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        基于桑基圖的廣西取水口監(jiān)測計(jì)量可視化統(tǒng)計(jì)分析

        2022-11-27 06:08:18朱德瑜韋鈞培
        廣西水利水電 2022年4期
        關(guān)鍵詞:取水量取水口離線

        朱德瑜,滕 翔,韋鈞培

        (廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,南寧 530023)

        1 概述

        為全面、準(zhǔn)確、及時(shí)掌握取用水情況,提高水資源管理精細(xì)化水平,水利部下發(fā)了《水利部關(guān)于強(qiáng)化取水口取水監(jiān)測計(jì)量的意見》(水資管〔2021〕188號)文件(以下簡稱“188號文”),要求以滿足水資源管理需求為目的,以提高監(jiān)測計(jì)量覆蓋面、提升監(jiān)測計(jì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量、加強(qiáng)監(jiān)測計(jì)量數(shù)據(jù)成果應(yīng)用為重點(diǎn),堅(jiān)持系統(tǒng)觀念、依法依規(guī)、因地制宜、分類推進(jìn),完善水資源前端信息采集、傳輸系統(tǒng)及承接管理平臺,健全責(zé)任明確、支撐有力、監(jiān)管有效的取水口取水監(jiān)測計(jì)量體系,為實(shí)施水資源剛性約束制度,促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

        按照188 號文的要求,對廣西16 330 個(gè)取水口及其監(jiān)測情況進(jìn)行全面分析,通過?;鶊D展示取水規(guī)模、取水用途、計(jì)量設(shè)施類型之間的組成和占比關(guān)系,闡述監(jiān)測現(xiàn)狀存在的問題,確定廣西取水口監(jiān)測計(jì)量水平的目標(biāo),并圍繞該目標(biāo)提出2021—2023年廣西主要建設(shè)任務(wù)。

        2 取水口監(jiān)測計(jì)量現(xiàn)狀和存在問題分析

        2.1 計(jì)量現(xiàn)狀

        對2021 年7 月底廣西取用水專項(xiàng)整治行動取水口核查登記成果復(fù)核工作獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),全區(qū)取水口門總數(shù)為16 330個(gè),有效數(shù)據(jù)12 866個(gè),無效數(shù)據(jù)580 個(gè),河道內(nèi)用水取水口2884 個(gè)(不納入統(tǒng)計(jì)范圍)。

        2.1.1 按取水口不同用途計(jì)量統(tǒng)計(jì)

        2021年取水口不同用途計(jì)量統(tǒng)計(jì)見表1。

        表1 2021年取水口不同用途計(jì)量統(tǒng)計(jì)表

        2.1.2 按取水規(guī)模劃分

        (1)非農(nóng)業(yè)用水(包括工業(yè)、公共供水、生活、服務(wù)業(yè)、農(nóng)村人飲及其他)規(guī)模以上:地表水年許可水量≥50 萬m3或地下水年許可水量≥5萬m3(未頒發(fā)取水許可證的取水口按年均取水量劃分)。

        (2)農(nóng)業(yè)灌溉用水規(guī)模以上:灌溉面積≥5 萬畝大中型灌區(qū)。

        2021年取水口不同規(guī)模監(jiān)測計(jì)量統(tǒng)計(jì)見表2。

        表2 2021年取水口不同規(guī)模監(jiān)測計(jì)量統(tǒng)計(jì)表

        2.1.3 繪圖

        為準(zhǔn)確研判分析全區(qū)取水口總體現(xiàn)狀,根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制桑基圖(見圖1、圖2)。

        2.1.4 計(jì)量現(xiàn)狀分析

        結(jié)合表1、表2、圖1、圖2,對廣西取水口規(guī)模、取水用途、計(jì)量設(shè)施類型間的比例關(guān)系進(jìn)行分析。

        (1)全區(qū)已實(shí)現(xiàn)計(jì)量的取水口數(shù)量占總口門數(shù)較少,僅占36.77%,取水口在線計(jì)量率較低,僅為21.23%。重點(diǎn)針對取水量大的取水口開展計(jì)量,全區(qū)已實(shí)現(xiàn)計(jì)量的取水量占總?cè)∷康?9.58%,取水量在線計(jì)量率為66.60%。

