付樹卿

(新疆石河子水文勘測局，新疆 石河子 832000)

灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)中遙測站點的布設研究

付樹卿

(新疆石河子水文勘測局，新疆 石河子 832000)

[摘要]由于水資源日益緊缺，嚴重制約了干旱灌區(qū)社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，加快推進建設節(jié)水型灌區(qū)變得尤為重要。而建立有效的灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)，是實現(xiàn)灌區(qū)節(jié)水自動化管理的先決條件。本文以新疆五家渠灌區(qū)為例，從使用水情自動測報系統(tǒng)的必要性、原則性以及合理性三個方面分析了系統(tǒng)中遙測站點應該如何布設，才能在保證完成監(jiān)測任務的同時，實現(xiàn)經濟效益最優(yōu)化。該結論可為水情自動測報系統(tǒng)的應用提供科學依據。

[關鍵詞]干旱灌區(qū)；水資源；水情自動測報系統(tǒng)；遙測站

1研究背景

水情信息自動化監(jiān)測是水利設施管理中最核心的部分，實時掌握水情信息能為水資源優(yōu)化調度、水文預報、防洪抗旱提供決策依據。實現(xiàn)水資源量供需自動化計算，則是保證地區(qū)水資源優(yōu)化配置穩(wěn)步進行的先決條件。目前，自動化灌溉技術是世界發(fā)達國家發(fā)展高效農業(yè)的主要手段，因此，提高灌區(qū)自動化管理水平，對我國干旱灌區(qū)發(fā)展農業(yè)經濟具有劃時代的意義[1]。

隨著全球電子自動化監(jiān)控技術的不斷發(fā)展，水情自動測報技術也在我國得到了廣泛應用。本文以新疆五家渠灌區(qū)水情自動化測報系統(tǒng)為例，在分析現(xiàn)有數據資料的基礎上，同時根據灌區(qū)水資源現(xiàn)狀，證明了灌區(qū)建立水情自動測報系統(tǒng)的必要性，并深入探討了其遙測站網的布設，在保證準確測報的前提下，提出最經濟、最合理的遙測站點布設方案。

2研究區(qū)概況

五家渠灌區(qū)位于兵團六師行政管轄區(qū)，地處新疆天山山脈北坡，準葛爾盆地南緣。地理位置為北緯43°59′25″，東經87°17′42″。氣候條件為典型干旱大陸性氣候，日照時間長，年均日照為2 743～3 226 h。晝夜溫差大，年均氣溫為11.3℃，全年平均降雨量為150 mm。灌區(qū)境內水資源量富裕，其中地表水資源量為1.264億 m3，主要來自烏魯木齊河、老龍河、頭屯河等，同時還包括17座水庫和湖泊，而地下水資源量也十分富集，其地下水資源可采量為5.4億 m3。

目前，兵團六師總種植面積為14.9萬 hm，其中節(jié)水灌溉面積為12.4萬 hm，其他灌溉面積2.5萬 hm。2007年，當地農業(yè)水利投資總額為46 660萬元，其中農田水利工程28 833萬元，占到了總投資的60%，以上數據來自《農六師五家渠市2007年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》[2]。

3灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)遙測站網布設

3.1建立水情自動測報系統(tǒng)的必要性

在水資源缺少的情形下，為保證五家渠灌區(qū)水資源的供需平衡，就必須執(zhí)行“增水與節(jié)水相結合，以節(jié)水為主”的方針，充分并合理利用當地水資源，同時對灌區(qū)用水實行現(xiàn)代化、科學化管理，是實現(xiàn)灌區(qū)社會經濟可持續(xù)發(fā)展的必要前提[3]。因此，推行農業(yè)灌溉自動化管理是勢在必行的。綜上所述，筆者總結出以下幾點原因：

3.1.1實現(xiàn)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置

由于灌區(qū)地表水資源存在明顯的季節(jié)變化特征，所以在枯水期進行合理的水資源配置對于當地的工農業(yè)發(fā)展十分重要。制定合理的水資源優(yōu)化調度方案，可準確的預測來水情況，從而大大提高不同時期灌區(qū)工農業(yè)生產的經濟效益。綜上所述，建立灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)是十分必要的。

