摘要：根據我國流域水文水資源特點和供用水特徵，基於目前流域所面臨的水資源短缺和汙染問題，需要研究和開發流域水資源實時監控管理系統。其重點應放在現有監測站點的調整與完善，水庫執行規則、技術引數的校核與調整，洪水資源調控與地下水人工回灌，汙水處理回用與生態環境需水量，防洪與興利統一排程，地表水與地下水資源聯合運用管理等技術研究，以及水資源實時排程管理方案付諸實施後效益與風險分析、系統的標準化等方面。
關鍵詞：水資源實時監測實**價實時預報實時管理實時排程
1概況由於我國獨特的自然地理條件和複雜的水文水資源特點，決定了我國的水資源問題比較複雜，雖然各流域經過
四、五十年大規模的水利工程建設，取得了巨大成就，但水資源短缺和汙染問題，不僅沒有得到根本性的解決，還有日益嚴峻的趨勢。為了更有效地解決或緩解所面臨的「水少、水髒」問題，需要深入地分析現狀下墊面條件下的流域水迴圈規律和地表水與地下水之間的相互轉化關係，通過研究流域水資源實時監控管理的基礎理論和技術方法，開發和建設流域水資源實時監控管理系統，以充分利用和挖掘現有水利工程的內部潛力與整體綜合優勢，確保流域水資源的合理開發和高效利用，有力地支援社會經濟的可持續發展。
2系統的構成與技術關鍵
研製流域水資源實時監控管理系統的主要目的是，以水利資訊化促進水利現代化，以水利現代化保障水資源的可持續利用，並以水資源的可持續利用來支撐社會經濟的可持續發展。該系統是以水資源實時監測系統為基礎，以現代通訊和計算機網路系統為手段，以水資源優化排程和地表水、地下水、汙水處理回用、海水（微鹹水）及外調水的聯合高效利用為核心，追求節水、防汙、提高水資源利用效率和最終實現水資源的可持續利用為目標，通過水資源資訊的實時採集、傳輸、模型分析，及時提供水資源決策方案，並快速給出方案實施情況的後評估結果等，以確保實現水資源的統
一、動態和科學管理，做到防洪與興利、地表水與地下水、當地水與外調水、水質與水量、優質水與劣質水之間聯合排程與管理，確保水資源與社會經濟、生態環境之間的協調發展，以支撐社會經濟的可持續發展。
流域水資源實時監控管理系統是一種動態的互動式計算機輔助決策系統，由水資源實時監測、實**價、實時預報、實時管理、實時排程、決策會商、控制和後評估子系統所組成，是基於可持續發展的思想，根據現代水文水資源科學的有關理論，利用當代先進的系統分析、人工智慧、計算機、多**及網路等技術，通過有關專業模型計算、分析和知識推理、判斷等，為決策者提供流域水資源實時管理、排程方案，並允許決策者或專家根據自己的智慧型、知識、經驗、偏好和決策風格等進行定性分析與判斷，直接干預方案生成及評價整個決策過程。
根據流域水文水資源特點和供用水特徵，基於目前流域所面臨的水資源短缺和水環境惡化問題，研究和開發流域水資源實時監控管理系統。該系統的技術關鍵主要包括：
（1）水資源監測網的調整和完善，河流納汙能力及其環境容量，水庫或水庫群執行規則、技術引數的校核與調整，洪水資源調控、汙水處理回用與地下水人工回灌，汙水總量控制與生態環境需水量，防洪與興利統一排程，地表水與地下水資源聯合運用管理等研究，以及水資源實時排程管理方案付諸實施後效益與風險分析、系統的標準化等。
（2）該系統由龐大而複雜的基礎資料庫、模型資料庫、結果資料庫、專業模型庫和知識庫等組成。其特點是系統規模龐大、處理的資料資訊量大，模型運算複雜以及資料傳輸介面多，如何實現資訊儲存、加工、傳輸的專業化管理，是乙個技術難點。流域的水價政策及水權分配問題，也是影響流域水資源合理開發和高效利用以及實時、統一管理的關鍵。
（3）如何建立和完善與現代水資源管理要求相適應的組織機構和高效、精幹的執法隊伍，以及如何制定科學的流域水資源管理規章制度、有關政策和法規條例等，以保障流域水資源實時管理、排程方案的付諸實施，指導流域水資源開發利用和保護。
3系統的主要功能
流域水資源實時監控管理系統的主要功能包括：水資源（及水質）的實時監測、評價、預報和決策支援（實時預報、管理及排程）以及控制、後評估等（如圖1）。
圖1 流域水資源實時監控管理系統的功能框圖
3.1水資源實時監測
水資源實時監測內容主要包括水情、水質、旱情以及其他資訊等。在現有監測站網的基礎上，建立和完善統一的水資源（包括大氣降水、地表水、土壤水與地下水）動態監測（站點）網或監測系統（包括雨量、蒸發、徑流、水位、水質、水溫、墒情等監測站點），以及各取水口取水量、開採機井抽水量等監測網，各監測網或系統之間互通有無、資料共享，為水資源的合理開發、高效利用和有效保護及時快速、準確地提供完備的實時監測資料資料。
（1）雨量觀測。目前採用的雨量觀測手段主要是普通自記和人工觀測，為了達到實時監測的目的，需要適時更新現有的觀測裝置，裝配翻斗式雨量計並配備固態儲存器等，使雨量觀測工作方式更新為無人值守，有人看護的觀測方式，實現雨量資訊的自動採集及傳遞。
（2）水位觀測。水位觀測分為地表水和地下水兩種，地表水多指河流水位和水庫水位等，而地下水就單指地下水位。
①對於基本水尺在橋梁上（或附近有公路橋）的水位觀測，特別是含沙量較大的站，建議採用氣介質超聲波水位計，再採用有線或無線方式將水位資訊傳輸到站房。
②對於山區性河流，或斷面穩定，含沙量較小的水位觀測，採用測井式水位觀測，裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位資訊傳輸到站房。
