由於中國獨特的自然地理條件和復雜的水文水資源特征，中國的水資源問題更加復雜。盡管經過40至50年的大規模水利工程建設，各流域取得了巨大成就，但水資源短缺和汙染問題並未得到根本解決，且有日益嚴重的趨勢。為了更有效地解決或緩解“少水臟水”問題，有必要深入分析流域水循環規律和現狀條件下地表水與地下水的相互轉化關系，通過研究流域水資源實時監控管理的基本理論和技術方法，開發和建設流域水資源實時監控管理系統。 從而充分利用和挖掘現有水利工程的內在潛力和整體綜合優勢，保證流域水資源的合理開發和高效利用，有力支撐社會經濟的可持續發展。
2系統組成和技術關鍵
開發流域水資源實時監控管理系統的主要目的是以水利信息化推動水利現代化，以水利現代化保障水資源可持續利用，以水資源可持續利用支撐社會經濟可持續發展。該系統以水資源實時監控系統為基礎，以現代通信和計算機網絡系統為手段，以水資源優化調度和地表水、地下水、汙水處理與回用、海水(苦鹹水)及外調水的聯合高效利用為核心，以節約用水、防止汙染、提高水資源利用效率並最終實現水資源的可持續利用為目標，通過水資源信息的實時采集、傳輸和模型分析，及時提供水資源決策方案。快速給出方案實施後評價結果，確保水資源統壹、動態、科學管理，防洪興利、地表水與地下水、本地水與外調水、水質與水量、優質水與劣質水聯合調度管理，確保水資源、社會經濟、生態環境協調發展，支撐社會經濟可持續發展。
流域水資源實時監控管理系統是壹個動態交互式計算機輔助決策系統，由實時監測、實時評價、實時預報、實時管理、實時調度、決策咨詢、控制和後評價等子系統組成。它以可持續發展的思想為基礎，以現代水文水資源科學的相關理論為依據，運用現代先進的系統分析、人工智能、計算機、多媒體和網絡技術。通過相關專業模型的計算、分析、知識推理和判斷，為決策者提供流域水資源實時管理和調度方案，並允許決策者或專家根據自身的智慧、知識、經驗、偏好和決策風格進行定性分析和判斷，直接介入方案生成和評估的整個決策過程。
根據流域水文水資源和供水特點，基於流域目前面臨的水資源短缺和水環境惡化問題，研究開發了流域水資源實時監控管理系統。該系統的關鍵技術主要包括:
(1)水資源監測網絡的調整與完善、河流納汙能力及其環境容量的研究、水庫或水庫群運行規則和技術參數的校核與調整、洪水資源調控、汙水處理與回用及地下水人工回灌、汙水總量控制與生態環境需水量、防洪與興利統壹調度、地表水與地下水資源聯合利用與管理、水資源實時調度管理方案實施後的效益與風險分析及系統標準化。
(2)系統由龐大復雜的基礎數據庫、模型庫、結果庫、專業模型庫和知識庫組成。其特點是系統規模龐大，處理數據量大，模型運算復雜，數據傳輸接口多。如何實現信息存儲、處理和傳輸的專業化管理是壹個技術難點。流域內的水價政策和水權分配也是流域水資源合理開發、高效利用和實時統壹管理的關鍵。
(3)如何建立健全適應現代水資源管理要求的組織機構和高效精幹的執法隊伍，如何制定流域水資源管理的科學規章制度、相關政策法規，以保證流域水資源實時管理和調度方案的實施，指導流域水資源的開發、利用和保護。
3系統的主要功能
流域水資源實時監測管理系統的主要功能包括:實時監測、評價、預測和決策支持(實時預測、管理和調度)、控制和後評價。
3.1水資源實時監控
水資源實時監測主要包括水情、水質、旱情等信息。在現有監測站網的基礎上，建立和完善統壹的水資源(包括大氣降水、地表水、土壤水和地下水)動態監測(站點)網絡或監測系統(包括降雨、蒸發、徑流、水位、水質、水溫和含水率監測站)，以及采礦井取水和抽水能力監測網絡，並在監測網絡或系統之間交換所需的信息和數據。
(1)雨量觀測。目前主要的雨量觀測方法是普通自記和人工觀測。為了達到實時監測的目的，需要更新現有的觀測設備，裝配傾翻式雨量計並配備固態存儲器等。從而將雨量觀測模式更新為無人值守和有人值守的觀測模式，實現雨量信息的自動采集和傳輸。
(2)水位觀測。水位觀測分為地表水和地下水。地表水是指河流水位和水庫水位，地下水是指地下水位。