3.1.2滿足農業(yè)需水要求

如今灌區(qū)農業(yè)生產有了翻天覆地的變化，耕地面積不斷擴大，隨之農業(yè)用水量也急劇增加，造成灌區(qū)水資源供需矛盾日益突出。為進一步滿足農業(yè)生產用水要求，保證農業(yè)經濟平穩(wěn)發(fā)展，就必須實現(xiàn)農業(yè)灌溉自動化管理。通過信息自動化技術可對水資源進行遙控優(yōu)化配置，及時滿足農業(yè)需水要求。

3.1.3發(fā)揮水利工程最大效益

水利工程管理是指調配水、輸送水以及水資源綜合治理等項目組成的系統(tǒng)工程。對這樣一個工作量大、持續(xù)時間長及聯(lián)系緊密的系統(tǒng)工程進行有效的科學管理，才能充分發(fā)揮其功能作用，其前提就是必須實行自動化管理。

3.1.4實現(xiàn)水利信息化

水利建設是國民經濟的支柱。隨著我國經濟的快速發(fā)展，水情災害日益突出，已經嚴重制約了社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。為落實《全國水利發(fā)展“十五”計劃》和國家中遠期規(guī)劃中的任務目標，從重視水資源利用轉變?yōu)殛P注對水資源的優(yōu)化配置與治理；從過去對水量、水質、水能的分別管理，以及水資源的供給、輸出以及回收利用過程的多家管理，轉變?yōu)閷λY源的統(tǒng)一調度與管理。對于這些重要轉變，水利信息化發(fā)展起到了至關重要的作用。因此，在五家渠灌區(qū)建立水情自動測報系統(tǒng)是十分可行的。

3.2遙測站點的布設原則

多個測站在地理位置上的聯(lián)合分布就形成了站網，其在各自的空間位置上具有一定的布置規(guī)律，站網的功能是把各個測站緊密的聯(lián)系在一起，發(fā)揮比單一站點更大的作用。遙測站類型可分為水文站、雨量站等[4]，因此，站網布設應重點考慮系統(tǒng)所在的流域水文特征。如果以河網布置形式為主，則站網以控制干流和主要支流來水的測站為主；如在流域暴雨區(qū)進行布置，應以河道徑流、降雨產匯流為主，布設一定數量具有代表性的遙測雨量站點。目前，我國現(xiàn)有的遙測站網布設密度不高，為250～600 km2/站。密度小于國外發(fā)達國家，比如鄰國日本站網密度高達50 km2/站[5]。

本次五家渠灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)中遙測站布設，嚴格按照科學合理、經濟可行的原則，首先收集流域水文氣象資料，以滿足內插流域中代表性地點水文值為前提條件，同時結合流域自身水文特征，進行詳細合理的論證。將測站布設在主要支流匯入后的干流或暴雨經常匯集及洪水災害頻發(fā)的干流點，比如水利工程所在地的上游和下游水文特征地點。除此之外，遙測站點的布設還應考慮當地氣候條件和下墊面特征。

根據目前水情自動測報系統(tǒng)應用的實際情況，灌區(qū)遙測站網布設要滿足以下要求：

(1)站點設置應能夠反映流域內雨水情變化，即實時準確掌握雨水情信息；(2)以滿足灌區(qū)需水為前提條件，能切實為灌區(qū)水資源配置與決策提供服務；(3)站點應盡可能分布均勻，減小投資利潤；(4)利于信息共享，站點應盡可能布設在通信條件較好的地方，多選擇直線布設，減少中繼站點數量，從而提高中心站傳輸信息的可靠性；(5)選點時要考慮到方便交通運輸和系統(tǒng)維護的要求，切實滿足系統(tǒng)的運行和維護管理的要求。總體而言，站網布設只有做到上述5點基本要求，才能真正實現(xiàn)水情自動測報系統(tǒng)的最優(yōu)經濟效益和實用價值。因此，可對原有站網進行合理調整，即適當減少或增加。

