豐滿環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)設計方案

符杰鳳

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概況

豐滿水電站全面治理（重建）工程位于吉林省吉林市第二松花江干流上，上游距紅石水電站約153 km，距豐滿原壩址120 m。

滿水電站（重建）工程建設涉及城市建成區(qū)的多處居民區(qū)、風景名勝區(qū)、自然保護區(qū)、城鎮(zhèn)居民飲用水源保護區(qū)、魚類產卵場、工農業(yè)生產取水戽頭、霧凇景觀等，環(huán)境影響范圍廣，影響因素復雜。

根據(jù)工程特點，結合工程周圍環(huán)境現(xiàn)狀，運行期環(huán)境監(jiān)測有：水環(huán)境監(jiān)測、水溫監(jiān)測、下泄生態(tài)流量在線監(jiān)測、水土保持監(jiān)測、陸生生物調查和水生生物調查等。施工建設中，新增豐滿大壩上下游水溫在線監(jiān)測、豐滿過魚設施過魚在線監(jiān)測、永慶魚道過魚在線監(jiān)測，魚類增殖放流站生產繁育在線監(jiān)測，螯龍河口、十八盤、龍王廟和飲馬河口4個斷面水生生態(tài)要素監(jiān)測、魚類種群動態(tài)及群落組成變化調查以及魚類產卵場監(jiān)測。

針對大型水電工程環(huán)境影響范圍廣、影響因素復雜、影響顯現(xiàn)滯后的特點，雖豐滿工程已經(jīng)有了各種監(jiān)測，但并未形成統(tǒng)一的管理系統(tǒng)平臺，應建立工程持續(xù)的環(huán)境跟蹤監(jiān)測管理系統(tǒng)，健全環(huán)境監(jiān)測體系，實時、全面的掌握運行期的環(huán)境變化動態(tài)，為順利、有效開展環(huán)保設施竣工驗收及后期評價工作提供技術基礎。

2 監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)建設目標及任務

2.1 建設目標

通過環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)的建設，達到全面、及時、方便地管理各類環(huán)境數(shù)據(jù)，為水電生產、生態(tài)環(huán)境、人員健康提供技術保障，維護生產安全、社會穩(wěn)定，保障用水安全，保護環(huán)境，促進社會全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展。

2.2 建設任務

環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)，是集水環(huán)境監(jiān)測、水溫監(jiān)測、水土保持監(jiān)測、陸生生態(tài)調查水生生物調查等多方面的跟蹤監(jiān)測于一個共用網(wǎng)絡平臺上的監(jiān)測管理體系。重點關注的內容主要包括下泄生態(tài)流量監(jiān)測、庫區(qū)及下泄水溫監(jiān)測、水質監(jiān)測、過魚觀測、增殖魚類孵化監(jiān)測、水生生態(tài)調查、陸生生態(tài)調查等內容。能及時、有效、直觀的調用、綜合分析各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面掌握運行期的環(huán)境變化動態(tài)，隨時監(jiān)控和應對各種環(huán)境突發(fā)狀況，實現(xiàn)環(huán)境保護長效管理。

3 設計原則

利用GIS系統(tǒng)可方便地建立專題圖層，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分類，通過環(huán)境地理信息系統(tǒng)與各業(yè)務系統(tǒng)的整合，直觀演示各種環(huán)境信息，對各種環(huán)境信息、數(shù)據(jù)、資料進行匯總、統(tǒng)計、分析、計算，并能及時、有效、直觀的調用、綜合分析各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面掌握運行期的環(huán)境變化動態(tài)，提高環(huán)境監(jiān)測管理水平，增強環(huán)境監(jiān)測的有效性。

4 分項設計

4.1 系統(tǒng)架構

GIS（Geographic Information System）即地理信息系統(tǒng)，它是利用現(xiàn)代計算機圖形和數(shù)據(jù)庫技術來處理地理空間及其相關數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，是融地理學、測量學、幾何學、計算機科學和應用對象為一體的綜合性高新技術。其最大的特點就在于它能把地球表面空間事物的地理位置及其特征有機地結合在一起，并通過計算機屏幕形象、直觀地顯示出來。

根據(jù)系統(tǒng)總體方案的需求分析，地理信息系統(tǒng)還需包括以下專題內容：水環(huán)境、水溫、下泄生態(tài)流量、過魚設施、魚類增殖孵化、水生生態(tài)和陸生生態(tài)。

地理信息系統(tǒng)由“一個中心、一個平臺和七個子系統(tǒng)”組成。

“一個中心”即豐滿建設局環(huán)境保護監(jiān)控中心，是整個系統(tǒng)的集中點，起到了大集成的作用，所有地理空間數(shù)據(jù)、環(huán)境各監(jiān)控要素數(shù)據(jù)的展示及應急決策指揮系統(tǒng)的模擬。

“一個平臺”即地理信息系統(tǒng)和環(huán)保數(shù)據(jù)標準化轉換平臺，將各個監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照協(xié)議轉換成標準的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲。

“七個子系統(tǒng)”即“水環(huán)境子系統(tǒng)”、“水溫子系統(tǒng)”、“下泄生態(tài)流量子系統(tǒng)”、“過魚觀測子系統(tǒng)”、“魚類增殖孵化子系統(tǒng)”、“水生生態(tài)調查子系統(tǒng)”和“陸生生態(tài)調查子系統(tǒng)”。

