討賴河水資源管理信息系統現狀及前景展望

劉開清

（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

討賴河流域屬黑河流域中西部子水系，發源于南部祁連山地，流域面積2.81萬km2，共6河3壩11條小河溝。討賴河是流域內最大河流，流經青海省祁連縣、甘肅省張掖市的肅南縣、嘉峪關市以及酒泉市的肅州區、金塔縣，主河道全長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。為加強討賴河流域水資源管理，1998年經省政府批準，成立了甘肅省第一個流域管理機構—甘肅省水利廳討賴河流域水資源管理局，在流域內行使水行政管理職能，統一管理討賴河流域甘肅省境內的水資源和河道，承擔著向流域內嘉峪關市、酒泉市肅州區、金塔縣、農墾邊灣農場和酒泉鋼鐵集團公司調配水資源的任務。

討賴河干流分水制度歷史悠久，現行分水制度是1984年修改版，現行的分水制度總體是“定時不定量”，其核心是“以時分水”，以地表水時長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，一岸兩側引水，南、北干渠設計引水流量均為20m3/s。南干渠全長14.6km，主要向嘉峪關市文殊灌區、酒泉市肅州區討南灌區、洪臨灌區農田及林草灌溉供水。北干渠全長17.23km，主要向嘉峪關市新城灌區、峪泉灌區、農墾邊灣農場、肅州區討北灌區、清水河灌區、金塔縣鴛鴦灌區農田及林草灌溉供水。在討賴河渠首以上11km，建有大草灘水庫的引水樞紐一座，引水渠總長8.9km，設計引水流量18m3/s，加大引水流量25m3/s，主要向大草灘水庫（酒鋼公司）調水（圖2）。

2 已建信息系統的基本情況

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化測報點，在流域內初步實現了水文信息測報雛形，提高了取水計量的科學化水平，為討賴河流域水資源的合理利用、科學調配水及安全引輸水提供了有力的手段和工具。

2.1 系統的主要任務及設備選型

該系統主要任務是對討賴河流域南北干渠的水位信息進行自動測報。測報系統選用西安秦川節水信息技術有限責任公司開發的SY-1智能水文數據記錄儀，根據不同水利條件，利用液位傳感器測流；利用現有的GSM公共網絡，通過無線控制信道進行傳輸，經移動業務中心完成存儲和輸轉功能，實現測報數據由測報點到管理中心的傳輸；測報中心配有太陽能電源,解決了設備停電不能正常工作的情況,使整個系統能夠全天24 h運行,基本上不受外界電力情況干擾。選用PC機,通過運行西安秦川節水信息技術有限責任公司開發的接口軟件即可實現水位、流量置入等功能,通過本鍵盤亦能完成對測站運行參數的設置和讀取。

2.2 系統的總體結構

圖1 討賴河分水時段示意圖

圖2 討賴河分水水系概化圖

圖3 水文信息自動化測報系統結構圖

表1 討賴河流域水文信息實測成果表

水文信息自動測報系統分為測報中心和測報終端兩部分，使用甘肅移動GSM無線數據采集網和綜合信息傳送網，采用SY-1智能水文數據記錄儀配置液位傳感器測報終端的方式，在各測報站點之間采用GSM專網形式，將數據傳到移動數據網絡服務器，采用SMS短信傳輸數據將數據傳到測報中心（圖3）。

2.3 系統設備配置

SY-1智能水文數據記錄儀1臺；液位傳感器1支；通信MODEM 1部（無線傳輸）；蓄電池1支；筆記本電腦或PC機一臺（或兩臺，根據需要選定）；選件：太陽能電源1套。

