宋虹兵

（塔里木河流域管理局，新疆 塔里木 841000）

開都-孔雀河流域水量監(jiān)測方案設計

宋虹兵

（塔里木河流域管理局，新疆 塔里木 841000）

文章對開都—孔雀河流域水量監(jiān)測方案進行了詳細的介紹。通過對開都—孔雀河24個重要引（退）水口實施水量監(jiān)測，能夠實現開都—孔雀河用水總量控制90%的目標，加強了水資源的統一調度，提高了流域管理效率。

開都—孔雀河；水量監(jiān)測；方案

1 流域概況

開都—孔雀河流域位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州境內，地處塔里木盆地東北部、塔克拉瑪干沙漠東北緣，該流域國民生產總值占巴音郭楞蒙古自治州（以下簡稱巴州）的80%以上，養(yǎng)育著流域內6縣（市）及兵團第二師約100萬各族兒女，是巴州國民經濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護的重要區(qū)域。流域總面積為7.70萬km2，主要由開都河、博斯騰湖、孔雀河和諸小河流水系組成，水資源總量44.07億m2（地表水42.01億m2，地下水2.06億m2）。

開都河發(fā)源于天山南麓中部的依連哈比爾尕山，全長560km，最終流入博斯騰湖，多年平均年徑流量35.18億m2；黃水溝、清水河、烏拉斯臺河、泉水溝、哈哈仁郭楞溝、莫呼查汗溝、烏什塔拉河、曲惠溝等諸小河也是博斯騰湖入湖水源，多年平均年徑流量6.2億m2。

博斯騰湖位于焉耆盆地東南部，是我國最大的的內陸淡水湖，湖面高程1047.5m時水域面積約1100km2，庫容約80億m2。據有歷史數據記錄以來最高水位1049.39m（2002年），最低水位1044.81m（1986年）。湖水礦化度最高值1.6～2.02g/L（1986年），最低值1.17g/L（2003年）。

孔雀河源于博斯騰湖，流經庫爾勒市、尉犁縣和若羌縣，其尾閭為羅布泊，河流全長942km，多年平均年徑流量為13.34億m3。自博斯騰湖揚水站投產運行后，孔雀河出流受人為控制。

2 水量調度監(jiān)測現狀

目前，開都—孔雀河流域重要引（退）水口共有24處?，F已有自動水位監(jiān)測站點5處，還需在重要引（退）水口等新建水位監(jiān)測站點19處。如表1所示。

2.1 全球氣候變化加劇了水資源的不確定性

開都河是一條由冰雪融水和降水補給為主的河流，受全球氣候變化影響，水文情勢波動增大，水資源不確定性增強。最大年（2002年）和最小年（1986年）年徑流量變化相差2.3倍。2012年開都河全年來水量約為31.56億m3，比2009年、2010年和2011年分別減少15%、25%和20%，甚至比多年平均值（35.31億m3）還偏少7.3%，是1996年以來山區(qū)來水最少年份。山區(qū)來水的波動性和不確定性增加了流域水資源管理的難度。

博斯騰湖水位在過去10年出現了持續(xù)下降態(tài)勢，由2002年的1049.39m（過去50年最高水位）下降到2012年的1045.06m，10年下降了4.33m，接近《巴音郭楞蒙古自治州博斯騰湖流域水環(huán)境保護及污染防治條例》規(guī)定的最低控制水位1045.00m。

表1 塔里木河流域開—孔河重要引（退）口統計表

2.2 博斯騰湖入湖水量呈減少態(tài)勢

在過去的10年，開都河入博斯騰湖水量由2002年的44.90億m3減至2012年的19.87億m3，接近1990年以來的最低值。博斯騰湖入湖水源除開都河外，還包括黃水溝、清水河、烏拉斯臺河、泉水溝、哈哈仁郭楞溝、莫呼查汗溝、烏什塔拉河、曲惠溝等諸小河流，年均徑流量約6.2億m3。由于農業(yè)灌溉面積及人工育葦面積擴大，耗水量也不斷增加，2010～2012年除烏拉斯臺河有少量冬閑水，黃水溝和清水河在大洪水期間有入湖水量外，其它河流已沒有水量入湖。伴隨著博斯騰湖水位下降，湖水礦化度又開始出現升高態(tài)勢，由2003年的1.17g/L升高到2012年的1.5g/L，表現出向微咸水湖轉變的趨勢，已影響博斯騰湖漁業(yè)、葦業(yè)和旅游等發(fā)展，直接威脅到整個流域的經濟社會發(fā)展和生態(tài)安全。