采用在線實時監(jiān)測的方式有：“下泄生態(tài)流量在線監(jiān)測系統(tǒng)”、“過魚觀測在線監(jiān)測系統(tǒng)”、“增殖魚類孵化在線監(jiān)測系統(tǒng)”。

在線監(jiān)測和常規(guī)（非在線）監(jiān)測相結合的方式有：“水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)”、“水溫在線監(jiān)測系統(tǒng)”；

常規(guī)監(jiān)測相結合的方式有：“水生生態(tài)調查系統(tǒng)”和“陸生生態(tài)調查系統(tǒng)”。

4.2 地理信息空間數(shù)據(jù)

1）基礎圖數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)使用的流域地形圖采用蘭勃特等角圓錐投影，環(huán)境監(jiān)測重點區(qū)域地形圖采用高斯投影。需要的圖形空間數(shù)據(jù)主要有：松花江流域地形圖、遙感圖、地質圖、水系圖、梯級電站分布圖、豐滿（重建）工程地理位置圖、外環(huán)境關系圖、樞紐平面圖、施工總布置圖、征地范圍圖、霧凇景觀分布圖、松花湖國家級風景名勝區(qū)位置圖、豐滿大壩上下游飲用水源保護區(qū)位置圖、環(huán)境保護措施總體布局圖等。

2）專題圖數(shù)據(jù)?；趯崿F(xiàn)豐滿水電站環(huán)境實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化展示、專題圖表應用、數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計、分析、應急報警等功能，需要的專題數(shù)據(jù)主要有：水質、水溫監(jiān)測點分布、水質功能區(qū)劃、豐滿大壩上下游取水口分布，豐滿至霧凇島冬季松花江水溫等值線、壩前庫區(qū)水溫、魚類產卵場水溫、老壩拆除平面圖；豐滿、永慶過魚設施平面、結構縱橫剖面圖，過魚設施監(jiān)控點布設，魚類增殖放流站總平面、水處理工藝流程、增殖放流點布設，陸生生態(tài)評價范圍及樣方布設、植被類型、國家重點保護野生植物分布、移栽位置，水生生態(tài)評價范圍及采樣斷面、魚類棲息地保護范圍等。

3）屬性庫。水系、道路、等高線、居民地、環(huán)境各專題要素水環(huán)境、水溫、過魚設施等采用數(shù)據(jù)分層結構管理，并對圖形進行編輯,誤差糾正,和拓撲處理。

圖形數(shù)據(jù)按地理基礎要素編碼和環(huán)境專業(yè)要素進行字段、長度、圖示等賦予屬性。

4.3系統(tǒng)功能

結合GIS的特點和環(huán)境保護的要求，可實現(xiàn)以下功能：

1）基本GIS功能：系統(tǒng)具有通用的圖形操作功能。如放大、縮小、漫游、導航、空間量算等。環(huán)保專業(yè)數(shù)據(jù)的查詢定位：環(huán)境監(jiān)測分布點，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢。

2）環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)的規(guī)劃組織及管理：系統(tǒng)的整合及表現(xiàn)都是地理信息系統(tǒng)為核心，而地理信息系統(tǒng)的應用基礎是各種空間數(shù)據(jù)，因此，對數(shù)據(jù)進行合理的規(guī)劃和組織是系統(tǒng)建設的關鍵。

3）環(huán)保專業(yè)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計：實現(xiàn)基于地理方位的環(huán)保專業(yè)數(shù)據(jù)的查詢及統(tǒng)計。

4）環(huán)保專題圖發(fā)布：系統(tǒng)通過對在線監(jiān)測和環(huán)境質量監(jiān)測分析的數(shù)據(jù)結果，結合地形圖，自動生成各種專題圖進行發(fā)布。如庫區(qū)下泄水溫等值線圖、魚道過魚種類專題圖等。

5）在線管理與決策：基于GIS空間數(shù)據(jù)和在線監(jiān)控的結合，在地球表面空間事物的地理位置及其特征能直觀的顯示出來。如：魚類回溯的形態(tài)、路徑、分布范圍等，為優(yōu)化措施和決策管理提供支持。

5 結論

這是一個直觀、形象的展示平臺，也是一個標準、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)轉換平臺。監(jiān)測、監(jiān)控數(shù)據(jù)與GIS的緊密結合，環(huán)保管理對象和監(jiān)測數(shù)據(jù)可以更加直觀和形象地進行展示。統(tǒng)一的、標準的數(shù)據(jù)提高了環(huán)境監(jiān)測的實時性和有效性，實現(xiàn)實時監(jiān)測，提高了對重點區(qū)域的監(jiān)測和監(jiān)控能力，也提高了對環(huán)境突發(fā)事件的應對能力，同時提高了環(huán)境保護管理的有效性和時效性。通過對監(jiān)控監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)進行記錄、存儲，能直觀的調用、綜合分析各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面掌握環(huán)境的變化動態(tài)，為環(huán)保執(zhí)法提供先進和有效的手段及依據(jù)。同時，最大限度地將各個監(jiān)控子系統(tǒng)有機的集成到一起，并為今后的功能擴展預留接口。