密云水库遥测水位误差分析

1、密云水库遥测水位误差分析专题研讨密云水库遥测水位误差分析钟永华潘连和(北京市密云水库管理处,北京101512)摘要:按照水位观测标准,选取高,中,低各级人工观测与遥测的同时间水位资料,各级水位30个测点以上连续观测的资料,对密云水库遥测水位进行了误差分析.按规范要求统计了置信水平95%的综合不确定度及系统误差,统计分析结果均符合水位观测标准(GBJ1389O)对遥测水位比测误差的控制规定.关键词:库水位遥测;人工观测对比;误差分析;密云水库水库水位是最基本的水文观测项目,是推求水库蓄水量的重要依据.水库水位资料对水库的情报预报,防汛调度及水资源管理具有重要的意义.1工程情况密云水库1958年9

2、月动工兴建,1959年开始拦洪,1960年建成,校核洪水位158.5m,设计洪水位157.5m,坝顶高程160m.密云水库总库容为43.75亿m,是华北地区最大的水库.自投入运用蓄水以来,为潮白河流域的防洪和北京市城市供水发挥了重要作用.2水库水位观测现状密云水库坐落在燕山南麓密云县境内,共有两条入库河流分别是潮河和白河.密云水库水面面积大,校核洪水位对应的水面面积达183.7km.为了保证密云水库的库水位具有代表性,在白河库区和潮河库区分别设立了两处水位站,计算白河库区和潮河库区水位的算术平均值代表密云水库的合库水位.白河库区及潮河库区的水位观测分别是在白河及潮河主坝前修建水位井,塔岸式的水

3、位观测平台,采用悬垂式的水位计进行人工观测.3水库水位遥测概况密云水库水位遥测系统建设主要经历了以下几个阶段:(1)超短波自动监测.密云水库雨水情超短波自动测报始建于20世纪80年代后期,该项目属国家"十五"攻关项目,长江流域委员会水文局自动化研究所受水利部委托研发,密云水库作为试运行站点,1990年投入运行.1998年北京市防汛办公室对该系统设备及中心软件进行了设计改造.中继站在密云水库后山,所用频率为228.600MHz和224.050MHz.目前该收稿日期:20110505第一作者简介:钟永华(1980一),男,防汛办副主任,工程师.5O中国防汛抗旱第21卷第5期20

4、11年1O月系统没有运行.(2)盖达卫星自动监测.盖达卫星自动监测系统卫星信道选用"亚洲二号"通信卫星KU波段(12GHz/14GHz)进行组网,组网方式是一点对多点的星形卫星网络结构,卫星网络管理采用水利部信息中心的主站设备;卫星终端设备选用以色列Gilat公司的SSA双向VSAT卫星小站设备,系统采用随机自报和定时自报的自报工作体制,所有遥测站的卫星小站24小时常开机工作.该系统于1999年6月30日建成并投入运行.2005年根据市防办的统一规划,拆除密云水库流域盖达卫星遥测站.(3)海事卫星自动监测.2001年l0月北京市发展计划委员会批准密云水库自动化系统立项建设.

5、其中包括密云水库水文自动测报子系统.该系统以海事卫星为数据传输手段,库水位遥测采用浮子式水位计.该系统于2003年6月投入试运行.,4水库遥测水位与人工观测水位对比分析按照水位观测标准作为自记水位计的站,分析对比观测收集的资料应包括高,中,低水位级自记与人工观测的同时间水位资料,其中必须是低,中,高水位级各30个测点以上,最好是连续观测的资料;根据这一点对比资料选取的时段分别为2004年7月l7日至8月17日,2005年7月15日至8月15日,2009年7月3个时段的观测资料,2009年7月的观测资料如表l所示.分析时采取摘录同时间的遥测水位与人工观测水位值,计算遥测水位与人工水位的绝对误差.

6、按测验上划分的水位级分别计算低,中,高水位级的误差,其误差目前主要是按水位观测标准(规范)上的第七章水位观测的不确定度来进行计算其误差.按照规范要求主要统计以下两个指标:专题研讨表12009年密云水库遥测与人工水位对比分析表4.1置信水平95%的综合不确定度/(一)Jlf一J2Su=2J旦式中,为标准差,为第i次比测绝对误差,为比测绝对误差平均值.4.2系统误差比测水位误差分析结果如表2所示.表2误差分析统计表单位/cm系统误差的统计值等于绝对误差的算术平均值,因此,系统误差的统计可以采用如下公式:(式中,为第i次遥测水位,为第i次人工观测水位,为比测次数.5结语按照水位观测标准(GBJ13890)对遥测水位比测误差控制规定,置信水平95%的综合不确定度不超过3cm,系统误差不超过1cm.从误差分析统计表中可以看出,对比分析的低,中,高各个水位级白河站和潮河站的比测误差都在规范规定的误差控制范围内,可以正式投入使用.参考文献11水位