關(guān)于流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的探討

□宋青彥 趙麗春 王文忠

一、現(xiàn)狀

呼蘭河發(fā)源于小興安嶺西南側(cè)，流經(jīng)松嫩平原東部13個市縣，全長523公里，流域總面積35683平方公里，有通肯河、克音河、努敏河、歐根河、依吉密河、安邦河和泥河等支流。

呼蘭河水量主要以大氣降水補給，年徑流總量47億立方米。降水表現(xiàn)為地區(qū)分布和時空分布極不均勻的狀況，上游山地森林區(qū)降水大，水量豐富；下游平原區(qū)降水少，蒸發(fā)強烈；西部最小徑流量僅25毫米，甚至形成閉流區(qū)。流域內(nèi)降水時空分布不均，6～9月集中了全年降水量的65%，徑流量約占全年流量的70%以上。暴雨過后常有洪水發(fā)生。多年平均最大徑流量和最小徑流量相差懸殊，豐枯水變化很大，旱澇現(xiàn)象嚴重。河流含沙量大，地表侵蝕嚴重。呼蘭河流域水資源短缺和污染問題比較嚴重，流域水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)還不完善，流域間水量的調(diào)配存在著不能根據(jù)實時監(jiān)控的水量信息科學(xué)調(diào)配等諸多問題。深入分析流域水循環(huán)規(guī)律，開發(fā)和建設(shè)流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)至關(guān)重要。

二、水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與技術(shù)關(guān)鍵

水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫、結(jié)果數(shù)據(jù)庫、專業(yè)模型庫和知識庫等構(gòu)成。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括河流納污能力及其環(huán)境容量、水庫或水庫群運行規(guī)則、技術(shù)參數(shù)的校核與調(diào)整、洪水資源調(diào)控、污水處理回用與地下水人工回灌、污水總量控制與生態(tài)環(huán)境需水量、防洪與興利統(tǒng)一調(diào)度、地表水與地下水資源聯(lián)合運用管理等研究，以及水資源實時調(diào)度管理方案付諸實施后效益與風(fēng)險分析、系統(tǒng)的標準化等。

三、水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

(一)水資源實時監(jiān)測

主要包括水情、水質(zhì)、旱情以及其他信息等。在現(xiàn)有監(jiān)測站網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立和完善統(tǒng)一的水資源動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)或監(jiān)測系統(tǒng)，各監(jiān)測網(wǎng)或系統(tǒng)之間互通有無、資源共享，為水資源的合理開發(fā)、高效利用和有效保護及時快速、準確地提供完備的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)資料。

(二)水資源實時評價

主要指在本時段初對上一時段的水資源數(shù)量、質(zhì)量及其時空分布特征，以及水資源開發(fā)利用狀況等進行實時分析和評價，確定水資源及其開發(fā)利用形式和存在的問題等。

(三)水資源實時預(yù)報

主要包括來水預(yù)報和需水預(yù)報兩部分，來水預(yù)報又分為水量預(yù)報和水質(zhì)預(yù)報。水量預(yù)報包括地表水資源量預(yù)報和地下水資源量預(yù)報，地表水資源量預(yù)報既可細分為當?shù)厮屯鈦硭?包括引調(diào)水)預(yù)報，又可分為汛期徑流預(yù)報和枯季徑流(非汛期)預(yù)報。需水預(yù)報分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)環(huán)境需水量預(yù)報。

(四)水資源實時決策支持

1.水資源實時預(yù)報。對于水資源實時預(yù)報，尤其是汛期徑流預(yù)報和需水預(yù)報，需要專家的會商支持，需要吸收和借鑒領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，從而較準確地預(yù)報和確定未來的來水與需水過程等。

2.水資源實時管理。利用水資源實時評價和實時預(yù)報結(jié)果等，通過水資源實時管理模型計算，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜一驔Q策者等積累的知識、經(jīng)驗進行綜合分析，最后提出水資源的實時管理方案，以確保水資源的可持續(xù)利用。

3.水資源實時優(yōu)化調(diào)度。通過前面制定的年度內(nèi)水資源管理方案，確定水資源優(yōu)化調(diào)度規(guī)則和依據(jù)；根據(jù)各時段水資源的豐枯情況和污染態(tài)勢，通過建立水資源優(yōu)化調(diào)度模型，確定水資源實時調(diào)度方案。

4.水資源決策會商。通過對實時、歷史、預(yù)報、管理與調(diào)度的各類信息進行重組和加工處理，決策層和領(lǐng)域?qū)＜彝ㄟ^全面分析對比和協(xié)商、討論，如認為其中一個方案合適則選擇并付諸實施。

總之，在面臨重大的水資源決策時，決策會商機制顯得非常重要，有關(guān)利益沖突的各方，可以根據(jù)所提供的各種預(yù)案，包括水資源實時預(yù)報方案、實時管理預(yù)案和實時調(diào)度預(yù)案，分析其優(yōu)劣，進行協(xié)商，確定能為有關(guān)各方所接受的方案。

(五)遠程自動控制

控制可分為手工控制、自動控制和半自動控制等，主要是對重要的取水口、開采機井和引水閘門等的控制。根據(jù)需要和可能，有重點、有選擇地建立一些遠程自動控制系統(tǒng)是必要的，也是將來的一種發(fā)展方向。

(六)監(jiān)控管理后評估

為了不斷改進和完善系統(tǒng)的各項功能，需要對系統(tǒng)的重點功能進行后評估。重點分析導(dǎo)致調(diào)度、管理方案不合理和效果不好、預(yù)報不準確的原因等。最后，將研制的有關(guān)部分內(nèi)容和功能模塊進行集成，最終建立一套較完整的基于GIS的水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，并進行試運行，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

四、結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，水資源短缺和水污染問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，引起了各級政府的高度重視和社會各界的廣泛關(guān)注。流域水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)的研究，對合理開發(fā)利用水資源和為決策者提供翔實準確的信息起到了很大的作用。