(甘肅省疏勒河流域水資源局,甘肅 玉門 735211)

1 概 況

疏勒河水系發(fā)源于甘肅省河西走廊祁連山脈西段托來南山與疏勒南山之間的疏勒腦，自東向西由白楊河、石油河、疏勒河干流、榆林河、黨河、敦煌南湖的4條泉水溝、安南壩河等組成，流經(jīng)青海省天峻、甘肅省肅北、玉門、瓜州、敦煌等縣市，總流域面積17萬km2。疏勒河干流全長670km，流域面積4.13萬km2，多年平均徑流量10.31億m3。疏勒河出昌馬峽后,進(jìn)入河西走廊平原地段,分為十道溝,在玉門鎮(zhèn)一帶匯集,經(jīng)雙塔水庫、瓜州至哈拉湖,河道漫流于洪積扇上,無固定河床。其中昌馬峽以上祁連山區(qū)干流長 346km,流域面積 132.50km2；昌馬峽至雙塔水庫中游地區(qū)干流長129km,流域面積 12000km2；雙塔水庫至哈拉湖下游地區(qū)干流長 195km,流域面積16000km2[1]。流域中下游年平均降水量不足70mm，蒸發(fā)量達(dá)到2600mm以上，是我國極度干旱地區(qū)之一。干流水資源監(jiān)測(cè)對(duì)水資源合理配置以及下游敦煌的生態(tài)保護(hù)十分重要。

2 干流水資源監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

2.1 流域地表水監(jiān)測(cè)

地表水的狀況直接影響敦煌水資源和生態(tài)環(huán)境條件。對(duì)地表水的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有地表水?dāng)嗝婧凸喔扔玫乇硭?jì)量。結(jié)合疏勒河干流水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目，已建設(shè)了昌馬水庫、雙塔水庫和赤金峽水庫的出庫斷面、昌馬總干渠、西干渠、北干渠、東干渠、三道溝輸水渠、疏花干渠、雙塔北干渠、南干渠、廣至輸水渠、花海總干渠、瓜州望桿子斷面、雙墩子斷面等15個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面，但從掌握三大水庫和洪積扇區(qū)域水量平衡以及關(guān)聯(lián)區(qū)下泄水量情勢(shì)來看，仍需要考慮增設(shè)新的監(jiān)測(cè)斷面。

2.2 流域地下水監(jiān)測(cè)

流域地下水監(jiān)測(cè)工作開始于20世紀(jì)60年代，監(jiān)測(cè)目的各不相同，主要圍繞農(nóng)田供水、土壤改良、水資源評(píng)價(jià)進(jìn)行地下水水位、水溫監(jiān)測(cè)。1965—1969年，經(jīng)過調(diào)整后僅保留玉門監(jiān)測(cè)點(diǎn)，主要對(duì)玉門盆地農(nóng)業(yè)耕作區(qū)進(jìn)行了為期5年的長期觀測(cè)工作。20世紀(jì)70年代大部分觀測(cè)點(diǎn)均被撤銷。布網(wǎng)初期，觀測(cè)點(diǎn)的分布及監(jiān)測(cè)內(nèi)容齊全，基本查明了疏勒河流域地下水的動(dòng)態(tài)成因類型，但觀測(cè)系列短，對(duì)地下水及與此相關(guān)的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)的認(rèn)識(shí)不夠深入。在2000—2005年大調(diào)查工作中，進(jìn)行了階段性的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，主要以大口井為主，由于地下水位下降，現(xiàn)基本上全部干枯，觀測(cè)內(nèi)容包括水位、水溫等，測(cè)網(wǎng)控制面積5800km2，占平原面積的20%。