        (2)從取水口分類上看,非農(nóng)業(yè)用水總體監(jiān)測計(jì)量情況較好。工業(yè)用水及服務(wù)業(yè)用水取水口計(jì)量率均達(dá)到80%以上,公共供水取水口計(jì)量率達(dá)69.77%,絕大多數(shù)水量已實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量;生活用水、其他用水取水口計(jì)量率均達(dá)到60%以上,半數(shù)以上水量已實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量;農(nóng)村人飲取水口計(jì)量率僅為20.66%,取水量在線計(jì)量率僅為1.22%。農(nóng)業(yè)灌溉用水監(jiān)測計(jì)量取水口數(shù)量雖不足1/3,但針對取水量大的取水口開展計(jì)量,故取水量在線計(jì)量率超過2/3。

        (3)從用水規(guī)模上看,規(guī)模以上取水口及取水量計(jì)量情況較好,取水口計(jì)量率可達(dá)到60%以上,取水量在線計(jì)量率達(dá)86.18%;規(guī)模以下取水口計(jì)量率不足30%,取水量在線計(jì)量率僅為10%。

        (4)從計(jì)量設(shè)施類型上看,工業(yè)、公共供水、生活、服務(wù)業(yè)、其他用水取水口在線計(jì)量設(shè)備多采用管道超聲波流量計(jì)及電磁流量計(jì),農(nóng)村人飲取水口多采用機(jī)械水表的離線計(jì)量方式;農(nóng)業(yè)灌溉取水口采用折算、推算以及明渠在線測流設(shè)備等多種方式計(jì)量。明渠在線測流設(shè)備和管道超聲波流量計(jì)承擔(dān)了我區(qū)絕大多數(shù)用水量的在線計(jì)量工作。

        2.2 存在問題

        (1)取水口計(jì)量覆蓋面不全,在不同行業(yè)間差異較大。非農(nóng)(除農(nóng)村人飲外)取水口計(jì)量覆蓋率較高,農(nóng)村人飲、農(nóng)業(yè)灌溉用水的取水口計(jì)量率相對較低。農(nóng)業(yè)灌溉取水口中,小型灌區(qū)、農(nóng)用機(jī)電井、小型種植戶等取水口占絕對多數(shù),取水口計(jì)量率不足10%,部分甚至不足5%,取水量計(jì)量率不足10%,大量的小型灌區(qū)取水口、農(nóng)用機(jī)井無計(jì)量設(shè)施。

        (2)取水口在線計(jì)量率偏低,國控形成的取水量在線計(jì)量能力不平衡。國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)廣西項(xiàng)目建成后,針對規(guī)模以上頒證取用水戶實(shí)現(xiàn)了在線計(jì)量,切實(shí)提高了我區(qū)頒證取水大戶的取水量在線計(jì)量率。但受各種條件制約,部分規(guī)模以上取水口仍為離線計(jì)量,且大多數(shù)規(guī)模以下取水口未能有效計(jì)量,自動化程度低,水行政主管部門獲得取水量信息時(shí)效性差。

        (3)監(jiān)測準(zhǔn)確度存在問題,部分監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定。除國控項(xiàng)目建設(shè)的取用水在線監(jiān)測站外,我區(qū)還存在部分取用水戶自建取水口監(jiān)測站。取水戶自建計(jì)量設(shè)施安裝不規(guī)范,設(shè)備精度和穩(wěn)定性水平參差不齊,設(shè)施運(yùn)行維護(hù)、校準(zhǔn)率定等工作嚴(yán)重不足,計(jì)量設(shè)施出現(xiàn)故障不能及時(shí)修復(fù),部分監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定,計(jì)量數(shù)據(jù)存在一定誤差。計(jì)量設(shè)施經(jīng)長期運(yùn)行,出現(xiàn)一定的機(jī)械誤差,需定期校準(zhǔn)。推算水量的準(zhǔn)確性,受相關(guān)數(shù)據(jù)來源、人為經(jīng)驗(yàn)影響大,并缺乏核準(zhǔn)依據(jù)。

        3 監(jiān)測計(jì)量目標(biāo)

