年一遇；青泥、浒湾、嵩湖等圩堤由10年一遇洪水标准提高到20年一遇；抚西大堤由50年一遇防洪标准提高到100年一遇。1．2暴雨洪水特性抚河流域属于亚热带湿润季风气候区，具有降水量集中、时空变化大、春夏季常发生洪水的明显季风气候特征。抚河是雨洪式河流，洪水主要由锋面雨和台风雨形成。4月～6月是抚河发生暴雨、洪水的主要季节。该季节夏季风自海洋吹向大陆，不断为本流域输入暖湿气流，此时若遇北方乌拉尔山、鄂霍次克等地有阻塞高压形成并长时间维持，则北方冷空气南下，冷暖气流交绥于本流域便形成中层切变和地面静止锋，造成长时间的强降水过程。如1982年6月中旬抚河发生的大洪水，就是由于冷空气不断从华北南下与暖湿气流交绥于江南，同时有西南低涡沿切变线东移，从而产生了全流域持续9天的暴雨。7月～9月流域上空多为副热带高压控制，暴雨主要是由热带气旋产生的台风雨，其特点主要表现为大强度的降水在低压中心附近，局部降水强度较大，而在面上降水强度则相差甚大。抚河流域洪水均由暴雨形成，大洪水多发生于4月～9月，3月、10月也会有较小量级的洪水。抚河上游洪水暴涨暴落，历时较短；中下游洪水峰高量大，历时较长。大洪水过程多呈复峰，一次洪水过程上游一般历时3天～5天、下游6天～8天；个别洪水过程上游历时7天～8天，下游10天～15天。抚河中下游洪水遭遇机会较多，以干流廖家湾站与主要支流临水娄家村站洪峰出现时间前后相差5h为遭遇时，其遭遇率为87％。1．3系统设计原则系统建设既要能满足XX水情的近期要求，又要适应今后远程办公自动化建设的发展，并符合防汛渡汛、联合调度及经济运行管理的要求。系统实行流域总体规划、分级控制、互留接口、信息共享和分步实施五项原则，以系统建设单位XX中心站为本系统的信息总节点，使系统各部分关系明确、层次分明、便于系统管理和维护。在保证可靠性和性价比的前提下，系统具有设计合理、功能实用、维护方便等特点。在保证可靠性和性价比的前提下，尽量采用水情自动测报系统研究、通信技术及计算机技术的最新科研成果。在保证可靠性和性价比的前提下，系统应具有高度开放（灵活）性、兼容性和可扩展性，即采用符合国际国内行业标准的设备，应用层协议等。在保证可靠性和性价比的前提下，系统具有最大的可维护性，即除设备本身具有通常意义上的可维护性外，还使用户在系统的长期运行过程中，可以方便地采购到价格合理、质量上乘的备品备件。本系统的建立，并不排除水文部门的测报成果，两者之间的关系是互相补充、互相佐证的。因此，必须进一步改善抚州水文局至本电厂的通信质量，提高数据传输的实时性、减少时延，密切两者的协作关系。水文部门的测报成果应存入本系统的实时数据库和历史数据库。XX水利枢纽是以防洪为主的开发项目，对下游承担了重要的防洪任务，洪水调度操作直接影响下游特等堤、重点堤、抚州市及南昌市的防洪安全。因此，洪水预报应该分为坝址以上洪水预报和坝址以下洪水预报两部分。坝址以下洪水预报应充分利用水文部门传递的数据成果，本次新建的系统主要承担坝址以上的水文自动测报。1．4系统设计依据《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2003）《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》DL/T5051-1996《水文情报预报规范》SL250-2000《水文自动测报系统通信电路设计规定》SL199-97《水文自动测报系统设备基本技术条件》（SL/T102-1995）《电力系统水调自动化功能规范》（国调2000年76号文）中华人民共和国国家经济贸易委员会令第30号《电网与电厂计算机监控及调度数据网络安全防护规定》；《国家防汛指挥系统工程实时雨、水情库表结构（2000年2月修订版）》NFCS-DSS－01；《水电厂水情自动测报系统管理办法》（电力部[1996]917）；《水文基础设施建设及技术装备标准》SL－276－2002；《水利电力工程通信设计技术规程》DL/T5080-1997；《水文资料整编规范》SL247-1999。《水文数据固态存储收集系统通用技术条件》（SL/T149-95）《国家防汛指挥系统总体设计大纲》国家电力公司《电力系统实时数据通信应用层协议DL476-92》1．5设计工作内容XX水情水调自动化项目，根据资金落实情况采用分步实施的原则进行建设。整个系统建成后需要实现流域的水情数据、闸门状态、机组运行等信息实时采集，并基于所采集到的实时信息，实现电厂的水务自动计算、在流域内开展洪水预报、经济调度考核、并结合整个江西电网的特点开展水库的短、中、长期发电优化调度，系统建设必须通过国家电力调度通信中心调颁发的“电网水调自动化系统实用化要求及验收细则”（试行），此系统建成后必将为XX水库调度和决策分析发电调度提供有效的决策支持手段，从而产生显著的社会效益（防洪、灌溉、航运等）和经济效益（发电），大大提升XX水库调度自动化水平。