2.3 水量調度監(jiān)測手段落后

塔里木河流域近期綜合治理已暴露出部門、專業(yè)和地區(qū)間信息傳遞不及時，監(jiān)測和監(jiān)控手段和信息化程度相對落后，信息反饋不及時。水量調度監(jiān)測沒有統一的規(guī)劃、統一的協調和監(jiān)管，影響了行政決策效率，難以實施有效的水量統一調度。

3 流域水量調度監(jiān)測項目實施的必要性

3.1 落實“三條紅線”控制指標，實施最嚴格水資源管理的必然要求

根據自治區(qū)人民政府《關于實行最嚴格水資源管理制度落實“三條紅線”控制指標的通知》（新政函〔2013〕111號）精神，盡快完成開都—孔雀河流域地表水及地下水的用水總量指標分解工作。按照總量控制、以水定地的原則，合理確定發(fā)展規(guī)模；加強水量統一調度。

3.2 適應流域管理新體制，提升塔里木河流域管理信息化水平的需要

信息化是塔里木河流域管理能力建設的重要任務之一。開都—孔雀河作為塔里木河流域重要源流之一，迫切需要建立水量調度監(jiān)測系統，增強相關管理信息的時效性、準確性和直觀性。實現信息在各部門間的快速交換與共享，提高協同工作效率，并利用實時信息和數學模型等進行綜合分析，有助于做出科學合理的決策。

3.3 提高流域綜合管理效率的基本要求

塔里木河流域近期綜合治理實施以來，已經積累了大量的本底數據資源，這些歷史數據資源及后續(xù)監(jiān)測和管理產生的信息資源都將成為寶貴的信息基礎，充分發(fā)揮其綜合利用效益，需建設可靠的信息傳輸與共享平臺，將分散在各部門的信息進行有效地整合，形成統一集中的數據資源，保證數據的時效性和一致性，為數據資源挖掘利用、發(fā)揮流域綜合管理效率作好鋪墊。

3.4 行使社會管理職能和公共服務的重要基礎

通過加強信息化管理能力建設，不僅可推進依法行政、政務公開，而且還可規(guī)范行政許可程序，并接受社會公眾的監(jiān)督，創(chuàng)新管理模式。另外，通過信息化手段為公眾提供信息服務，吸引公眾參與，有利于打造政府良好形象，有效履行公共服務職能。

4 建設目標

補充完善塔里木河流域開都—孔雀河水位監(jiān)測站網。以現有水位監(jiān)測站網為骨干，在重要引水口等新建水位監(jiān)測站點19處，使流域內重要引水口上水位監(jiān)測點數量有所增加、布局局合理、整體功能有所加強，更好地滿足流域水量統一調度管理。

建設塔里木河流域開都—孔雀河水量信息服務系統，完善開都—孔雀河水調分中中心，提高塔里木河流域水量調度管理水平。

5 建設方案

5.1 水位監(jiān)測站點

為做好與已建水位監(jiān)測站網的集成，根據工程項目所在地實際環(huán)境情況，此次新建水位監(jiān)測站點采用雷達水位計，傳輸方式采用GPRS傳輸。

（1）系統結構。

利用遙測終端機（RTU）控制雷達水位傳感器采集水位數據，并存儲和處理后，通過GPRS發(fā)送至接收端。水位遙測站主要由雷達水位計、終端機（RTU）（含GPRS通信模塊）、太陽能電池、蓄電池等組成。接收收端主要負責將遙測站傳輸來的數據進行接收處理后通過網絡寫寫入數據庫。如圖1所示。

（2）組網設計和數據流程。

組網設計以數據采集設備的數據采集、傳輸、處理為主線，GPRS數據傳輸設計的重要條件是依附于中心站的選取，本系統中心站為塔里木河流域巴音郭楞管理局水調分中心。數據的傳輸特點主要以多點（水位采集點）對單點（中心站）的形式出現，，如圖1所示。

數據的采集發(fā)送主要通過RTU中的數據采集模塊來完成，并進行編碼處理。數據經編碼后調制,以超短坡形式發(fā)送出去,數傳儀接收超短坡信號,經處理轉換成RRS-485/232信號,再由GPRS模塊進行數據傳送。數據的傳輸是經過移動的網關送到移動服務器上，通過租用專線將數據傳送到水調分中心的的數據服務器，通過數據接收軟件接收數據并解碼存儲。數據處理軟件負責數據的處理，根據基值計算水位、流量并存儲進數據庫。