2.4 系統設備功能

系統設備的主要功能有：顯示及存儲液位傳感器及流速變送器測定的各瞬時水位、流速數值；根據液位傳感器及流速變送器測定的水位及流速數值，自動查算、顯示及存儲流量及水量，數據顯示按采樣周期刷新；自動篩選和存儲每日水位、流量特征值（當日最高、最低水位及出現時間，當日最大、最小流量及出現時間）；具備時段水量查詢和歷史特征值查詢功能；具備水位、電源電壓越限報警功能；利用GSM移動網絡，采用短信（SMS）與信息采集中心傳輸信息，所報信息自帶站點的地址碼和信息采集時刻標識；通過PSTN網絡有線數傳及GSM移動網絡無線數傳（GPRS）方式，執行信息采集中心指令傳輸信息，所傳信息自帶站點的地址碼和信息采集時刻標識；可人工設置參數，也可執行信息采集中心的指令修改參數；可執行信息采集中心“召測數據”指令，上傳當前未報的數據；可執行信息采集中心“立即采集數據”指令，立即激活、采集并上報數據；執行信息采集中心“查詢數據”(輸入查詢時段)指令上報查詢數據；可執行信息采集中心“校對時鐘”指令并具有自動休眠功能。

2.5 效用發揮情況

2.5.1 測報能力顯著提高

水文信息自動化測報系統集信息傳輸快捷、安全存儲、自動測報的高可靠信息化系統,為討賴河流域的水資源管理工作提供全面、及時、準確的數據基礎和支持平臺，既節省了人力,又減少了中間環節,提高了測報信息的可靠性和時效性；自動測報系統的另一大優勢是觀測信息的自動傳輸,水文測報周期為每1h一次,數據上報頻率為每日4次（表1）。可有效地解決傳統的測報信息傳輸周期長及時效差的問題。

2.5.2 符合落實最嚴格水資源管理制度的需要

節水型社會是水資源高效利用、經濟社會快速發展、人與自然和諧相處的社會,要求建立發達的信息機制,包括信息采集、管理和發布系統,及時向全社會發布用水信息,自動化測報系統符合這一要求。在全流域科學布置測報點,及時、準確測報流域水文信息的全過程,實時把握水文動態變化的“脈搏”,隨機分析影響水位變化的客觀因素,為管理者提供直觀、準確、及時的水位信息,并對防汛抗旱現象迅速做出反映,是流域和灌區管理工作的重要內容及基礎性技術工作,是倡導節約用水，提高水利用率,落實最嚴格水資源管理制度重要手段之一。

3 已建信息系統的分析及發展前景展望

3.1 信息系統分析

目前，自動測報系統已達到及時、快捷測報的管理要求，但是布設點太少，沒有形成網絡，不具有面代表性。不足之處在于：①各測報站與管理局、用水單位之間沒有局域網聯接,無法實現數據共享，各測報站點之間不能實時查詢最新的水位動態；②該測報系統仍沿用渠道流量-水位關系曲線，渠道測流誤差作為輸入性誤差難以有效避免；③流域管理機構在協調各行政區域用水分配糾紛時沒有有效的技術手段獲取精確的水量分配數據；④缺乏科學的水文預報方法；⑤缺乏流域內基本現狀調查數據；⑥缺乏對水工程運行現狀的實時監控技術手段；⑦缺乏地下水數值模擬與預測技術手段。

3.2 前景展望

在2011年中央一號文件提出的實行最嚴格的水資源管理制度的大背景下，推進討賴河流域信息化系統建設是落實最嚴格水資源管理制度的基礎措施之一。為此，在今后的工作中，在加快建設水文自動監測網絡步伐的同時，要進一步以信息技術為基礎，運用各種高新技術手段，建立各引水口水量監測系統，準確計量引水量，并配備高技術信息管理系統，傳輸和處理監測信息，做到實時監控、優化配置和科學調度水資源。首先要采用現代遙測、遙感等技術手段和歷史水文資料，通過數學模型對徑流來水進行預測；其次采用遙感影像對討賴河流域基本情況進行調查，為科學制定水權分配方案，協調各縣市的水資源配置提供可靠依據；第三，采用自動化采集技術實時、準確地對灌區渠道水位、流量、水庫雨情、水情、閘門流量進行自動測報；第四，采用現代先進的數值模擬與仿真技術，對流域盆地內的地下水資源進行分析與預測，為科學配水提供依據，最終實現信息采集存儲自動化，數據分析科學化，決策支持數字化，調度指揮現代化。通過水資源輔助決策、信息采集、地下水仿真，最終達到水資源的高效配置，保障流域內經濟社會的可持續發展。陜西水利

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