3.3遙測站點的布設論證

在水情自動測報系統(tǒng)建立與應用方面，落實站網論證工作對真正實現(xiàn)系統(tǒng)功能十分重要。使不同功能的站點具有合理的空間分布以及實現(xiàn)經濟目標最優(yōu)化，同時便于灌區(qū)水文氣象資料的實時收集，為灌區(qū)水資源優(yōu)化調配以及防汛抗旱服務。站網論證主要是指選擇最佳的站網分布密度和位置，科學合理的遙測站點布置可以使水利工程發(fā)揮巨大作用價值，所以測站的合理布設是系統(tǒng)建立是否成功的關鍵[6]。綜上所述，在布設站網之前，一定要做好站網論證工作，以最合理的系統(tǒng)規(guī)模和經濟投資來布設遙測站點。本次研究首先分析了五家渠灌區(qū)的水文特性以及水利工程的運行狀況，其次了解原有站網的運行情況，完善下階段站網的布設。初步掌握灌區(qū)遙測站點布設的基本情況后，再進行其它(水位站和雨量站)站點的站網論證。

為了合理規(guī)劃灌區(qū)水資源，有關水利部門對灌區(qū)實際用水量進行逐年統(tǒng)計。因此，一期計劃建設26處測量斷面，即六師灌區(qū)一期建設的遙測站具體信息見表1。其次根據灌區(qū)內原有或擬建遙測站的水文要素信息進行遠期規(guī)劃，遙測站的論證工作按照相關布設原則進行，最后根據流域的水文特點和遙測站的功能可以分為不同類型站點，例如水位站可以分為水庫壩上、壩下水位站、庫區(qū)水位站、水庫入庫站、主干流控制站及支流控制站。

4結語

本文通過對五家渠灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)中遙測站點的布設研究，提出了干旱灌區(qū)建立水情自動測報系統(tǒng)的必要性與實效性。對如何實現(xiàn)灌區(qū)遙測站網合理布設進行討論，在保證系統(tǒng)正常運行的前提下，應該以最經濟的系統(tǒng)規(guī)模和最便利管理方式來布設遙測站點。目前，雖然我國水情自動測報系統(tǒng)已經得到了廣泛應用，但是仍然存在一些不足。因此，筆者對今后我國水情自動測報系統(tǒng)的發(fā)展與建設提出以下幾點建議：

(1)開發(fā)價格經濟、實用性強及功能全面的水情監(jiān)測設備；

表1　農六師水情自動測報監(jiān)測點

(2)積極建立多個水情自動測報系統(tǒng)間的互聯(lián)網系統(tǒng)，實現(xiàn)經濟、及時和準確水情信息共享，解決目前自動化系統(tǒng)技術發(fā)展中的重要問題，從監(jiān)測數據的傳輸方式、通信方式等方面綜合考慮；

(3)實現(xiàn)GPRS業(yè)務數據遠程傳輸，基于GPRS技術的自動測報系統(tǒng)特別適用于監(jiān)測站點密度低或地處偏僻地區(qū)的情況，可廣泛應用于各種惡劣環(huán)境條件下的水庫調度、水文預報及防汛抗旱等監(jiān)測項目。若將該項技術廣泛應用在灌區(qū)水情災害監(jiān)測、河道洪水監(jiān)測、地下水水位監(jiān)測、水庫大壩水情監(jiān)測以及城市污水監(jiān)測等領域，一定會加快完善我國水利信息自動化的建設進度。

參考文獻

[1]劉昌明，何希昔.中國21世紀水問題方略[M].北京:科學出版社.2001.

[2]新疆生產建設兵團農六師五家渠市2007年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報.2007，4.

[3]林仁享,謝斌. 發(fā)展節(jié)水農業(yè)建立節(jié)水社會的初步探討[J].新疆水利.1994,(1):20-23.

[4]葉守澤.水文水利計算[M].北京，中國水利水電出版社.1998.

[5]史文海. 龍灘水情自動測報系統(tǒng)改造[J].陜西水利.2013,(5):142-143.

[6]何新林，盛東，郭生練，等.內陸干旱灌區(qū)決策系統(tǒng)研究[J].中國農村水利水電.2004, (7):12-14.

[收稿日期]2016-03-08

[作者簡介]付樹卿(1972-)，女，新疆石河子人，工程師，主要從事水文水資源勘測工作。

[中圖分類號]P335.+1

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0080-02