①對於橋上(或附近公路橋上)基本水位計的水位觀測，特別是高含沙量站，建議使用氣體介質超聲波水位計，然後通過有線或無線方式將水位信息傳輸到站房。
(2)對於山區河流的水位觀測，或斷面穩定、含沙量小的水位觀測，采用測井水位觀測，並裝配浮子或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸至測站。
(3)水庫站壹般都有自記井，僅用浮子式或壓力式水位計重新組裝，水位信息通過有線或無線方式傳輸到站房。
④目前地下水位監測主要分為人工測繩和自動監測兩種。自動監測儀主要通過固態存儲、電話網傳輸、手機網傳輸、無線傳輸等方式將實時監測數據傳輸到中心站。
總之，建議水位監測配備壹個結合雨量的水位雨量固態存儲器，以及具有記錄、傳輸、存儲、分析功能的自動監測系統，最終實現水位的遠程記錄和自動預報功能。
(3)流量測試:在各中心站配備不同類型的橋梁測量車和先進的儀器設備，進行橋梁測量和周邊地區的巡測；纜道和測船站，對現有設施設備進行升級改造，實現水文纜道的程控自動化。配備機動船和先進的測試儀器設備，全面提高測流精度，充分滿足防汛抗旱和水資源統壹調配的需要。對水庫站現有水文纜道進行維修改造，實現水文纜道的程控自動化，保證流量測驗的精度要求。
(4)取水口及灌區流量觀測:水庫取水口分為明渠和管道兩種，水位主要采用超聲波自記水位計。流量測試分不同情況，選擇合適的流量測量設備。灌區水位觀測主要采用超聲波自記水位計等。，流量用不規則電波流速儀標定，徑流用水位流量關系線計算。
(5)實時觀察井的抽水能力:目前只有部分井安裝了水表，大部分井沒有安裝水表。為了準確獲取地下水實際開采量的數據，掌握準確的地下水開采量，需要有步驟或有重點地在地下采水井上安裝水表。
(6)水質實時監測:水汙染具有理化成分復雜、多樣性和覆蓋面廣的特點，不僅受汙染源大小和數量的影響，還受汛期洪水和降雨的影響。由於多種因素綜合作用的結果，水質參數在成分和時空上的變化非常復雜。傳統的人工現場水樣采集和檢測方法周期長，難以及時準確地反映水質變化的性質和過程，無法對水資源的開發、利用和保護進行有效監控和科學管理。水質實時監測是利用水質自動監測儀器、遠程傳輸設備、在線監測和數據處理軟件，實現對水質參數的連續采集、分析和存儲，並在監測指標超過汙染標準時發出報警並做出汙染類型分析。
(7)土壤墑情實時監測:大中型灌區土壤墑情實時監測主要是為適時適度節水高效灌溉提供信息支持。並在條件允許的情況下，探討了利用遙感技術實時(中小尺度)預測土壤墑情的可能性，即利用實時遙感信息，根據大中型灌區土壤墑情實時監測數據，通過與遙感解譯模型的連接耦合計算，實時提供全流域不同灌區的土壤墑情，為流域節水高效農業的健康發展提供可靠依據。
3.2水資源實時評價
水資源實時評價主要是指對前期水資源的數量、質量和時空分布特征，以及水資源的開發利用情況進行實時分析和評價，以確定水資源的狀況和存在的問題。
(1)水資源量實時評價:根據降雨量、河流徑流量、地下水位等實時監測數據，通過與歷史同期的對比分析，確定和評價水資源量及豐枯情況。
(2)水資源質量實時評價:根據河流、水庫、渡槽水質實時觀測和地下水水質實時監測數據，通過與歷史同期對比分析，確定地表水和地下水的水質狀況和汙染情況。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)水資源開發利用實時評價:通過取水口、礦機井抽水能力、地下水位等實時監測數據，實時評價供用水情況，實時分析評價各類水利工程供水量、不同行業實際用水量、供水結構、節水水平、水資源開發利用程度及當地水資源進壹步開發潛力，實時劃定地下水開采潛力區、采補平衡區和超采區。
3.3水資源實時預測
水資源實時預報主要包括來水預報和需水量預報兩部分，來水預報又分為水量預報和水質預報。水資源預測包括地表水資源預測和地下水資源預測。地表水資源預報可細分為本地水和外部水(包括引水)預報，也可分為汛期徑流預報和枯水期(非汛期)徑流預報。需水量預測分為工業、農業、生活和生態環境需水量預測。
