王麗芹,龍海森,燕 鳳,朱 敏（河北省昌黎縣水務(wù)局，河北昌黎,066600）

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昌黎縣水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

王麗芹,龍海森,燕 鳳,朱 敏
（河北省昌黎縣水務(wù)局，河北昌黎,066600）

摘要：針對(duì)昌黎縣內(nèi)目前水資源短缺、水污染日益嚴(yán)重、沿海地區(qū)海水倒灌以及水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)方法和設(shè)備落后的現(xiàn)狀，文中對(duì)昌黎縣水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合研究，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水量、水位以及水質(zhì)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為昌黎縣水資源的綜合開發(fā)和利用提供重要的決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水資源；實(shí)時(shí)監(jiān)控；管理系統(tǒng)；建設(shè)

0　引言

當(dāng)前，我國(guó)面臨著嚴(yán)重的淡水資源問(wèn)題，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因有兩方面，一是我國(guó)淡水資源儲(chǔ)量比較少，二是我國(guó)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，造成了十分嚴(yán)重的水污染。這不僅對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成了不利影響，同時(shí)也對(duì)我國(guó)居民的正常生活帶來(lái)嚴(yán)重威脅。而我國(guó)的水資源管理水平距離發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距，各省市縣區(qū)水資源監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)還處于起步階段。

1　研究的目的和意義

通過(guò)地下水文勘察發(fā)現(xiàn)，昌黎縣擁有的地下的水資源總量約為2.01億立方米，占到全區(qū)水資源總量的3/4。全縣的人均水資源總量?jī)H僅只有490立方米，這一數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國(guó)的平均水平，也是全球極度缺水的地區(qū)。近年來(lái)，隨人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境惡化以及用水計(jì)量設(shè)備和監(jiān)測(cè)方法落后、節(jié)水意識(shí)淡薄等因素影響，昌黎縣水資源短缺問(wèn)題愈發(fā)突出，地下水位下降、水污染、飲水安全等問(wèn)題比較突出，沿海地區(qū)出現(xiàn)了海水倒灌現(xiàn)象，淺層地下水受到海水侵蝕，直接影響到了群眾的生產(chǎn)生活。從我縣水資源管理水平來(lái)看，無(wú)論是基礎(chǔ)工作、管理手段、計(jì)量設(shè)施、監(jiān)測(cè)方法等都明顯落后，例如水位數(shù)據(jù)的采集，一般采用人工測(cè)繩監(jiān)測(cè)的方法，計(jì)量設(shè)施也僅限于普通機(jī)械水表，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性難以保證。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)默F(xiàn)代化水平比較低，由于受傳輸途徑的限制，導(dǎo)致許多企業(yè)的用水?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)效性很差，對(duì)企業(yè)的用戶情況難以及時(shí)進(jìn)行掌握，這對(duì)水資源的管理工作帶來(lái)了很大困難，導(dǎo)致水資源管理工作落后。信息處理方面，對(duì)原始數(shù)據(jù)信息沒有進(jìn)行深度處理，一些數(shù)據(jù)大部分保存在紙張上，很難做到資源共享和信息的有效利用。指揮決策方面，缺乏可用的預(yù)測(cè)方案和計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，緊急情況下只能是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行指揮調(diào)度，很難做出最優(yōu)化的決策。

2011年中央的1號(hào)文件和中央水利工作會(huì)議明確要求實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格的水資源管理制度，并制定了針對(duì)水資源開發(fā)的利用控制、用水效率控制和用水功能卻限制納污的“三條紅線”。要抓緊開展水資源監(jiān)測(cè)、取用水信息獲取等關(guān)鍵技術(shù)或工藝設(shè)備的研發(fā)和推廣應(yīng)用，逐步建立中央、流域和地方水資源監(jiān)控管理平臺(tái)，全面提高水資源監(jiān)控、預(yù)警和管理能力，推動(dòng)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利的轉(zhuǎn)變。

