討賴河水資源管理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀及前景展望

劉開(kāi)清

（甘肅省水利廳討賴河流域水資源管理局 甘肅 酒泉 735000）

1 引言

討賴河流域?qū)俸诤恿饔蛑形鞑孔铀?，發(fā)源于南部祁連山地，流域面積2.81萬(wàn)km2，共6河3壩11條小河溝。討賴河是流域內(nèi)最大河流，流經(jīng)青海省祁連縣、甘肅省張掖市的肅南縣、嘉峪關(guān)市以及酒泉市的肅州區(qū)、金塔縣，主河道全長(zhǎng)370km，冰溝出山口以上積水面積6883km2。討賴河冰溝站多年平均徑流量6.57億m3，討賴河渠首多年平均徑流量5.27億m3。為加強(qiáng)討賴河流域水資源管理，1998年經(jīng)省政府批準(zhǔn)，成立了甘肅省第一個(gè)流域管理機(jī)構(gòu)—甘肅省水利廳討賴河流域水資源管理局，在流域內(nèi)行使水行政管理職能，統(tǒng)一管理討賴河流域甘肅省境內(nèi)的水資源和河道，承擔(dān)著向流域內(nèi)嘉峪關(guān)市、酒泉市肅州區(qū)、金塔縣、農(nóng)墾邊灣農(nóng)場(chǎng)和酒泉鋼鐵集團(tuán)公司調(diào)配水資源的任務(wù)。

討賴河干流分水制度歷史悠久，現(xiàn)行分水制度是1984年修改版，現(xiàn)行的分水制度總體是“定時(shí)不定量”，其核心是“以時(shí)分水”，以地表水時(shí)長(zhǎng)作為水量分配的核心控制手段（圖1）。討賴河干流引水工程位于嘉峪關(guān)市蘭新鐵路大橋附近，已建成討賴河渠首引水樞紐一座，一岸兩側(cè)引水，南、北干渠設(shè)計(jì)引水流量均為20m3/s。南干渠全長(zhǎng)14.6km，主要向嘉峪關(guān)市文殊灌區(qū)、酒泉市肅州區(qū)討南灌區(qū)、洪臨灌區(qū)農(nóng)田及林草灌溉供水。北干渠全長(zhǎng)17.23km，主要向嘉峪關(guān)市新城灌區(qū)、峪泉灌區(qū)、農(nóng)墾邊灣農(nóng)場(chǎng)、肅州區(qū)討北灌區(qū)、清水河灌區(qū)、金塔縣鴛鴦灌區(qū)農(nóng)田及林草灌溉供水。在討賴河渠首以上11km，建有大草灘水庫(kù)的引水樞紐一座，引水渠總長(zhǎng)8.9km，設(shè)計(jì)引水流量18m3/s，加大引水流量25m3/s，主要向大草灘水庫(kù)（酒鋼公司）調(diào)水（圖2）。

2 已建信息系統(tǒng)的基本情況

2009年4月在討賴河渠首和南、北總干渠、支干渠引水口建立了水文信息自動(dòng)化測(cè)報(bào)點(diǎn)，在流域內(nèi)初步實(shí)現(xiàn)了水文信息測(cè)報(bào)雛形，提高了取水計(jì)量的科學(xué)化水平，為討賴河流域水資源的合理利用、科學(xué)調(diào)配水及安全引輸水提供了有力的手段和工具。

2.1 系統(tǒng)的主要任務(wù)及設(shè)備選型

該系統(tǒng)主要任務(wù)是對(duì)討賴河流域南北干渠的水位信息進(jìn)行自動(dòng)測(cè)報(bào)。測(cè)報(bào)系統(tǒng)選用西安秦川節(jié)水信息技術(shù)有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的SY-1智能水文數(shù)據(jù)記錄儀，根據(jù)不同水利條件，利用液位傳感器測(cè)流；利用現(xiàn)有的GSM公共網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線控制信道進(jìn)行傳輸，經(jīng)移動(dòng)業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和輸轉(zhuǎn)功能，實(shí)現(xiàn)測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)由測(cè)報(bào)點(diǎn)到管理中心的傳輸；測(cè)報(bào)中心配有太陽(yáng)能電源,解決了設(shè)備停電不能正常工作的情況,使整個(gè)系統(tǒng)能夠全天24 h運(yùn)行,基本上不受外界電力情況干擾。選用PC機(jī),通過(guò)運(yùn)行西安秦川節(jié)水信息技術(shù)有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的接口軟件即可實(shí)現(xiàn)水位、流量置入等功能,通過(guò)本鍵盤(pán)亦能完成對(duì)測(cè)站運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和讀取。