疏勒河灌區(qū)地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以疏勒河灌區(qū)現(xiàn)有的地下水監(jiān)測(cè)井為基礎(chǔ)，對(duì)雙塔灌區(qū)、昌馬灌區(qū)的地下水監(jiān)測(cè)井重新進(jìn)行規(guī)劃，在花海、雙塔、昌馬灌區(qū)共設(shè)置68眼自動(dòng)觀測(cè)井，采集觀測(cè)井的地下水位數(shù)據(jù)，建立該流域地下水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)[2]。其中地礦局環(huán)境監(jiān)測(cè)院10眼為自動(dòng)觀測(cè)井，其觀測(cè)數(shù)據(jù)首先定時(shí)發(fā)送到北京監(jiān)測(cè)中心，再由北京發(fā)送回蘭州地礦局和疏勒河管理局的服務(wù)器，此系統(tǒng)與當(dāng)前疏勒河管理局的系統(tǒng)不能融合，數(shù)據(jù)無法直接傳入疏勒河管理局系統(tǒng)內(nèi)的地下水模塊。甘肅省水文局19眼自動(dòng)觀測(cè)井，由甘肅省水文局管理，目前自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備全部損壞，現(xiàn)全部采用人工觀測(cè)。疏勒河管理局39眼觀測(cè)井，10眼為自動(dòng)觀測(cè)井，其余皆為人工觀測(cè)，多年運(yùn)行后自動(dòng)觀測(cè)井的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備已全部損壞，現(xiàn)全部采用人工觀測(cè)。

2.3 泉水監(jiān)測(cè)

近50年來，疏勒河流域泉水量呈持續(xù)衰減趨勢(shì)。2009 年疏勒河流域泉水資源量為1.32億m3，為1977年泉水資源量的34.3%，年均減少789.4萬m3，尤其是玉門—踏實(shí)盆地，原來的泉水溢出帶所形成的9條河流，目前一半以上常年無水。由于昌馬水庫的修建，導(dǎo)致昌馬洪積扇補(bǔ)給量減少，進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域性地下水位下降，受其影響，昌馬洪積扇前緣泉水溢出量呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢(shì)，泉水溢出帶高程普遍下移。20世紀(jì)60年代，昌馬洪積扇帶泉水溢出量為3.350億m3/a，70年代衰減為2.530億m3/a，到了2004年僅為1.568億m3/a，與60年代相比，昌馬洪積扇帶泉水溢出量衰減了53.2%。

2012 年甘肅省疏勒河流域水資源管理局與甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院合作，在橋子?xùn)|壩水庫上游泉水出露點(diǎn)、潘家莊正西公路邊泉水出露點(diǎn)、九道溝、枯溝河、紅旗村和塔爾灣6處建設(shè)了泉水監(jiān)測(cè)點(diǎn)。項(xiàng)目啟動(dòng)后運(yùn)行了一年，因經(jīng)費(fèi)不足，沒有采集數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備也沒有更新，量水堰等設(shè)施已不能滿足信息化管理的需求。

3 干流水資源監(jiān)測(cè)存在的問題

隨著流域灌溉面積增加等環(huán)境條件的變化、生態(tài)需水量的新要求以及軟件應(yīng)用支撐系統(tǒng)的變動(dòng)，應(yīng)用軟件系統(tǒng)逐步顯示出了缺陷和不足，已不能滿足多元化、高效率的調(diào)度用水需求。現(xiàn)有的疏勒河干流水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺失灌區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益評(píng)價(jià)系統(tǒng)，無法對(duì)水資源優(yōu)化配置后的效果作出科學(xué)的評(píng)價(jià)及分析，制約了水資源調(diào)度工作的開展。

疏勒河流域干流水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的建設(shè)，取得了顯著的成就。繼監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，又陸續(xù)補(bǔ)充或新建了一系列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括斗口水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、南干渠全渠道控制系統(tǒng)、斗口測(cè)控一體化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視系統(tǒng)、雷達(dá)斷面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 但這些系統(tǒng)基本保持各自獨(dú)立，散布于各相關(guān)站所，在實(shí)際運(yùn)用中這種系統(tǒng)分散建設(shè)模式所帶來的問題逐漸顯現(xiàn)：?業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)、來源不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)融合困難，數(shù)據(jù)深加工難以實(shí)現(xiàn)，水利信息數(shù)據(jù)浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享困難；?部分系統(tǒng)重復(fù)進(jìn)行地理信息基礎(chǔ)功能的開發(fā)，但相互之間卻難以共享；?不同業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、語言不盡相同，不同系統(tǒng)之間模塊調(diào)用非常困難，導(dǎo)致服務(wù)難以共享。