        188號文明確了廣西取水口監(jiān)測計(jì)量點(diǎn)建設(shè)的主要目標(biāo):在國控項(xiàng)目建設(shè)成果基礎(chǔ)上,利用3年左右時(shí)間(2021—2023年),實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高監(jiān)控體系尤其是非農(nóng)取用水口及大中型農(nóng)業(yè)灌區(qū)渠首取水口水量計(jì)量全覆蓋,下沉非農(nóng)取水口在線監(jiān)測規(guī)模線,實(shí)現(xiàn)取水量計(jì)量率和在線計(jì)量率顯著提高,監(jiān)測計(jì)量設(shè)施滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求,形成與實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度基本適應(yīng)的水資源監(jiān)控能力,基本滿足水資源定量管理和最嚴(yán)格水資源管理制度考核的信息化支撐需要。

        (1)加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)、生活、服務(wù)業(yè)等非農(nóng)取水口計(jì)量全覆蓋。工業(yè)、生活、服務(wù)業(yè)等取水應(yīng)全面配備計(jì)量設(shè)施。其中,地表水年許可水量50 萬m3以上、地下水年許可水量5萬m3以上的取水均安裝在線計(jì)量設(shè)施,即規(guī)模線以下的非農(nóng)取水口實(shí)現(xiàn)計(jì)量全覆蓋,規(guī)模線以上的做到在線計(jì)量全覆蓋。

        (2)分類推進(jìn)地表水灌區(qū)取水口監(jiān)測計(jì)量。對5萬畝以上的大中型灌區(qū)以及典型小型灌區(qū)渠首取水口,到2022 年全部實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量;對其余中型灌區(qū)渠首取水口,通過安裝計(jì)量設(shè)施或折算進(jìn)行取水計(jì)量;對小型灌區(qū),按照國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)規(guī)定實(shí)施灌區(qū)面積比例推算法進(jìn)行小型灌區(qū)取水計(jì)量,滿足區(qū)域小型灌區(qū)用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)核算要求。

        (3)對已有監(jiān)測計(jì)量設(shè)施改造升級。對不符合國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求的監(jiān)測計(jì)量設(shè)施,限期取用水戶更換、維修,并依法申請檢定或校準(zhǔn),保障計(jì)量設(shè)施正常運(yùn)行。對取水規(guī)模達(dá)到在線計(jì)量要求而未實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量的,限期取用水戶實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量。對同一取水口已安裝多個(gè)取水計(jì)量設(shè)施的,綜合考慮準(zhǔn)確度、傳輸能力等因素,經(jīng)有關(guān)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)對計(jì)量設(shè)施進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)后,確定一個(gè)設(shè)施作為計(jì)量水量的依據(jù)。

        根據(jù)監(jiān)測計(jì)量目標(biāo)及要求,結(jié)合廣西現(xiàn)狀,統(tǒng)計(jì)取水口和取水量的計(jì)量率、在線計(jì)量率的目標(biāo)見表3。

        表3 全區(qū)取水口監(jiān)測計(jì)量目標(biāo)統(tǒng)計(jì)表%

        4 建設(shè)任務(wù)

        4.1 建設(shè)任務(wù)劃分

        按188 號文提出的目標(biāo)及要求,根據(jù)上述對取水口監(jiān)測現(xiàn)狀的調(diào)查分析成果,廣西取水口監(jiān)測計(jì)量點(diǎn)建設(shè)任務(wù)主要分為以下幾種類型:

        (1)新建在線計(jì)量站點(diǎn)(規(guī)模以上取水口),新建離線計(jì)量(規(guī)模以下取水口),對不具備計(jì)量設(shè)施安裝條件的1~5萬畝中型灌區(qū)采取以電折水等方式計(jì)量水量、小型灌區(qū)采用推算方式計(jì)量水量。

        (2)將規(guī)模以上取水口已建離線計(jì)量站改建為在線計(jì)量站,對已上報(bào)不能正常運(yùn)行的流量監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行維修。

        4.2 建設(shè)任務(wù)統(tǒng)計(jì)

        根據(jù)取水口不同用途及取水規(guī)模,按照上述建設(shè)任務(wù)分類,圍繞全區(qū)取水口監(jiān)測計(jì)量目標(biāo),提出以下建設(shè)任務(wù)。

