石羊河流域自流灌区水利信息化建设与探讨

1、水利信息化CHINA WATER RESOURCES 石羊河流域自流灌区水利信息化建设与探讨杨东( 甘肃省武威市凉州区水利局)摘 要: 在石羊河流域西营河自流灌区研发了水利信息化系统, 建立了灌区水雨情自动测报系统、水库大坝安全监测系统、灌区自动量水系统、灌区闸门自动控制系统、重要枢纽安全监视系统等, 并通过对各子系统进行有机整合, 提高了灌区自动化水平。在现有信息系统基础上开发了上层应用系统, 为实现石羊河流域综合治理目标,创建了现代化的有效管理平台。关键词: 石羊河; 自流灌区; 信息化Water information system in gravity irrigation distr

2、ict in Shiyanghe River Basin/Yang DongAbstract: Water information system has been developed and utilized in Xiying gravity irrigation district in Shiyanghe River Basin and it covers automatic gauging and report system of rainfall, dam safety supervision system, automatic water metering system, autom

3、atic control system for gates, key structure safety monitoring system. Integration of all systems has been undertaken systematically. The paper also discusses on how to develop an application system basing on current information systems to create a modern management platform for the achievement of c

4、omprehensive rehabilitation objectives of Shiyanghe River Basin.Key words: Shiyanghe River ; gravity irrigation district; information中图分类号: TN911.2文献标识码: C文章编号: 1000- 1123( 2006) 21- 0055- 03石羊河流域位于甘肃省河西地枢纽安全监视系统、信息传输子系总体结构如图 1 所示, 数据流如图 2。区东部, 流域南部祁连山地为水资源统、数据库管理及信息处理子系统等二、系统建设主产区, 中部走廊平原区为经济发达子系统组

5、成。系统共分为三个层次 ,区, 北部低山丘陵及荒漠区为生态与信息采集层、传输层和应用软件层。从 2003 年以来 , 这个系统依托环境脆弱区。流域涉及 4 市 9 县(区)信息采集层负责采集雨量、水位、渗病险水库除险加固及大型灌区续建223.20 万人 , 总土地面积 4.16 万 km2,压、闸位、设备工况、视频等信息 ; 传配套与节水改造项目建设而成。农田面积 30 万 hm2。 水 资源 总 量输层经过超短波或电缆介质和通信1.雨水情自动测报系统16.61 亿 m3。设备将信息实时传送到中心站 , 存储在祁连山水源地及主要支流上西营河是石羊河流域最大的支到数据库服务器 , 建立统一的数据

6、安装了 10 处雨量自动测报站和 1 处流 , 是流域中最具代表性的自流灌表, 供上层应用软件共享数据 。系统中继站。测报站 220MHz 的超短波通区。 上游祁连山水源地流域面积中各子系统在结构上相互独立, 易于信 , 最远通信距离 30km, 测报站地处1455km2, 多年平均径流量 3.7 亿 m3;隔离故障, 某个设备的故障不至于引偏僻的山区 , 没有交流电源 , 采用太中游西营水库集灌溉、防洪、发电为起整个系统瘫痪; 应用软件的开发基阳能转换为直流电源供电 , 存储电能一体, 总库容 2350 万 m3; 水库以下灌于基础数据和实时采集数据 , 面向信的蓄电池可以保证 7 天阴雨情

7、况下区设计灌溉面积为 2.75 万 hm2。息发布、查询、统计、分析、控制和监遥测设备能够正常工作。各遥测站接一、总体设计视等功能 , 各子系统有机整合 , 在统1 个雨量传感器, 重点控制断面同时一界面下实现信息共享 , 辅助综合决设水位传感器, 降雨量达到 1mm 或河系统由水雨情自动测报系统、水策, 使灌区内的主要监控监测点由过流水位变化 1cm 时即发送数据给前库大坝安全监测系统、灌区自动量水去的多人值守、常规监测 , 转变为少置机, 如果 24 小时内没有数据发送 ,系统、灌区闸门自动控制系统、重要人或无人值守、实时自动监测。系统遥测终端也会发送一个数据包 , 报告收稿日期: 200

8、6- 10- 16作者简介: 杨东( 1965) , 男, 甘肃省武威市凉州区水利局副局长, 高级工程师。中国水利 2006.2155 水水利信息化 CHINA WATER RESOURCES设备的健康状况。遥测终端工作在野据。终端结构如图 3 所示。外恶劣的环境下 , 可靠性要求非常2.水库大坝安全监测系统中高, 设备需经过严格可靠性检验 。遥大坝由主坝和副坝组成 , 在主坝水国测终端实时采集降水信息、河流来水的四个横断面和副坝的两个横断面利情况 , 为调度洪水资源提供科学依布设 24 孔渗压管 , 均安装振弦式压21.2006力计 , 压力计信号线分别连接到采集单元 ( MCU) 的 各