因此，需要對(duì)疏勒河干流水資源監(jiān)測(cè)信息化系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)、改造和完善，需要考慮增加開發(fā)灌區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益評(píng)價(jià)系統(tǒng)。同時(shí)，由于近年來信息化技術(shù)的發(fā)展，原有硬件已非常落后，大部分硬件設(shè)備老化嚴(yán)重，遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前水利信息化發(fā)展的要求。

4 水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)思路

以灌區(qū)自動(dòng)化設(shè)備為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與自動(dòng)化控制設(shè)備高度集成，形成一個(gè)既滿足信息化要求，又兼顧部分智能化的系統(tǒng)。充分利用已有信息化資源，引入大數(shù)據(jù)、云概念、智能化、可視化、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，建設(shè)集數(shù)據(jù)匯聚分析、交換存儲(chǔ)于一體的支撐平臺(tái)，以保障供水調(diào)度經(jīng)濟(jì)高效、工程運(yùn)行安全可靠、生態(tài)環(huán)境友好和諧的總體目標(biāo)。

4.2 水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完善升級(jí)

4.2.1 增設(shè)地表水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)

疏勒河流域已在昌馬、雙塔和赤金峽水庫、昌馬西干渠沿線和疏勒河河道設(shè)置地表水監(jiān)測(cè)斷面共計(jì)27處，但目前監(jiān)測(cè)斷面的數(shù)據(jù)還無法有效準(zhǔn)確地分析庫區(qū)來水和各分支洪水的過程和參數(shù)，無法滿足流域地表水資源優(yōu)化調(diào)度管理應(yīng)用系統(tǒng)的需求。因此，需要對(duì)各分支、渠道增設(shè)更多的地表水監(jiān)測(cè)斷面，采集水位、流量等信息，通過信息傳輸系統(tǒng)將感知信息傳輸?shù)焦芾碚{(diào)度中心，進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)流域地表水資源調(diào)度管理應(yīng)用系統(tǒng)，并對(duì)生態(tài)安全保障系統(tǒng)的建立提供數(shù)據(jù)支撐。采集到的水情信息采取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)對(duì)接，水情信息采集由遙測(cè)站、通信網(wǎng)絡(luò)、中心站3部分組成。昌馬、雙塔、花海每個(gè)灌區(qū)規(guī)劃新增10個(gè)地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，共計(jì)建設(shè)27處地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，主要用于補(bǔ)充各分支的地表水監(jiān)測(cè)和水庫來水監(jiān)測(cè)。

4.2.2 完善地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

疏勒河灌區(qū)現(xiàn)有地下水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)39處，其中昌馬灌區(qū)20處、雙塔灌區(qū)13處、花海灌區(qū)6處，泉水監(jiān)測(cè)5處。但疏勒河流域地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)密度偏低、分布不均、種類不全、功能單一，不能滿足現(xiàn)代化灌區(qū)水資源管理、水環(huán)境和水生態(tài)保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要。需新增地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、泉水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，調(diào)整優(yōu)化地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，加強(qiáng)水源地、漏斗區(qū)、超采區(qū)、限采區(qū)、受水區(qū)、地面沉降區(qū)、污染區(qū)的地下水監(jiān)測(cè)，逐步達(dá)到站網(wǎng)布局合理、功能齊全、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目合理、設(shè)施先進(jìn)的目標(biāo)。建立科學(xué)同步的地下水水位、開采量等數(shù)據(jù)的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)，達(dá)到灌區(qū)監(jiān)測(cè)的全覆蓋。采集到的水情信息采取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)對(duì)接，水情信息采集由遙測(cè)站、通信網(wǎng)絡(luò)、中心站3部分組成。昌馬灌區(qū)總面積約78.23hm2，增設(shè)8處地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)；雙塔灌區(qū)總面積約57hm2，增設(shè)6處地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)；花海灌區(qū)總面積約22.58hm2，增設(shè)3處地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。

