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摘要:
針對昌黎縣內目前水資源短缺、水污染日益嚴重、沿海地區(qū)海水倒灌以及水資源監(jiān)測技術、監(jiān)測方法和設備落后的現(xiàn)狀,文中對昌黎縣水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)進行綜合研究,該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對水量、水位以及水質等進行實時監(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)。
關鍵詞:
水資源;實時監(jiān)控;管理系統(tǒng);建設
當前,我國面臨著嚴重的淡水資源問題,導致這種現(xiàn)象的主要原因有兩方面,一是我國淡水資源儲量比較少,二是我國在經(jīng)濟社會發(fā)展的過程中,造成了十分嚴重的水污染。這不僅對我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成了不利影響,同時也對我國居民的正常生活帶來嚴重威脅。而我國的水資源管理水平距離發(fā)達國家還有很大差距,各省市縣區(qū)水資源監(jiān)控系統(tǒng)的建設還處于起步階段。
1研究的目的和意義
通過地下水文勘察發(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僅僅只有490立方米,這一數(shù)據(jù)遠遠低于我國的平均水平,也是全球極度缺水的地區(qū)。近年來,隨人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境惡化以及用水計量設備和監(jiān)測方法落后、節(jié)水意識淡薄等因素影響,昌黎縣水資源短缺問題愈發(fā)突出,地下水位下降、水污染、飲水安全等問題比較突出,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生活。從我縣水資源管理水平來看,無論是基礎工作、管理手段、計量設施、監(jiān)測方法等都明顯落后,例如水位數(shù)據(jù)的采集,一般采用人工測繩監(jiān)測的方法,計量設施也僅限于普通機械水表,監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性難以保證。監(jiān)測數(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,導致許多企業(yè)的用水數(shù)據(jù)的實效性很差,對企業(yè)的用戶情況難以及時進行掌握,這對水資源的管理工作帶來了很大困難,導致水資源管理工作落后。信息處理方面,對原始數(shù)據(jù)信息沒有進行深度處理,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,缺乏可用的預測方案和計算機應用軟件,緊急情況下只能是憑經(jīng)驗進行指揮調度,很難做出最優(yōu)化的決策。
2011年中央的1號文件和中央水利工作會議明確要求實現(xiàn)最嚴格的水資源管理制度,并制定了針對水資源開發(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、取用水信息獲取等關鍵技術或工藝設備的研發(fā)和推廣應用,逐步建立中央、流域和地方水資源監(jiān)控管理平臺,全面提高水資源監(jiān)控、預警和管理能力,推動傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利的轉變。水資源在線監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設,實時掌握昌黎縣工業(yè)企業(yè)用水情況和地下水位、水質的動態(tài)變化情況,逐步實現(xiàn)對水資源的科學管理。項目建成后,將會充分落實水資源有償使用制度,通過價格杠桿作用,促使企業(yè)節(jié)約用水,提高水的重復利用率,為節(jié)約、保護、合理開發(fā)利用水資源提供技術支撐。
2水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)應用研究的內容
系統(tǒng)在進行設計的過程中主要是以現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡技術,以及現(xiàn)代通信技術為基礎,該系統(tǒng)能夠順利實現(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,能夠為決策者制定政策提供必要的依據(jù),使決策者對區(qū)域水資源進行實時管理、合理調度,而且通過這一系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對水資源的遠程控制以及科學管理等工作,實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)保護與水資源利用之間的協(xié)調發(fā)展,推動水資源管理方法向現(xiàn)代化轉變。
2.1水資源實時監(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方面:水資源實時監(jiān)測、評價、預報和決策、實時管理以及實時決策(如圖1)。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)水表和人工測繩等計量監(jiān)測方法落后的問題,采用數(shù)據(jù)遠傳處理器、超聲波水量傳感器、數(shù)據(jù)采集傳輸設備、數(shù)字液位傳感器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸設備等實現(xiàn)水量和水位的自動監(jiān)測、實時傳輸,建立相應的資料庫,對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息分析處理,具有高準確性和實用性。系統(tǒng)建設主要包括以下幾點:①水資源實時監(jiān)測系統(tǒng)基礎設施建設;②水資源信息服務平臺的建立;③水資源綜合數(shù)據(jù)庫的建立;④水資源決策支持系統(tǒng)的建立;⑤水資源網(wǎng)絡辦公自動化管理系統(tǒng)的建立。系統(tǒng)本身還具有很強的實用性和拓展性,以滿足不同用戶的需求,適應發(fā)展的需要,系統(tǒng)建成后將在全縣范圍內運行。
