丁尚起 李時博 樊彥文

0 引言

地下水是復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的一個敏感的組成因子,過量開采地下水,會造成地下水水位下降、地面沉降、海水入侵、水質(zhì)惡化等一系列環(huán)境地質(zhì)問題[1];同時,地下水又是一種寶貴的基礎(chǔ)性資源,人類社會的可持續(xù)發(fā)展離不開包括地下水資源在內(nèi)的資源承載力的提高[2]。天津市塘沽是21世紀(jì)國家重點(diǎn)建設(shè)的濱海新區(qū)中心區(qū),人均占有水資源量不足全國人均水資源量的1/17。因此,必須深入研究地下水資源優(yōu)化配置方法,解決在保護(hù)地質(zhì)環(huán)境前提下,進(jìn)一步提高地下水資源承載力的問題。

作者采用了GIS,.NET等技術(shù)開發(fā)了塘沽地下水資源管理系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的實(shí)施,可以實(shí)時直觀地了解地下水資源的各種數(shù)據(jù),可以進(jìn)一步對地下水資源進(jìn)行優(yōu)化配置,對塘沽社會經(jīng)濟(jì)與地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

1 總體結(jié)構(gòu)

按照業(yè)務(wù)要求和功能要求,系統(tǒng)采用了C/S體系結(jié)構(gòu);根據(jù)多層體系結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計思想,將系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)層、中間層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層4個層次。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)層包括地理空間數(shù)據(jù)庫、靜態(tài)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫三個部分,分別存儲基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)和實(shí)時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層之間設(shè)有中間層,包括數(shù)據(jù)庫引擎和空間數(shù)據(jù)引擎兩個部分,以實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)之間的快速匹配和查詢。業(yè)務(wù)層采用軟件組件的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能。應(yīng)用層可以通過客戶端操作界面實(shí)現(xiàn)對地下水資源信息的管理、查詢、分析和展示等應(yīng)用操作。

2 主要功能

2.1 資料管理

該部分實(shí)現(xiàn)地下水資料和系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理功能,具體包括文檔管理、數(shù)據(jù)管理、圖形管理、系統(tǒng)管理和打印輸出5個功能模塊。

2.2 單井查詢

該部分實(shí)現(xiàn)對單個機(jī)井的基本情況、水位、水量、水質(zhì)、結(jié)構(gòu)與地層、文檔等進(jìn)行查詢?yōu)g覽的功能。對水位信息進(jìn)行查詢時,可以采用數(shù)據(jù)表格和水位歷時曲線兩種表現(xiàn)方式,如圖2所示。

2.3 統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析包括水文地質(zhì)條件分析、機(jī)井運(yùn)行狀態(tài)分析、區(qū)域水位變幅分析、地下水水量統(tǒng)計分析和地下水水質(zhì)統(tǒng)計分析5個功能模塊。

2.4 三維展示

建立地表、地層、含水組、機(jī)井、水位等地物的三維模型和附屬信息模型,采用剖切、漫游和歷時漸變等方式,對三維模型及其附屬信息進(jìn)行形象直觀的展示。

2.5 輔助決策

建立輔助決策模型,通過對水位、水質(zhì)、開采強(qiáng)度、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)等的綜合分析計算,實(shí)現(xiàn)成井位置和開采量的輔助決策功能。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

1)按照設(shè)定的時間周期,與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作,實(shí)現(xiàn)了地下水動態(tài)數(shù)據(jù)的自動檢測功能,提高了數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的實(shí)時性;2)采用人工數(shù)據(jù)備份和自動數(shù)據(jù)備份相結(jié)合,以及SMS實(shí)時通知備份信息的模式,確保數(shù)據(jù)存儲安全可靠;3)使用獨(dú)立的等值線生成算法,避免了對Surfer等第三方軟件的過度依賴,有利于軟件模塊的重用和系統(tǒng)升級開發(fā)。

4 結(jié)語

塘沽地下水資源管理系統(tǒng)是一個集GIS,.NET和3D等技術(shù)于一體,具有自動檢測、數(shù)據(jù)安全、技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)的綜合性信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對地下水資源相關(guān)文檔、數(shù)據(jù)、圖形的管理、查詢、分析以及輔助決策和三維展示功能。該系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

[1] 楊 旭,黃家柱,許建軍,等.基于組件式GIS的地下水動態(tài)管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].地理與地理信息科學(xué),2004,20(1):47-50.

[2] 戴長雷,遲寶明,高淑琴,等.基于GIS的地下水信息管理系統(tǒng)分析[J].世界地質(zhì),2004,23(2):158-161.