2.2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

圖1 討賴河分水時(shí)段示意圖

圖2 討賴河分水水系概化圖

圖3 水文信息自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表1 討賴河流域水文信息實(shí)測(cè)成果表

水文信息自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)分為測(cè)報(bào)中心和測(cè)報(bào)終端兩部分，使用甘肅移動(dòng)GSM無(wú)線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)和綜合信息傳送網(wǎng)，采用SY-1智能水文數(shù)據(jù)記錄儀配置液位傳感器測(cè)報(bào)終端的方式，在各測(cè)報(bào)站點(diǎn)之間采用GSM專網(wǎng)形式，將數(shù)據(jù)傳到移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，采用SMS短信傳輸數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)傳到測(cè)報(bào)中心（圖3）。

2.3 系統(tǒng)設(shè)備配置

SY-1智能水文數(shù)據(jù)記錄儀1臺(tái)；液位傳感器1支；通信MODEM 1部（無(wú)線傳輸）；蓄電池1支；筆記本電腦或PC機(jī)一臺(tái)（或兩臺(tái)，根據(jù)需要選定）；選件：太陽(yáng)能電源1套。

2.4 系統(tǒng)設(shè)備功能

系統(tǒng)設(shè)備的主要功能有：顯示及存儲(chǔ)液位傳感器及流速變送器測(cè)定的各瞬時(shí)水位、流速數(shù)值；根據(jù)液位傳感器及流速變送器測(cè)定的水位及流速數(shù)值，自動(dòng)查算、顯示及存儲(chǔ)流量及水量，數(shù)據(jù)顯示按采樣周期刷新；自動(dòng)篩選和存儲(chǔ)每日水位、流量特征值（當(dāng)日最高、最低水位及出現(xiàn)時(shí)間，當(dāng)日最大、最小流量及出現(xiàn)時(shí)間）；具備時(shí)段水量查詢和歷史特征值查詢功能；具備水位、電源電壓越限報(bào)警功能；利用GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，采用短信（SMS）與信息采集中心傳輸信息，所報(bào)信息自帶站點(diǎn)的地址碼和信息采集時(shí)刻標(biāo)識(shí)；通過(guò)PSTN網(wǎng)絡(luò)有線數(shù)傳及GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)傳（GPRS）方式，執(zhí)行信息采集中心指令傳輸信息，所傳信息自帶站點(diǎn)的地址碼和信息采集時(shí)刻標(biāo)識(shí)；可人工設(shè)置參數(shù)，也可執(zhí)行信息采集中心的指令修改參數(shù)；可執(zhí)行信息采集中心“召測(cè)數(shù)據(jù)”指令，上傳當(dāng)前未報(bào)的數(shù)據(jù)；可執(zhí)行信息采集中心“立即采集數(shù)據(jù)”指令，立即激活、采集并上報(bào)數(shù)據(jù)；執(zhí)行信息采集中心“查詢數(shù)據(jù)”(輸入查詢時(shí)段)指令上報(bào)查詢數(shù)據(jù)；可執(zhí)行信息采集中心“校對(duì)時(shí)鐘”指令并具有自動(dòng)休眠功能。

2.5 效用發(fā)揮情況

2.5.1 測(cè)報(bào)能力顯著提高

水文信息自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)集信息傳輸快捷、安全存儲(chǔ)、自動(dòng)測(cè)報(bào)的高可靠信息化系統(tǒng),為討賴河流域的水資源管理工作提供全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和支持平臺(tái)，既節(jié)省了人力,又減少了中間環(huán)節(jié),提高了測(cè)報(bào)信息的可靠性和時(shí)效性；自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)是觀測(cè)信息的自動(dòng)傳輸,水文測(cè)報(bào)周期為每1h一次,數(shù)據(jù)上報(bào)頻率為每日4次（表1）?？捎行У亟鉀Q傳統(tǒng)的測(cè)報(bào)信息傳輸周期長(zhǎng)及時(shí)效差的問(wèn)題。