根据目前已落实的资金情况，本阶段的主要完成的工作内容包括如下：对流域现有水情站网进行查勘，掌握站点通信状况；提出XX水情测报系统站网论证；确定通信方式、工作体制、组网及通信电路设计方案；确定电源、过电压保护和接地方案；确定设备配置方案；分析数据处理流程，确定中心站软件配置；确定设备布置及土建工程设计；提供洪水预报方案。配置XX电厂水情测报人员编制项目经费估算通过方案设计，在盱江和支流黎滩河流域内设计布设若干水位、雨量遥测站，通过可靠的通讯手段，自动收集水情信息，预报XX坝址的流量（水位），满足电站水情测预报需求。2．水情系统建设的必要性XX水电站水情自动测报系统主要是应用通讯、遥测和计算机等技术，完成流域内雨量、水位、流量等水文参数的实时收集和处理、联机预报，以实现防洪、灌溉、发电、航运等优化调度，提高防洪、发电能力和水力资源充分利用，使水电站安全、经济运行，提高出力，其经济效益及社会效益都将十分显著。水情自动测报系统，近年来发展很快。目前，全国进行了系统建设的重点防洪地区、重要水库和水电站，已取得了明显的经济效益和社会效益。同时，在水情自动测系统建设方面也积累了丰富的经验，使得水情自动测报系统在设备的研制、土建、防雷、运行管理等方面都日趋完善。2.1水库运行调度的需要XX水电站是以防洪、灌溉为主，兼有发电、航运等综合利用的大二型水电站。本枢纽工程兴建在抚河干流上，为了坝址上下游的防洪和枢纽工程自身的防洪安全，其水库调度必需首先服从国家防汛指挥中心和省防汛指挥中心的指挥，其次，才能考虑充分利用水能资源，争取多发电，并要兼顾航运，在满足通航的条件下尽可能发挥电站在电网中的调峰作用。XX水利枢纽运行过程中的洪水调度是以库水位结合水库来水流量作为水库蓄泄的判别条件来操作运行的，在洪水调度中水库的来水流量需及时准确地获取，才能按照洪水调度原则进行调度，实现为坝址上下游的防洪和枢纽工程自身的防洪安全之目标。发电的运行调度也需及时准确地获取水库的来水情况，才能使水能资源得到充分利用，并使电站尽可能地发挥在电网中的调峰作用。因此，只有建设准确及时的水情自动测报系统才能实现科学及时的水库运行调度管理。2.2改变测报现状的需要XX水电站以上流域已建有国家防汛指挥系统抚州水情分中心、XX水电厂水情分中心，以及水库管理局的洪水预报系统等，这些系统大都是由水文或防汛部门建设，其布点与预报/调度都是服务于水文/防汛部门，与水电站优化调度的需求是有所区别。目前，XX水电厂的水情数据来自水库管理局，经过半年多的时间，发现存在较多问题：1）对于XX水电站系统需要的，而目前已建系统没有的站点，这些站点的水（雨）情自动报汛现在无法完成；2）数据实时性不强，从抚州市水文局传来的数据有明显的滞后，有时甚至长达1小时，汛期满足不了水库洪水调度的即时需要。3）数据可靠性不够，较多站点水情数据不准确，例如南城水文站（最重要的入库控制站）和坝上水位站（最重要的水位站）的水位数据经常出现卡死或异常波动。4）数据不完整，部分站点经常出现数据中断，有些站点数据一直中断，如今年5月份库区附近5个测站数据中断达10多天，龙湖测站数据一直中断。XX水电厂与水库管理局之间的数据传输也经常性发生中断，无法接收到水情数据。5）水文/防汛部门的洪水预报系统其成果输出的时间与对象和水电厂运行的专业需要是完全不一样的，特别是不能满足水电厂水量优化发电调度及其相关自动化的需要。由于上述问题的存在，使XX水电站发电调度精度偏低，发电水耗偏大，弃水较多，对发电经济运行产生了较大的影响。为了进一步实现水库科学调度，提高发电量和更好的实施节能降耗与水调自动化，对现有水情自动测报系统进行改造是十分必要的。2.3电站经济运行的需要XX水电站是一座低水头水电站，为充分利用水头提高电站的发电出力，在不增加水库淹没前提下，汛末水库水位可抬高运行，增加发电量。对于洪水资源的充分利用必须通过准确及时的水情采集、水文预报，控制库水位，当汛末水库水位抬高时，可根据水文预报进行预先腾库，将水库水位降低运行，以不增加水库淹没。因此，建设水情自动测报系统，其经济效益和社会效益将十分显著。3．系统组网3．1站网布设3．1．1站网布设原则⑴、站网的布设应满足XX水库降水径流关系的分析研究、制作洪水预报方案的需要，并且在洪水预报应用中能获得一定的预见期。⑵、尽可能利用现有测站，少增设新站，以节省投资。⑶、测站尽可能设在交通比较方便、有住户以及电源能覆盖到的地方，以便系统的建设和今后的维护。3．1．2站网布设（1）水文站（水位、雨量站）除在XX坝下建一个水文站外，XX水库上游盱江和黎滩河上已建南丰和XX