9、脉 冲量输入端 , MCU 采集的频率信号通过 RS-485 接口传输到监控计算机并存储数据、显示实时数据和各点浸润线变化曲线 ,同 时将数据传送到信息中心数据库 , 准确及时掌握水库大坝的渗流情况 , 以确保水库大坝的运行安全。系统结构如图4 所示。3.灌区自动量水系统在水库出口、渠首、各干渠口及主要分水点建设自动量水装置 , 实时采集各分水口(点)的流量、水量。距离分站或中心站距离 10km 以内, 施工条件优越的采用有线通信 , 反之则采用超短波通信。遥测终端的结构功能和雨水情自动测报系统基本相同 , 不同之处是灌区内以交流电源代替太阳能供电, 各采集点的实时数据通过网络传输到中心站的数

10、据库存储 , 统计分析后系统内计算机网络上发布。自动量水系统的建设为灌区公开、公正配水和透明收费、民主管理创建了平台。4.闸门自动控制系统实时监控水库泄洪、输水闸门及灌区主要分水口( 点) 闸门 , 依据配水调度计划和自动量水的量测结果远程实时监控闸门的启闭。闸门监控系统以适于工业控制的 PLC 为核心, 通过 RS- 485 总线与分布在各分中心的监控计算机相连, 在监控计算机或网络上的计算机可以控制闸门启闭机的启闭。为安全规范运行 , 防止人为干扰 , 只在灌区调度中心监控 , 其他计算机可监视而不可控制。现场控制柜的结构如图 5 所示。水 56水利信息化在完成上述流域、水库、灌区的 4

11、个系统建设的同时 , 配套建立了视频监视系统和办公自动化系统。视频监视系统实现了视音频媒体数据流和数据在 IP 网络上传输 , 图像分辨率高 ; 支持网络组播和流媒体方式 , 图像运动检测; 自动生成录像和监视任务, 参数设置灵活 。办公自动化系统实现了公文处理、档案管理、资源管理等个人助理的功能。三、信息化建设的探讨灌区信息化网络结构复杂, 组网形式多样, 混合网络要能协调工作 , 相互补充, 经济实用。灌区内设备的工作环境恶劣 , 设备要有适应性, 能够安全可靠稳定运行, 维护工作量要少。培养灌区自己的信息化人才 , 适CHINA WATER RESOURCES应信息化的发展要求 ,的运行

12、 , 系统稳定可靠 , 界面清晰友要充分利用并用好设好, 操作方便 。但随着社会发展要求备。和自主创新观念的建立 , 为充分发挥信息化的建 设 应现有系统的功能, 仍需挖潜完善。与管理相结合 , 为管理( 1) 补充完善地理信息系统 。近提供科学依据和辅助一步研究三维地貌的显示 , 通过遥感手段。图像分析灌区种植结构的分布变化、四、效益年需水量情况、灾害分布等。( 2) 研制、开发、用水决策支持系1.经济效益统。根据历年气象、灌溉用水资料和提高了水的 计 量农作物分布情况, 建立农作物需水模精度和洪水资源管理型, 再根据现在的气象资料和灌溉资的预测性 , 经削峰优化料, 由计算机系统生成灌溉方

13、案 , 提调度 , 年增加洪水资源供辅助决策的作用。利用量 800 万 m3, 改善( 3) 建立气象、灌溉试验及水质灌溉面积 0.38 万 hm2,监测系统。建立永久性自动气象和灌保护农田 65hm2、防洪溉数据采集系统 , 分析气象和灌溉试堤 0.8km, 增加发电量验数据, 为灌区合理配水提供科学依90 万 kWh, 年综合效益据。建设水质在线自动监测系统实时210.4 万元。监测水质的情况 , 分析环境变化 , 保2.社会效益证生活、生产、生态用水的安全。充分发挥信 息 化六、结语系统在基础信息采集和传递、信息处理、计石羊河流域属西北 “资 源型、生划管理、行政管理中的态与环境型、管理

14、型缺水区 ”,水资源优势 , 提高灌区管理水开发利用过度, 生活、生产、生态争水平 , 减少配用水环节的人为干预 , 维矛盾突出, 生态与环境的恶化已引起护正常的水事秩序, 对灌区的经济社国家领导和社会各界的高度重视 , 甘会发展和稳定具有较大的促进作用。肃省政府于 2006 年 2 月启动了石羊3.技术效益分析河流域综合治理项目。实现流域综合实现雨水情、水库管理、灌区计量治理目标, 运用水利信息化加强水资水的自动在线监测和管理, 从根本上源优化配量、统一管理是主要措施之改变了目前人工观测、纸质介质储存一, 西营灌区水利信息化的研发 , 将及缺漏测现象, 全面提高了灌区技术为实现流域内“六河系统 ”水 资源统和管理人员的素质, 为实现灌区持续、一调度和洪水资源的管理利用提供稳定、健康发展奠定了坚实的基础。了可借鉴的经验。4.管理效益分析参考文献:实现了灌区调度和灌区管理的1 水情信息编码标准 SL3302005S.科学化