2.5.2 符合落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的需要

節(jié)水型社會(huì)是水資源高效利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展、人與自然和諧相處的社會(huì),要求建立發(fā)達(dá)的信息機(jī)制,包括信息采集、管理和發(fā)布系統(tǒng),及時(shí)向全社會(huì)發(fā)布用水信息,自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)符合這一要求。在全流域科學(xué)布置測(cè)報(bào)點(diǎn),及時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)報(bào)流域水文信息的全過(guò)程,實(shí)時(shí)把握水文動(dòng)態(tài)變化的“脈搏”,隨機(jī)分析影響水位變化的客觀因素,為管理者提供直觀、準(zhǔn)確、及時(shí)的水位信息,并對(duì)防汛抗旱現(xiàn)象迅速做出反映,是流域和灌區(qū)管理工作的重要內(nèi)容及基礎(chǔ)性技術(shù)工作,是倡導(dǎo)節(jié)約用水，提高水利用率,落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度重要手段之一。

3 已建信息系統(tǒng)的分析及發(fā)展前景展望

3.1 信息系統(tǒng)分析

目前，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)已達(dá)到及時(shí)、快捷測(cè)報(bào)的管理要求，但是布設(shè)點(diǎn)太少，沒(méi)有形成網(wǎng)絡(luò)，不具有面代表性。不足之處在于：①各測(cè)報(bào)站與管理局、用水單位之間沒(méi)有局域網(wǎng)聯(lián)接,無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，各測(cè)報(bào)站點(diǎn)之間不能實(shí)時(shí)查詢最新的水位動(dòng)態(tài)；②該測(cè)報(bào)系統(tǒng)仍沿用渠道流量-水位關(guān)系曲線，渠道測(cè)流誤差作為輸入性誤差難以有效避免；③流域管理機(jī)構(gòu)在協(xié)調(diào)各行政區(qū)域用水分配糾紛時(shí)沒(méi)有有效的技術(shù)手段獲取精確的水量分配數(shù)據(jù)；④缺乏科學(xué)的水文預(yù)報(bào)方法；⑤缺乏流域內(nèi)基本現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)；⑥缺乏對(duì)水工程運(yùn)行現(xiàn)狀的實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)手段；⑦缺乏地下水?dāng)?shù)值模擬與預(yù)測(cè)技術(shù)手段。

3.2 前景展望

在2011年中央一號(hào)文件提出的實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度的大背景下，推進(jìn)討賴河流域信息化系統(tǒng)建設(shè)是落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的基礎(chǔ)措施之一。為此，在今后的工作中，在加快建設(shè)水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)步伐的同時(shí)，要進(jìn)一步以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種高新技術(shù)手段，建立各引水口水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確計(jì)量引水量，并配備高技術(shù)信息管理系統(tǒng)，傳輸和處理監(jiān)測(cè)信息，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、優(yōu)化配置和科學(xué)調(diào)度水資源。首先要采用現(xiàn)代遙測(cè)、遙感等技術(shù)手段和歷史水文資料，通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)徑流來(lái)水進(jìn)行預(yù)測(cè)；其次采用遙感影像對(duì)討賴河流域基本情況進(jìn)行調(diào)查，為科學(xué)制定水權(quán)分配方案，協(xié)調(diào)各縣市的水資源配置提供可靠依據(jù)；第三，采用自動(dòng)化采集技術(shù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)灌區(qū)渠道水位、流量、水庫(kù)雨情、水情、閘門(mén)流量進(jìn)行自動(dòng)測(cè)報(bào)；第四，采用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)值模擬與仿真技術(shù)，對(duì)流域盆地內(nèi)的地下水資源進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，為科學(xué)配水提供依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)信息采集存儲(chǔ)自動(dòng)化，數(shù)據(jù)分析科學(xué)化，決策支持?jǐn)?shù)字化，調(diào)度指揮現(xiàn)代化。通過(guò)水資源輔助決策、信息采集、地下水仿真，最終達(dá)到水資源的高效配置，保障流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。陜西水利

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