4.2.3 信息系統(tǒng)整合與集成

將現(xiàn)有的斗口水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、南干渠全渠道控制系統(tǒng)、干渠雷達(dá)監(jiān)測(cè)斷面系統(tǒng)、斗口測(cè)控一體化系統(tǒng)借助疏勒河管理局信息中心的管理平臺(tái)，在閘門測(cè)控軟件系統(tǒng)的支持下，構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全流域的自動(dòng)化監(jiān)控。

4.2.4 數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)升級(jí)完善

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：在現(xiàn)有Oracle11g基礎(chǔ)上將其擴(kuò)展為Oracle rac，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)擴(kuò)展提供數(shù)據(jù)和高性能服務(wù)。

綜合數(shù)據(jù)庫：擴(kuò)展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫，新建灌區(qū)閘門、渠道等三維地理數(shù)據(jù)庫，按照業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)分析、水環(huán)境水生態(tài)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并建設(shè)數(shù)據(jù)庫，納入新建的水情監(jiān)測(cè)信息、閘門監(jiān)測(cè)信息等數(shù)據(jù)庫，按照數(shù)據(jù)管理與共享需求更新數(shù)據(jù)庫。

4.3 系統(tǒng)功能要求

水情信息采集系統(tǒng)建設(shè)的目的是實(shí)時(shí)掌握水庫及渠道內(nèi)的輸水以及地下水變化情況，為優(yōu)化配水、閘門控制提供技術(shù)保證，為用水計(jì)量提供科學(xué)依據(jù)，提高數(shù)據(jù)采集和處理的可靠性，減少人員巡測(cè)消耗。其總體功能是：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)連續(xù)在線完成水庫水位、渠道流量、泉水水量數(shù)據(jù)及水位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集、傳輸、接收和處理；每日監(jiān)測(cè)次數(shù)和自報(bào)次數(shù)可以本地設(shè)置也可以遠(yuǎn)程設(shè)置，監(jiān)測(cè)采用定時(shí)自報(bào)和召測(cè)工作方式。系統(tǒng)能夠長期在暴雨洪水、嚴(yán)寒、風(fēng)沙等惡劣天氣條件下穩(wěn)定可靠地工作；能夠通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備將采集的水位、水溫、流量、氣溫等數(shù)據(jù)上傳至信息中心應(yīng)用系統(tǒng)的閘門遠(yuǎn)程控制應(yīng)用模塊。系統(tǒng)各設(shè)備符合結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、低功耗的原則，具有防雷、防風(fēng)雨、防風(fēng)沙的穩(wěn)定工作能力，確保各測(cè)站在無人值守、無人看管的情況下都能正常工作，系統(tǒng)具有在設(shè)備故障和異常、試劑異常、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限等情況下進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警功能[3]。

5 結(jié) 語

疏勒河流域水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完善升級(jí)，無論是在灌區(qū)水資源信息的采集種類、調(diào)控手段、監(jiān)測(cè)與監(jiān)控范圍、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)方面，還是在水資源的優(yōu)化調(diào)度、水資源配置管理方面都將得到較大的提高。通過對(duì)水資源的有效監(jiān)控，為合理配置流域水資源和流域水權(quán)制度建設(shè)提供了平臺(tái)，也能確?！抖鼗退Y源利用與生態(tài)保護(hù)規(guī)劃》要求的項(xiàng)目建設(shè)完成后雙塔水庫向敦煌盆地下泄生態(tài)總水量7800萬m3的約束性指標(biāo)任務(wù)的完成。