國控水資源項目監(jiān)控系統(tǒng)建設典型問題分析

周川辰 ，任慶海 ，胡勇飛 ，沈希奇 ，鮑艷香

（1. 水利部水文儀器及巖土工程儀器質量監(jiān)督檢驗測試中心，江蘇 南京 210012；2. 水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇 南京 210012；3. 水利部水文水資源監(jiān)控工程技術研究中心，江蘇 南京 210012）

0 引言

國家水資源監(jiān)控能力建設項目（以下簡稱國控水資源項目）總體分為一、二期 2 個階段實施。一期項目（2012—2014 年）旨在基本建立國家水資源監(jiān)控系統(tǒng)，初步形成與實行最嚴格水資源管理制度相適應的水資源監(jiān)控能力；二期項目（2016—2018 年）以重點灌區(qū)取用水為重點，拓寬取用水監(jiān)控體系建設，提高對重點飲用水水源地的水質監(jiān)測水平，繼續(xù)完善省級監(jiān)控管理信息平臺[1]。

一期項目已于 2016 年通過總體驗收。二期項目在一期項目建設成果基礎上，利用 3 a 時間，進一步提高三大監(jiān)控體系尤其是大中型灌區(qū)用水、20 萬以上人口飲用水水源地水質、重要流域水資源管理主要對象等的在線監(jiān)測能力，在填補我國水資源監(jiān)控手段缺乏，改善水資源管理基礎設施薄弱狀況，提高水資源管理信息化水平等方面發(fā)揮著重要作用[2]。

國控水資源項目二期建設任務于 2019 年基本完成，其中部分省份已經通過省級二期項目的技術評估工作，截至 2020 年 8 月底，已經完成全部?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的現(xiàn)場評估工作。技術評估工作以各省級項目技術方案、相關規(guī)定和標準規(guī)范、技術指南等為主要依據(jù)，檢查其執(zhí)行情況，對省級項目建設質量是否達到相關標準，各項建設任務是否如期完成，各項建設目標是否如期實現(xiàn)給予客觀公正的評估意見和建議。

國家水資源監(jiān)控能力建設項目辦公室（以下簡稱部項目辦）在一、二期項目的實施過程中，制定了多個項目標準，涵蓋了項目建設各個環(huán)節(jié)。但由于項目中各省技術方案、招標及建設實施工作由各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水行政主管部門和新疆生產建設兵團水利局分別負責編制，因此雖然基本完成了建設任務，但建設過程及質量上依然存在一些問題。為確保二期項目監(jiān)控系統(tǒng)建成后能長期穩(wěn)定運行，須對部分省份二期省級項目的技術評估工作進行整理分析，總結監(jiān)控系統(tǒng)建設部分存在的典型問題。

1 典型問題分析

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)質量方面的問題

數(shù)據(jù)質量是國家水資源監(jiān)控能力建設的核心，也是在線監(jiān)測能力的最終體現(xiàn)。省級項目的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)質量應是基于省級監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)，典型問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）采集系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)評判指標不嚴格。二期項目技術方案由各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水行政主管部門及新疆生產建設兵團水利局負責編制及實施，各省都有單獨的基礎數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，省級平臺與水利部水資源監(jiān)控管理信息平臺（以下簡稱中央平臺）進行數(shù)據(jù)交換。由各省報送至中央平臺的數(shù)據(jù)由部項目辦負責整理，并根據(jù)報送情況逐月對各省進行考核。但是對省級平臺信息采集系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)的到報質量，各省級項目辦容易忽視，經常以處理后交換到中央平臺的數(shù)據(jù)到報率代替監(jiān)控系統(tǒng)的暢通率，如監(jiān)測站點數(shù)據(jù)應每小時采集，每日上報前一天的所有采集數(shù)據(jù)，但部分省份每天只要有 1 條到報數(shù)據(jù)，即算為當天該站暢通率為 100%，這不僅不能代表監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的真實質量，往往還掩蓋了系統(tǒng)建設方面的很多問題。

2）省級平臺數(shù)據(jù)換算和處理過程不夠清晰。絕大多數(shù)省份，現(xiàn)場監(jiān)測站 RTU 上報到省級平臺的不是流量數(shù)據(jù)，而是水位、閘位、電量或流速等參數(shù)，需要在省級平臺對數(shù)據(jù)進行處理、換算，但換算和處理過程往往不夠清晰，導致無法對數(shù)據(jù)的準確性進行比對和校核，也不便于后期數(shù)據(jù)的長期運維。

3）監(jiān)測數(shù)據(jù)不一致。部分省份出現(xiàn)監(jiān)測站點傳感器顯示數(shù)值、RTU 顯示數(shù)值及省級平臺存儲數(shù)值三者不一致的情況，經現(xiàn)場分析，不一致往往是由閘位計未進行閘門開高零點設定，水位計未進行水位（水深）轉換，電量表未輸入變比等情況造成的。

4）監(jiān)測數(shù)據(jù)的比測與率定工作不規(guī)范。取用水監(jiān)測站的流量比測與率定工作，對于管道型或渠道型監(jiān)測設備都是極為重要的一項工作，國控水資源項目標準中也對此特別提出要求。但很多省份，因現(xiàn)場條件限制無法完成全工況下的數(shù)據(jù)率定，或比測工作未交予具有相應資質的單位與人員完成，造成流量數(shù)據(jù)比測、率定精度得不到有效保證。