        4.2.1 非農(nóng)取水口

        全區(qū)非農(nóng)取水口監(jiān)測計(jì)量建設(shè)任務(wù)統(tǒng)計(jì)見表4。

        表4 全區(qū)非農(nóng)取水口監(jiān)測計(jì)量建設(shè)任務(wù)統(tǒng)計(jì) 個(gè)

        (1)工業(yè)用水。重點(diǎn)完善工業(yè)用水36 個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,以及105 個(gè)規(guī)模以下取水口的離線計(jì)量,同時(shí)完成22個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (2)生活用水。重點(diǎn)完善生活用水23個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,以及46個(gè)規(guī)模以下取水口的離線計(jì)量,完成2個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (3)公共供水。重點(diǎn)完善公共供水98 個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,以及275 個(gè)規(guī)模以下取水口的離線計(jì)量,完成22個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (4)服務(wù)業(yè)用水。重點(diǎn)完善服務(wù)業(yè)用水8個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,以及16個(gè)規(guī)模以下取水口的離線計(jì)量,完成1 個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (5)農(nóng)村人飲。重點(diǎn)完善農(nóng)村人飲1262 個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,以及2383個(gè)規(guī)模以下取水口的離線計(jì)量,完成15個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (6)其他用水。重點(diǎn)完善其他用水24 個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,以及196 個(gè)規(guī)模以下取水口的離線計(jì)量,完成17個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        4.2.2 農(nóng)業(yè)灌溉取水口

        全區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉取水口監(jiān)測計(jì)量建設(shè)任務(wù)統(tǒng)計(jì)見表5。

        表5 全區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉取水口監(jiān)測計(jì)量建設(shè)任務(wù)統(tǒng)計(jì) 個(gè)

        (1)完成5萬畝以上大中型灌區(qū)25個(gè)規(guī)模以上取水口的在線計(jì)量,完成4 個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (2)其余中型灌區(qū)的29 個(gè)取水口采用折算進(jìn)行取水量計(jì)量,完成3 個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (3)完成典型小型灌區(qū)299個(gè)取水口的在線計(jì)量,完成5個(gè)故障流量監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備維修工作。

        (4)其他小型灌區(qū)的3777 個(gè)取水口采用推算計(jì)量。

        4.3 項(xiàng)目實(shí)施效果

        項(xiàng)目實(shí)施后取水口、取水量監(jiān)測計(jì)量桑基圖分別見圖3、圖4。

        由圖3、圖4 可知,管道流量計(jì)(超聲波、電磁流量計(jì)等)、明渠流量計(jì)及水位計(jì)在我區(qū)取用水在線計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用;規(guī)模以下非農(nóng)取水口均采用機(jī)械水表進(jìn)行離線計(jì)量,其中大多數(shù)來自于農(nóng)村人飲取水口;小型灌區(qū)通過推算法進(jìn)行取水計(jì)量,雖沒有安裝實(shí)體計(jì)量表計(jì),但推算水量能滿足區(qū)域小型灌區(qū)用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)核算要求,為有效監(jiān)管取水口取水監(jiān)測計(jì)量,實(shí)施水資源剛性約束制度提供了有力保支撐。

        5 結(jié)語

        項(xiàng)目建設(shè)完成后,全區(qū)非農(nóng)取水口及取水量計(jì)量將實(shí)現(xiàn)全覆蓋,規(guī)模以上取水口全部實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量。全區(qū)5萬畝以上的大中型灌區(qū)以及典型小型灌區(qū)渠首取水口全部實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量;對其余中型灌區(qū)渠首取水口及取水量計(jì)量實(shí)現(xiàn)全覆蓋;對小型灌區(qū)通過灌區(qū)面積比例推算法實(shí)現(xiàn)小型灌區(qū)取水計(jì)量。全區(qū)總?cè)∷谟?jì)量率由建成前的36.77%提升到70.64%,取水口在線計(jì)量率由建成前的21.23%提升到42.01%;全區(qū)總?cè)∷坑?jì)量率由建成前的69.58%提升到80.80%,取水量在線計(jì)量率由建成前的66.60%提升到77.65%。

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