水資源在線監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)時(shí)掌握昌黎縣工業(yè)企業(yè)用水情況和地下水位、水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化情況，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的科學(xué)管理。項(xiàng)目建成后，將會(huì)充分落實(shí)水資源有償使用制度，通過(guò)價(jià)格杠桿作用，促使企業(yè)節(jié)約用水，提高水的重復(fù)利用率，為節(jié)約、保護(hù)、合理開發(fā)利用水資源提供技術(shù)支撐。

2　水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用研究的內(nèi)容

系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及現(xiàn)代通信技術(shù)為基礎(chǔ)，該系統(tǒng)能夠順利實(shí)現(xiàn)水資源信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸以及分析功能，能夠?yàn)闆Q策者制定政策提供必要的依據(jù)，使決策者對(duì)區(qū)域水資源進(jìn)行實(shí)時(shí)管理、合理調(diào)度，而且通過(guò)這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水資源的遠(yuǎn)程控制以及科學(xué)管理等工作，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)與水資源利用之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)水資源管理方法向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變。

2.1 水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能

該系統(tǒng)的主要功能可以具體劃分為以下幾個(gè)方面：水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、預(yù)報(bào)和決策、實(shí)時(shí)管理以及實(shí)時(shí)決策（如圖1）。

該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)水表和人工測(cè)繩等計(jì)量監(jiān)測(cè)方法落后的問(wèn)題，采用數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳處理器、超聲波水量傳感器、數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備、數(shù)字液位傳感器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等實(shí)現(xiàn)水量和水位的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)傳輸，建立相應(yīng)的資料庫(kù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息分析處理，具有高準(zhǔn)確性和實(shí)用性。系統(tǒng)建設(shè)主要包括以下幾點(diǎn)：①水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；②水資源信息服務(wù)平臺(tái)的建立；③水資源綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的建立；④水資源決策支持系統(tǒng)的建立；⑤水資源網(wǎng)絡(luò)辦公自動(dòng)化管理系統(tǒng)的建立。系統(tǒng)本身還具有很強(qiáng)的實(shí)用性和拓展性，以滿足不同用戶的需求，適應(yīng)發(fā)展的需要，系統(tǒng)建成后將在全縣范圍內(nèi)運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)建設(shè)的原則

為保障水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)充分發(fā)揮實(shí)效，在系統(tǒng)應(yīng)用研究建設(shè)應(yīng)用中遵循先進(jìn)性與實(shí)用性、可靠性、可操作性相結(jié)合的原則，同時(shí)遵循“全面規(guī)劃、分步實(shí)施、試點(diǎn)先行、逐步擴(kuò)展”的原則，根據(jù)昌黎縣水資源管理工作的具體現(xiàn)狀，能夠加強(qiáng)昌黎縣水資源管理工作，提高水資源管理的合理性和高效性。

2.3 系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)路線

2.3.1 方案設(shè)計(jì)：首先需要將昌黎縣境內(nèi)的地下水、水量、水質(zhì)等監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)行合理規(guī)劃并進(jìn)行科學(xué)布設(shè)，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行在線管控平臺(tái)建設(shè)，依托現(xiàn)代傳感技術(shù)自動(dòng)采集瞬時(shí)流量、累積流量、埋深、水位、水溫以及相關(guān)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，將獲得的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿Y源監(jiān)控中心，同時(shí)可以隨時(shí)通過(guò)軟件遠(yuǎn)程召測(cè)水資源測(cè)控器各種測(cè)量數(shù)據(jù)、開關(guān)量的狀態(tài)和歷史記錄，為水資源管理和決策提供依據(jù)。

2.3.2 監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)：根據(jù)重點(diǎn)取用水戶和區(qū)域水資源的分布特點(diǎn)，進(jìn)行監(jiān)控站點(diǎn)的選擇和布設(shè)，本著布局合理、投資最小、效益最高的原則選擇各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。水量監(jiān)控優(yōu)先選取用水量較大的用水戶，地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)重點(diǎn)選取地下水集中開采區(qū)、超采區(qū)和沿海海水倒灌區(qū)，在監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布設(shè)的過(guò)程中，需要根據(jù)地下水類型和水文地質(zhì)單元的分區(qū)情況，選擇適合監(jiān)測(cè)層位的取水井作為觀測(cè)井點(diǎn)，以保證監(jiān)測(cè)資料的代表性和可比性，逐步健全完善昌黎縣水資源監(jiān)控體系。