河流徑流實時預報(1)。根據河流徑流的形成機理和產流規律，將河流徑流實時預報分為汛期徑流實時預報和枯水期徑流實時預報兩種類型。汛期產匯流機制主要是超滲滿蓄模型和超滲滿蓄綜合模型。枯水期徑流主要遵循流域退水規律。因此，汛期徑流實時預報模型不同於枯水期徑流實時預報模型，需要建立預報模型分別對汛期和枯水期徑流進行預報。
(2)地下水資源實時預測。首先分析了地下水的形成規律、補給、徑流和排泄條件以及地下水的賦存規律。然後根據抽水試驗確定含水層參數分區，利用試驗數據和長期觀測數據確定相關水文地質參數。最後，采用平衡法或數學模擬模型法對地下水資源、可開采量和地下水動態分布進行分析和預測。
(3)實時水質預報。利用實時水質監測和汙染物排放信息，通過建立的實時水質預測模型，實時預測地下水和地表水的水質狀況、汙染物種類、汙染範圍和汙染程度，及時提供水資源汙染狀況信息。
(4)實時需水量預測。根據需水預測的要求，將需水類別分為生活、工業、農業和生態環境四個壹級類別，每個壹級類別又可進壹步分為若幹二級類別和三級類別。根據具體情況和需要，可以細分為四類。根據上述分類方法，很容易將相關的需水項目組合起來，得到需水過程。
3.4水資源實時決策支持
水資源實時決策包括實時預測、水資源實時管理和調度以及決策咨詢。
(1)實時水資源預報。水資源的實時預測，特別是徑流預測和汛期需水量預測，由於受諸多不確定因素的影響較大，難以準確預測。因此，有必要向專家咨詢，吸收和借鑒該領域專家的知識和經驗，以便更準確地預測和確定未來的湧水量和需水量過程。
(2)水資源實時管理。以水資源實時評價和實時預測的結果為基礎，通過水資源實時管理模型的計算，結合該領域專家或決策者積累的知識、經驗和偏好，分水協議和水價政策的經濟調節功能等。最終提出水資源實時管理方案，為水資源的合理開發、利用和保護提供決策依據，為水行政主管部門科學行使監督管理職能提供支持，確保水資源的可持續利用。
(3)水資源實時優化調度。通過前期制定的年度水資源管理計劃，確定水資源優化調度的規則和依據；根據各時期水資源的豐枯和汙染情況，通過建立水資源優化調度模型，確定水資源實時調度方案。
(4)水資源決策咨詢。決策咨詢是指對各種實時的、歷史的和預測的、管理的、調度的信息進行重組和處理，為討論和分析水資源豐歉和汙染的情況，最終確定水資源實時管理和調度方案提供綜合支持。根據利用實時水資源管理模型和調度模型確定的壹些管理和調度方案，以及每個方案的綜合效益分析結果，領導決策者和領域專家通過綜合分析、比較、咨詢和討論，選擇壹個方案並付諸實施。如果認為有必要進壹步制定新的計劃，將通過實時水資源管理和調度系統計算並提出新的管理和調度計劃，供決策者比較和選擇新舊計劃。
總之，在面臨重大水資源決策時，決策咨詢機制非常重要。利益沖突各方可以根據提供的各種方案，包括實時水資源預報方案、實時管理方案和實時調度方案，分析各自的優劣，協商確定壹個各方都能接受的方案。
3.5遠程自動控制
控制可分為手動控制、自動控制、半自動控制等。，主要是為了控制重要的取水口、采礦井和導流閘門。根據需要和可能，有重點、有選擇地建立壹些遠程自動控制系統是必要的，也是今後的壹個發展方向。
3.6監測管理的後評價
為了不斷改進和完善系統的功能，有必要對系統的關鍵功能進行後評估。主要內容包括:評價水資源實時調度管理方案的合理性、實施效果、準確性和可控性，重點分析導致調度管理方案不合理、效益差、預報不準確的原因。
最後，對部分相關內容和功能模塊進行整合，最終建立了壹套較為完整的基於GIS的水資源實時監控管理系統，並投入試運行；通過系統的試運行，不斷修改完善，最終正式交付使用，可以保證系統穩定運行。
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