2.2系統(tǒng)建設的原則為保障水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)充分發(fā)揮實效,在系統(tǒng)應用研究建設應用中遵循先進性與實用性、可靠性、可操作性相結合的原則,同時遵循“全面規(guī)劃、分步實施、試點先行、逐步擴展”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)建設的技術路線
2.3.1方案設計:首先需要將昌黎縣境內的地下水、水量、水質等監(jiān)測點的設置進行合理規(guī)劃并進行科學布設,通過以太網(wǎng)進行在線管控平臺建設,依托現(xiàn)代傳感技術自動采集瞬時流量、累積流量、埋深、水位、水溫以及相關水質監(jiān)測數(shù)據(jù)等,將獲得的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿Y源監(jiān)控中心,同時可以隨時通過軟件遠程召測水資源測控器各種測量數(shù)據(jù)、開關量的狀態(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)測站網(wǎng)布設:根據(jù)重點取用水戶和區(qū)域水資源的分布特點,進行監(jiān)控站點的選擇和布設,本著布局合理、投資最小、效益最高的原則選擇各個監(jiān)控點。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)測點重點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)測站點布設的過程中,需要根據(jù)地下水類型和水文地質單元的分區(qū)情況,選擇適合監(jiān)測層位的取水井作為觀測井點,以保證監(jiān)測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水資源的實時監(jiān)測。在進行系統(tǒng)設計的過程中,利用數(shù)字液位傳感器、自動監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)遠傳處理器等現(xiàn)代高科技設備,能夠通過遙測和網(wǎng)絡技術對監(jiān)測信息進行采集監(jiān)測。
2.3.4對各類水資源信息進行存儲。在系統(tǒng)內部建立水資源綜合信息數(shù)據(jù)庫,通過數(shù)字、圖片等豐富的形式對昌黎縣區(qū)域內所有的水資源監(jiān)測系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)進行存儲、管理,能夠確保數(shù)據(jù)的安全、可靠和一致性。
2.3.5實時評價。根據(jù)系統(tǒng)獲取的各種監(jiān)測資源,及時對昌黎縣水資源進行實時評價,對不同行業(yè)的用水情況進行科學分析,對企業(yè)的用戶量以及節(jié)水工作進行實時監(jiān)控,對地下水位變化、水資源的開發(fā)程度和利用情況等工作任務進行實時評價。
2.3.6實施決策和管理。根據(jù)該系統(tǒng)提供的水資源實時評價以及預報結果,制定出具體的水資源管理方案,為有關部門行使水資源管理功能提供科學的依據(jù),為水資源開發(fā)和保護工作提供依據(jù)。
3水資源遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)的效益分析
水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的應用,將有效地規(guī)范企業(yè)用水行為,提高用水計量的準確性、科學性,充分落實水資源有償使用制度,促進水資源費的足額征收,預計水資源費征收數(shù)額將提高3到4倍;通過價格杠桿作用,促使企業(yè)節(jié)約用水,水的重復利用率由40%提高到70%;地下水位實時監(jiān)測系統(tǒng)的建設,全面、及時地掌握昌黎縣地下水動態(tài)變化情況,為保護地下水環(huán)境提供科學有效的依據(jù)。水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設還可與防洪、水情、旱情、墑情等信息平臺共享,建立更加完善的現(xiàn)代化水務管理系統(tǒng)。
4結語
文中分析了當前昌黎縣水資源管理工作中存在的問題。為了滿足昌黎縣經(jīng)濟社會發(fā)展的需要,針對昌黎縣水資源的特點,具體設計了昌黎縣水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng),該系統(tǒng)利用現(xiàn)代自動化技術、計算機網(wǎng)絡技術以及人工智能技術,能夠實現(xiàn)水資源數(shù)據(jù)的自動采集、信息數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、信息處理數(shù)字化等目標,能夠為水資源管理工作決策提供支持。該系統(tǒng)能夠促進昌黎縣水資源管理工作的自動化和數(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
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[2]王學軍,賈中青,常興連,李海明,李英杰,水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng),山東科學,2005(3):68-70.
作者:王麗芹 龍海森 燕鳳 朱敏 單位:河北省昌黎縣水務局