2.3.3 水資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，利用數(shù)字液位傳感器、自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳處理器等現(xiàn)代高科技設(shè)備，能夠通過(guò)遙測(cè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)。

2.3.4 對(duì)各類水資源信息進(jìn)行存儲(chǔ)。在系統(tǒng)內(nèi)部建立水資源綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)字、圖片等豐富的形式對(duì)昌黎縣區(qū)域內(nèi)所有的水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理，能夠確保數(shù)據(jù)的安全、可靠和一致性。

2.3.5 實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。根據(jù)系統(tǒng)獲取的各種監(jiān)測(cè)資源，及時(shí)對(duì)昌黎縣水資源進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，對(duì)不同行業(yè)的用水情況進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)企業(yè)的用戶量以及節(jié)水工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)地下水位變化、水資源的開發(fā)程度和利用情況等工作任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。

2.3.6 實(shí)施決策和管理。根據(jù)該系統(tǒng)提供的水資源實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)以及預(yù)報(bào)結(jié)果，制定出具體的水資源管理方案，為有關(guān)部門行使水資源管理功能提供科學(xué)的依據(jù)，為水資源開發(fā)和保護(hù)工作提供依據(jù)。

圖1　水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理主要功能模塊

3　水資源遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的效益分析

水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用，將有效地規(guī)范企業(yè)用水行為，提高用水計(jì)量的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，充分落實(shí)水資源有償使用制度，促進(jìn)水資源費(fèi)的足額征收，預(yù)計(jì)水資源費(fèi)征收數(shù)額將提高3 到4倍；通過(guò)價(jià)格杠桿作用，促使企業(yè)節(jié)約用水，水的重復(fù)利用率由40%提高到70%；地下水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，全面、及時(shí)地掌握昌黎縣地下水動(dòng)態(tài)變化情況，為保護(hù)地下水環(huán)境提供科學(xué)有效的依據(jù)。

水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)還可與防洪、水情、旱情、墑情等信息平臺(tái)共享，建立更加完善的現(xiàn)代化水務(wù)管理系統(tǒng)。

4　結(jié)語(yǔ)

文中分析了當(dāng)前昌黎縣水資源管理工作中存在的問(wèn)題。為了滿足昌黎縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，針對(duì)昌黎縣水資源的特點(diǎn)，具體設(shè)計(jì)了昌黎縣水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)水資源數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、信息數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、信息處理數(shù)字化等目標(biāo)，能夠?yàn)樗Y源管理工作決策提供支持。該系統(tǒng)能夠促進(jìn)昌黎縣水資源管理工作的自動(dòng)化和數(shù)字化，提高了水資源管理工作的工作水平和工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]朱翔，江霞,水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)建設(shè)的作用,中國(guó)水運(yùn),2015（3）：67-68.

[2]王學(xué)軍,賈中青,常興連,李海明,李英杰，水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，山東科學(xué),2005(3):68-70.

王麗芹，1974.3，女，漢，河北秦皇島市昌黎縣人，工程師，主要從事水資源管理和水利工程工作。

龍海森，1968.2，男，漢，河北省秦皇島市昌黎縣，工程師，主要從事水利工程工作。

燕鳳，1974.7，女，河北省秦皇島市昌黎縣，工程師，主要從事水利工程工作。

朱敏，1975.5，男，漢，河北省秦皇島市昌黎縣，工程師，主要從事水利工程工作。

Changli County, real-time monitoring of water resources applied research management system

Wang Liqin,Long Haisen,Yan Feng,Zhu Min
（Hebei Changli Conservancy Bureau,Hebei Changli,066600）

Abstract：In view of our caravan left changli county within the current water resources shortage,water pollution is increasingly serious flooding,coastal areas and water monitoring technology,monitoring method and the present situation of the poor equipment,real-time monitoring of water resources management system application research,through to the water,water level and water quality real time monitoring system construction,the realization of real-time management of water resources,for the reasonable development and effective utilization and protection of water resources to provide scientific basis.

Keywords：water resources;Real-time monitoring;Management system;The construction of

作者簡(jiǎn)介