遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在水資源管理工作中的有效應(yīng)用

王紅兵，高淑紅

（齊齊哈爾市水資源管理處，黑龍江齊齊哈爾 161006）

1 齊齊哈爾市地區(qū)概況

齊齊哈爾市位于松嫩平原北部，是黑龍江省西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)、文化中心和交通樞紐。齊齊哈爾市轄7區(qū)1市8縣，全市土地面積424 69 km2，其中平原區(qū)面積39 349.5 km2，占總面積92.7%，豐富的自然資源為全市發(fā)展工、農(nóng)、林、牧、漁業(yè)生產(chǎn)提供了有利條件。

市區(qū)域?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季嚴(yán)寒漫長，夏季溫?zé)峤涤昙?，秋季短促早霜，春季干燥多風(fēng)。全市年平均氣溫2.1℃ ～5.5℃，夏季最高氣溫41.6℃，冬季最低氣溫達(dá)-42.2℃，年溫差大;多年平均降水量454.2 mm，變化在400～530 mm，年內(nèi)分配不均，降水量主要集中在6～8月，占全年降水量的69.2%;多年平均蒸發(fā)量839.2 mm，變化在670～1 060 mm，汛前枯水期4～6月蒸發(fā)最大，約占全年43% ～48%。全年日照時(shí)數(shù)2 750～2 900 h，無霜期為100～160 d，江河封凍天數(shù)為130～180 d，凍土深度為2.0～2.3 m。

本市河流屬松花江水系，大小河流174條，湖泡859個(gè)。嫩江干流由北縱貫本市，樹枝狀發(fā)育的嫩江水系布滿全市，其中發(fā)源于大興安嶺東側(cè)的嫩右主要支流有諾敏河、阿倫河、音河、雅魯河和兒河等，發(fā)源于小興安嶺西側(cè)的嫩左主要支流有訥謨爾河、烏裕爾河、雙陽河、及呼蘭河支流通肯河，統(tǒng)稱“一江九河”。

嫩江流域跨黑龍江省、吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的6個(gè)市（盟）、26 個(gè)市、縣（旗），全長1 370 km，干流長975 km，流域總面積29.7萬km2，省內(nèi)流域面積87 346.3 km2，齊齊哈爾市境內(nèi)流域面積12 442.9 km2，境內(nèi)長度400 km。嫩江流域現(xiàn)已建成大型水庫5座，中、小型蓄水工程分別為28、174座，嫩江干流的尼爾基水庫已投入使用。除此之外，為解決大慶油田用水和松嫩平原的農(nóng)業(yè)灌溉用水以及人民生活用水、環(huán)境用水問題，從70年代初開始，建成了北部、中部和南部三個(gè)引嫩工程。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對嫩江流域的水資源科學(xué)開發(fā)與合理利用以及與城市用水的合理配置問題日見突出。

2 水資源管理現(xiàn)狀及存在的主要問題

齊齊哈爾市已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了城鄉(xiāng)取水、供水、節(jié)水、排水和治污等水務(wù)工作一體化管理，徹底解決了多年來存在的地下水與地表水無法統(tǒng)一調(diào)配、水質(zhì)管理與水量管理、城市供水與鄉(xiāng)村供水相分離、河道管理與水資源保護(hù)不銜接等突出矛盾。

實(shí)施了取水許可證制度和水資源費(fèi)征收制度，實(shí)行了取（用）水總量控制和定額管理制度，開展水資源評價(jià)、水資源綜合規(guī)劃等大量基礎(chǔ)性工作，全市水資源管理進(jìn)入了綜合管理階段。但與全市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求相比，齊齊哈爾市的水資源管理存在許多不足之處，主要表現(xiàn)在?。ㄓ茫┧畡討B(tài)缺乏有效的計(jì)量管理和監(jiān)測監(jiān)控措施，?。ㄓ茫┧康讛?shù)不清，水資源費(fèi)征收率低，水資源統(tǒng)一調(diào)度滯后和水資源管理部門實(shí)時(shí)監(jiān)控力度不足等突出問題。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）信息采集方面，數(shù)據(jù)采集一直沿用人工方法，現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可靠性難以保證。信息傳輸也是沿用人工或電話，傳輸時(shí)間和準(zhǔn)確度不能保證，時(shí)效性差，遠(yuǎn)不能滿足水資源管理的要求。

2）在信息處理方面，對原始信息數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行深度加工處理，信息資源開發(fā)嚴(yán)重不足，一些寶貴信息資源大部分保存在紙張上難以共享，信息得不到有效的利用，不能給最終的決策提供直觀有用信息，嚴(yán)重影響水資源科學(xué)管理、統(tǒng)一調(diào)度、合理配置的需要。

3）在指揮決策調(diào)度方面，目前對全市水資源監(jiān)測、取供水監(jiān)測、排污監(jiān)測、水量調(diào)配等都是人工方式，缺乏可用的預(yù)測方案或模型及計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，緊急情況下只能是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行指揮調(diào)度，很難作出最優(yōu)化的決策。

3 水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

齊齊哈爾市水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)由信息采集傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控中心、綜合數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)各組成部分之間的無縫連接和密切配合共同組成齊齊哈爾市水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)齊齊哈爾市實(shí)時(shí)監(jiān)控、科學(xué)管理和統(tǒng)一調(diào)度提供支撐和工作平臺。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖

4 水資源遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容

齊齊哈爾市水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)主要目標(biāo)是打造《齊齊哈爾市水務(wù)數(shù)據(jù)化》，建設(shè)與數(shù)字城市相同步數(shù)據(jù)化平臺、網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用平臺為基本框架，以信息資源數(shù)字化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息技術(shù)應(yīng)用普及化為標(biāo)志。立足于重點(diǎn)研究和解決齊齊哈爾市防洪和興利統(tǒng)一調(diào)度，地表水和地下水聯(lián)合運(yùn)用管理問題，實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置和統(tǒng)一管理，保障齊齊哈爾市水資源優(yōu)化配置和科學(xué)管理，從而支持該區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)追求最佳的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 建設(shè)水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)基礎(chǔ)措施

包括建立地表水信息、地下水信息、水質(zhì)信息、供水信息、排水信息、圖像信息等等的信息采集、傳輸系統(tǒng)及相關(guān)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控中心環(huán)境的建設(shè)、建立水資源信息監(jiān)控平臺等。根據(jù)水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的需要，合理地布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，合理設(shè)置監(jiān)測站（點(diǎn)）、監(jiān)測井及觀測斷面，采用自動監(jiān)測儀器、數(shù)字影像和音頻采集以及人工巡測等方式獲取各類水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。對于自動采集儀器，其信息采集的頻率和測次應(yīng)能夠進(jìn)行程序和控制，并與通信傳輸系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測信息遠(yuǎn)程自動傳輸。經(jīng)過初步分析處理之后，存入系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫，提供給數(shù)據(jù)分析、信息服務(wù)、業(yè)務(wù)管理和決策支持、遠(yuǎn)程監(jiān)控等各項(xiàng)功能系統(tǒng)使用。

4.2 建立水資源信息服務(wù)平臺

基于WebGIS平臺，綜合運(yùn)用各種編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)的流域水資源信息服務(wù)，方便水資源管理者實(shí)時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)以電子地圖、文本、圖像、數(shù)字等各種方式快捷、靈活、直觀地獲取水文、氣象、水資源、水環(huán)境和相關(guān)水資源動態(tài)狀況的實(shí)時(shí)資料、歷史資料和分析成果。通過網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)、遙感、三維動態(tài)的技術(shù)表現(xiàn)方式，實(shí)現(xiàn)各種信息快速直觀地在線查詢服務(wù)。

4.3 建立業(yè)務(wù)管理平臺

水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要服務(wù)于水資源管理的各項(xiàng)日常業(yè)務(wù)處理。其中從業(yè)務(wù)類別方面區(qū)分，水資源業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)涵蓋取水許可管理、水資源費(fèi)征收使用管理、水資源論證管理、水功能區(qū)管理、計(jì)劃用水與節(jié)水管理、水源地管理、入河排污口管理、水資源調(diào)配管理，以及水資源信息統(tǒng)計(jì)管理及發(fā)布等，實(shí)現(xiàn)以上業(yè)務(wù)處理過程的電子化、網(wǎng)絡(luò)化，以提高業(yè)務(wù)人員工作效率，構(gòu)建協(xié)同工作的環(huán)境，逐步實(shí)現(xiàn)水資源的一體化管理。從功能角度而言，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)主要表現(xiàn)為是一個(gè)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)，服務(wù)于業(yè)務(wù)人員的日常操作處理。

4.4 建立水資源決策支持系統(tǒng)

綜合運(yùn)用COMGIS、計(jì)算機(jī)網(wǎng)纖通訊設(shè)施、數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫、知識庫、文本庫、GIS系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行平臺和設(shè)計(jì)開發(fā)工具等，建立C/S結(jié)構(gòu)的齊齊哈爾市水資源決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流域水資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)水資源評價(jià)、實(shí)時(shí)來水預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)需水預(yù)測，輔助進(jìn)行水資源的實(shí)時(shí)管理和實(shí)時(shí)調(diào)度，以提供流域水資源優(yōu)化配置、水庫實(shí)時(shí)調(diào)度和水資源保護(hù)等輔助決策方案。

4.5 建立水資源綜合數(shù)據(jù)庫

為實(shí)現(xiàn)齊齊哈爾市水資源信息的共享服務(wù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)平臺的水資源綜合數(shù)據(jù)庫，綜合存儲各種實(shí)時(shí)氣象、水情、旱情、供（用）水、水利工程運(yùn)行狀況等監(jiān)測信息，存儲實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)及水資源評價(jià)成果。

5 結(jié)論

齊齊哈爾市水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)必將為城市水資源管理從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變的新的治水思路，用水利信息化促進(jìn)水利現(xiàn)代化。在水利建設(shè)各項(xiàng)活動中更加重視對水資源的節(jié)約、保護(hù)和配置，堅(jiān)持科學(xué)治水的方針，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是高新技術(shù)對水資源管理的重要作用，不斷利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)水利行業(yè)提高水利的科技含量。為提高城市的水務(wù)管理能力，及時(shí)掌握各用水戶實(shí)時(shí)取用水量、污水排放量、各水源地蓄水量、來水量以及供用水預(yù)測、預(yù)報(bào)結(jié)果，以便及時(shí)作出科學(xué)決策，進(jìn)行水資源優(yōu)化調(diào)配提供技術(shù)支撐和工作平臺，促進(jìn)和保障水資源與社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]董偉，魏偉，姜志偉.山東黃河引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2009，7（4）：136-138.