圖1 系統結構示意圖

數據經過數據采集發(fā)送，數據經GPRS網絡傳輸，數據接收，數據處理幾個過程。如圖2所示。

圖2 水位數據流程圖

（3）遙測站供電系統設計方案。

pH：取絞碎均勻的魚肉樣品5 g于錐形瓶中，加入45 g蒸餾水，充分混勻靜止30 min，取上清液測定[14]。

由于水文站點無供電，為確保水位流量數據暢通，現地水位監(jiān)測設備擬采用太陽能供電系統。。

太陽能電池供電系統如圖3所示。

圖3 水位計、終端機電源框圖

根據各設備日耗電量和太陽能電池的輸出電壓、設備各種狀態(tài)的耗電量的日耗電量、平均日照時數、估計最多連續(xù)無日照天數選擇太陽能電池的功率和蓄電池容量。本方案選定14AH的免維護電池和20W太陽能電池。其依據是，根據新疆有關資料統計的月平均日照時間。蓄電池的容量按照連續(xù)陰天10天計算，考慮蓄電池30%余量，以及各設備日耗電量計算得出。

為避免蓄電池過充電，蓄電池和太陽能板之間應加裝太陽能電池充電控制器，穩(wěn)壓裝置的輸出應為15V。

（4）水位流量關系的率定。本案擬對19個斷面水位流量關系進行率定。對于水位流量關系是單一線的斷面，關系曲線的率定需要30次以上的實測流量（常測法或精測法）；對于水位流量關系是多線條的斷面，關系曲線的率定需要30次以上的實測流量（常測法或精測法）。

單一線的率定延長，高水不大于水位變幅的20%，低水應小于10%；多線條的曲線率定，線條少于6條時，每條線上宜有10個以上測點，線條多于6條時，每條線上宜有5～10個測點。

關系線為單一線或經單值化處理后的單一線，都應做三項檢驗（即符號檢驗、適線檢驗、偏離檢驗），檢驗結果滿足《水文資料整編規(guī)范》要求時，證明率定的曲線合理，否則應重新修訂曲線，再度進行檢驗。

（5）與已建系統的集成。

對于本次新建的19座水情站點的信息，建議按照水文遙測規(guī)范要求納入到原有水文遙測信息站網數據庫中。

5.2 水量調度綜合信息應用系統

基于GIS平臺實現各類基礎信息、水量調度輔助信息、調度方案指標與運行實況信息等的快速便捷查詢與直觀清晰顯示，對主要斷面的小流量實現分級預警。對于其中具有空間屬性的信息，可以在電子地圖上進行定位表達。

（1）基礎信息查詢。系統充分利用GIS平臺高性能的空間信息可視化、查詢、編輯等功能，按照水調人員工作要求，以簡潔鮮明的方式將各類水量調度信息、分析計算結果、水量調度運行實況等顯示在顯示終端上，為會商決策、調度作業(yè)提供信息服務。

（2）引（退）水信息查詢、統計。實現對開都—孔雀河流域重要引（退）水口采集的實際引水情況查詢及對比分析。

（3）用水計劃、需水信息查詢。將各單位上報的用水計劃信息統計并顯示；以表格和曲線方式展示各單位在選擇時段（旬、月、年）范圍內的需水量數據，并與上報用水計劃的需水量、調度實施方案的分配水量、實際引水量之間進行對比分析。

（4）水調方案查詢。以表格方式展示選擇時段周、旬、月、年、跨年等水調方案信息。

（5）預警信息處理。系統采用主動預警，實現實時監(jiān)測數據預警、預測數據預警及計算誤差預警。實現對預警信息的查詢、統計。

（6）短信平臺。將采集的重要引（退）水口水情信息及預警信息以短信的方式發(fā)送給主要業(yè)務人員及領導。

（7）移動查詢模塊。實現給決策人員提供實時查詢流域水量調度信息情況的服務功能。

6 結 語

通過本項目的實施，提升了開都—孔雀河管理信息化水平，強化了水資源的統一管理調度，提高了流域管理效率，最終實現了開都—孔雀河用水總量控制90%的目標。

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.06.006

TV231.4

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1008-1305（2014）06-0017-04

宋虹兵（1983年-），男，助理工程師。