③水庫站一般有自記井，只對其重新裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位資訊傳輸到站房
④地下水位監測目前主要分為手工測繩和自動監測儀兩種。自動監測儀主要通過固態儲存、**網傳輸、手機網傳輸和電台傳輸等方式將實時監測到的資料傳輸到中心站。
總之，水位監測，建議均裝配與雨量結合的水位雨量固態儲存器，裝配具有記錄、傳輸、儲存、分析等功能的自動監測系統，最終實現水位遙測自記，自動測報等功能。
（3）流量測驗：在各中心站配備不同形式的橋測車及先進的儀器裝置，開展橋測及周圍地區的巡測；纜道及船測站，對現有設施裝置進行更新改造，實現水文纜道程式控制自動化，配備機船，配備先進的測驗儀器裝置，全面提高流量測驗的精度，充分滿足防汛、抗旱和水資源統一調配的需要。對水庫站現有的水文纜道進行維修、改造，實現水文纜道的程式控制自動化，保證流量測驗的精度要求。
（4）取水口及灌區流量觀測：對水庫各取水口分明渠和管道兩種，水位主要採用超聲波自記水位計，流量測驗分不同情況，選擇適用的測流裝置。而灌區的水位觀測主要採用超聲波自記水位計等，流量採取不定期電波流速儀率定方式，用水位～流量關係線推求徑流量。
（5）機井開採量實時觀測：地下水開採機井抽水量的觀測，目前一般只有一些機井安裝了水表，大部分機井均未安裝水表。為了能準確取得地下水實際開採量的資料，掌握準確的地下水開採量，需要逐步或有重點地在地下水開採機井上安裝水表。
（6）水質實時監測：水質汙染具有理化成分複雜、多樣和點多面廣的特點，不僅受汙染源的大小和數量影響，而且還受汛期洪水、降雨的影響。由於多種因素導致的綜合結果，水質引數在成分和時空上的變化非常複雜。
傳統的人工現場水樣採集、化驗方式週期太長，難以及時、準確地反映水質變化的性質和過程，所以水資源的開發利用和保護等工作得不到有效監控與科學的管理。水質實時監測就是採用水質自動監測儀器、遠端傳輸裝置、**監控和資料處理軟體，實現對水質引數的連續採集、分析、儲存，並在監測指標超過汙染標準時，發出警報，做出汙染型別分析等。
（7）墒情實時監測：主要針對大中型灌區的土壤墒情進行實時監測，為適時、適量的節水高效灌溉提供資訊支援。並在條件許可的情況下，**利用遙感技術實時預報土壤墒情（中小尺度上）的可能性，即利用實時遙感資訊，根據大中型灌區土壤墒情的實時監測資料，通過與遙感解譯模型進行聯接和耦合計算，實時提供整個流域不同灌區的土壤墒情，為流域節水高效農業的健康發展提供可靠的依據。
3.2 水資源實**價
水資源實**價主要是指在時段初對上一時段的水資源數量、質量及其時空分布特徵，以及水資源開發利用狀況等進行實時分析和評價，確定水資源及其開發利用形勢和存在的問題等。
（1）水資源數量實**價：根據雨量、河川徑流、地下水位等實時監測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定和評價水資源數量及豐枯形勢等。
（2）水資源質量實**價：根據實測的河流、水庫、引水渠的水質實時觀測和地下水質實時監測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定地表水和地下水的水質狀況及汙染態勢。其主要評價內容包括：
汙染程度、範圍及主要汙染物，水資源質量，重要河流汙染負荷及削減量等。
（3）水資源開發利用實**價：通過對各取水口取水量、開採機井抽水量和地下水位等實時監測資料，對供用水量進行實**價，通過與歷史同期的對比分析，實時分析和評價各種水利工程的供水量、不同行業的實際用水量，供用水結構、節水水平，水資源開發利用程度以及當地水資源進一步開發潛力，並實時圈定地下水的開採潛力區、採補平衡區和超採區等。
3.3 水資源實時預報
水資源實時預報主要包括來水預報和需水預報兩部分，來水預報又分為水量預報和水質預報。水量預報包括地表水資源量預報和地下水資源量預報，地表水資源量預報既可細分為當地水和外來水（包括引調水）預報，又可分為汛期徑流預報和枯季（非汛期）徑流預報。需水預報分為工業、農業、生活和生態環境需水量預報。
（1）河川徑流量實時預報。根據河川徑流的形成機理和產流規律，將河川徑流量實時預報分為汛期徑流實時預報和枯季徑流實時預報兩種。汛期產匯流機制主要是超滲產流和蓄滿產流、超滲與蓄滿綜合產流模式：
而枯季徑流主要是遵循流域的退水規律。因此，汛期徑流實時預報模型與枯季徑流實時預報模型是不同的，需要分別建立預報模型對汛期徑流量和枯季徑流量進行實時預報。
（2）地下水資源量實時預報。首先分析地下水的形成規律和補給、徑流、排洩條件，以及地下水的賦存規律；然後根據抽水試驗等確定含水層的引數分割槽，並利用試驗資料和長觀資料確定有關水文地質引數；最後利用均衡法或數學模擬模型法，分析和預報地下水資源量、可開採量及地下水動態分布。
（3）水質實時預報。利用獲得的實時水質監測和汙染物排放量等資訊，通過所建立的水質實時預報模型，實時預報地下水與地表水水質狀況、汙染物型別、汙染範圍及汙染程度，及時提供水資源汙染態勢等資訊。
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