1.2 監(jiān)測站現(xiàn)場建設質量方面的問題

1）儀器設備及配套設施安裝問題。國控水資源項目對監(jiān)測站安裝質量有專門的標準（SZY 204—2016《水資源監(jiān)測設備現(xiàn)場安裝調試》），但由于部分廠商在施工過程中未嚴格執(zhí)行項目標準要求，具體施工人員工藝參差不齊，出現(xiàn)了以下一些施工質量方面的問題：部分站點機箱內沒有設備布置圖和接線圖，機箱內排線不夠規(guī)范整齊，缺少線標；室外電纜鋪設不規(guī)范，應該用鍍鋅鋼管的有些用 PVC管代替；接地的接線方式不規(guī)范，未進行焊接處理；測流堰槽安裝不規(guī)范；部分站點雷達水位計探頭下方有樹葉或漂浮物，影響水位測量；渠道內有較大的落石或障礙物，影響測流精度；部分渠道型流量監(jiān)測站點是通過水位測量進行流量換算的，但測流斷面附近未安裝水尺，無法進行水位比對[3]。

2）設備選型問題。部分監(jiān)測站點設備選型存在問題，如水位測量采用壓阻式壓力水位計（測量值易產生漂移）、氣介式超聲波水位計（測量精度受環(huán)境影響較大）；或儀器的量程選擇有誤，如水位變幅僅在 1 m 以內的小型堰槽卻采用 20 m 以上量程雷達水位計測量水位；或管道測流采用外夾式超聲波流量計，此流量計長期安裝在野外耦合劑易失效。

1.3 測流方案選擇方面的問題

在國控水資源項目建設過程中，發(fā)現(xiàn)有的監(jiān)測站點數(shù)據(jù)到報情況良好，測站建設也比較規(guī)范。但通過現(xiàn)場評估及對建設資料的審查看，相當一部分監(jiān)測站點（渠道型）依然采用標準斷面水位-流量關系法的測流方式。這種測流方式作為灌區(qū)渠首的流量測量方法，計量誤差較大，受邊界條件影響也較大，一般不適合作為常規(guī)的在線測流手段，這在《灌區(qū)渠首取水在線監(jiān)測技術指南》中也明確指出。還有一些渠道型測流斷面，采用通過測量表面流速計算斷面平均流量的方式，但這種測流方式在野外實際應用過程中，局限性較強，在渠道內流速較低時，或受風速風向影響條件下，測量精度根本無法保證。

1.4 其他可能影響項目整體質量的問題

除了監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場建設過程中容易產生典型問題外，還有一些未按照國控水資源項目相關要求執(zhí)行的情況，也可能對項目整體質量產生不良影響，如：監(jiān)測站 RTU 未按要求選用已通過規(guī)約符合性檢測的產品，未開展中標產品的抽檢工作；項目招標采購的備品備件數(shù)量明顯不足，不利于后期的運行維護工作等。

2 典型問題解決方案

對于這些典型問題，需要引起建設、施工單位的共同注意，這將直接決定系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定運行。這些問題中有的應在試運行期或質保期內盡快解決；有的受制于其他客觀條件（如實際工況、運維資金等），需要各省級管理單位制定出明確的運維計劃，在項目運行期內逐步解決。

對于省級平臺數(shù)據(jù)質量，監(jiān)控系統(tǒng)參建單位應匯同平臺總集單位仔細核對所有數(shù)據(jù)，保證計算公式和處理過程清晰、透明、準確，符合相關規(guī)范標準要求。在對省級平臺采集系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)質量進行考核時，應設置合理的評判指標，在省級二期項目的技術評估工作中，提出的要求是：試運行期間（不低于 2 個月），采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)暢通率為實際到報數(shù)據(jù)條數(shù)/應到報數(shù)據(jù)條數(shù)，應不低于 90%；設備完好率為實際在線站點數(shù)/已建應在線的站點數(shù)（指能夠正常上報數(shù)據(jù)，無任何工況故障，或發(fā)生故障后 72 h內及時修復繼續(xù)正常工作的），應不低于 95%[4]；試運行期間，對于單站暢通率低于 80% 的站點數(shù)量應進行單獨統(tǒng)計，所占總站點數(shù)比例應不高于 10%。

對于省級項目監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測站點建設質量的問題，建設單位應督促施工單位及時進行整改，監(jiān)理單位應進行復核，避免監(jiān)控系統(tǒng)帶病進入運維期；在有條件的情況下，對主要測量設備進行更換，選用最適合的測量設備。對于其他一些未按照國控水資源項目相關要求執(zhí)行的情況，也應盡快查漏補缺。

對于一些暫時無法解決的問題，如：監(jiān)測站的比測、率定工作，應在項目運行期內委托具有相關資質的單位，定期開展此項工作，增加數(shù)據(jù)樣本，保證比測、率定工作的精度；或在有條件的情況下，對前期比測、率定成果進行第三方復核，并利用比測、率定結果進行判斷，對測流方式選擇不合理的站點，逐步調整為合適的測流方式。

3 結語

提出的典型問題均是在國控水資源項目中實際存在的，二期項目在一期項目建設的基礎上，總結了相關建設經驗，雖然建設質量有了較明顯提升，但各省級項目依然存在著這些問題。通過對典型問題的整理與分析，希望能在國控水資源項目整體運行后，為長期良好穩(wěn)定運行提供技術依據(jù)與參考。在今后的研究中，需要繼續(xù)開展關于渠首取水流量在線監(jiān)測方法的研究，進一步提高流量監(jiān)測的準確性。另外，建議在后期系統(tǒng)維護中，業(yè)主單位對于監(jiān)測站點應該按照“看護當?shù)鼗?、維護集中化”的方式進行，保證項目能夠長期穩(wěn)定有效運行。