關延峰

（遼寧省遼河防洪工程有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

隨著全球水資源日益緊張和水環(huán)境問題的凸顯，流域水資源管理變得尤為重要。流域是水資源的天然單元，其內涵著復雜的水文過程和多樣的水體互動。在這一背景下，精確水利測量成為流域水資源管理中的關鍵技術，對于全面了解水文情勢、科學規(guī)劃水資源利用和高效保護水體均具有重要意義。

1 流域水資源管理概述

1.1 定義和目標

流域水資源管理涵蓋了對特定流域內水資源的全面協(xié)調、利用和保護，這一管理形式超越了傳統(tǒng)的單一水體管理，將目光聚焦于整個流域范圍內的水資源系統(tǒng)，包括地表水、地下水、雨水、湖泊和河流等多種水體。其核心在于通過綜合考慮流域內的地理、氣候、土地利用等因素，實現對水資源的科學規(guī)劃、分配和保護。

流域水資源管理的目標旨在實現對水資源的可持續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境的健康維護及社會經濟的協(xié)調發(fā)展。首要目標是確保水資源的穩(wěn)定供應，以滿足不斷增長的社會需求。通過對流域內水資源的科學分析和規(guī)劃，實現對水資源的有效分配，提高利用效率，同時降低對非可再生水資源的過度開采。其次，流域水資源管理追求生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性。通過科學合理的管理措施，保障流域內的濕地、河流、湖泊等生態(tài)系統(tǒng)的完整性，維護生物多樣性，減少水污染和生態(tài)系統(tǒng)惡化的風險。這一目標不僅關系到水生態(tài)系統(tǒng)的健康，也直接影響到人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 關鍵組成部分

1.2.1 水資源規(guī)劃

水資源規(guī)劃是流域水資源管理的基礎和核心，涵蓋了對流域內水資源的全面分析、合理配置和未來發(fā)展的科學規(guī)劃。水資源規(guī)劃不僅要考慮當前的水資源狀況，還要充分考慮未來社會、經濟和環(huán)境的發(fā)展趨勢[1]。水資源規(guī)劃的首要任務是確定流域內水資源的分布、類型和數量，通過建立水資源數據庫，全面掌握流域內的水文情況。在此基礎上，制定合理的水資源利用方案，包括農業(yè)灌溉、城市供水、工業(yè)用水等多個方面。

1.2.2 水資源保護

水資源保護是流域水資源管理的關鍵環(huán)節(jié)，其目標是保護水體質量、維護生態(tài)平衡和減少水資源的浪費。水資源的保護涉及水源地保護、水污染防控及生態(tài)系統(tǒng)維護等多個方面。水源地保護是水資源保護的重要組成部分，包括湖泊、河流、水庫等自然水體及地下水的保護，通過建立水源地保護區(qū)、采取合理的土地利用政策，限制污染源的排放，有效減少人類活動對水源地的影響[2]。水污染的防控是水資源保護的關鍵措施，通過建立嚴格的水質監(jiān)測體系，及時發(fā)現并控制水體污染源，實施治理方案，確保流域內水質達到或維持在規(guī)定的標準，既包括點源污染的治理，也需關注面源污染的控制，以實現全方位的水污染防治。

1.2.3 水資源監(jiān)控和評估

水資源監(jiān)控和評估是流域水資源管理的持續(xù)性和動態(tài)性體現。通過監(jiān)控體系，對流域內水資源的數量、質量、分布等進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現問題并采取措施。監(jiān)控體系包括地面水文測站、遙感技術、數字水文模型等多種手段，實現全面、精準的水資源動態(tài)監(jiān)測。評估是對流域水資源管理效果的定期檢查，通過對水資源規(guī)劃執(zhí)行情況、水資源保護工作效果及流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況等進行綜合評估。

2 水利測量的基本原理

水利測量作為水利工程中不可或缺的一部分，其基本原理涉及水位、流速和水量等關鍵參數的測定。首先，水位測量是水利測量的核心，通過高程變化，全面了解河流、湖泊、水庫等水體的水位情況。水位測量中，關鍵在于測點的選擇和測量手段的合理運用[3]。測點的選擇需兼顧地形、水文地質等因素，包括水文測站、水庫閘口、河道交匯點等，測量手段包括水位計、激光測距儀等工具，通過連續(xù)監(jiān)測水位變化，實現對水體動態(tài)變化的全面把握。

流速測量是水利測量中的另一關鍵環(huán)節(jié)，用于獲取水體流動的速度信息。測量原理是基于流體力學的基本概念，主要通過測量單位時間內水體通過一定截面的體積流量來實現。流速測量的手段多種多樣，包括流速計、船載流速儀等設備。

水量測量作為水位和流速測量的綜合應用，關鍵在于水位、流速等參數的綜合計算。積分法和控制體法是常見的水量測量原理。積分法通過在橫截面上設置多個水位測點，利用測得的水位數據進行積分運算，得到水體通過該截面的總體積，從而計算出水量?？刂企w法通過在水體流動路徑上設置控制體，通過測量水體在控制體邊界上的流速和水位，計算流經控制體的水量。這兩種方法適用于不同情景的水量測量，為對河流、渠道等不同形態(tài)水體的水量進行科學評估提供了可靠手段。

3 水利測量的關鍵技術

3.1 遙感技術

遙感技術是水利測量中的重要手段，是通過衛(wèi)星、航空器等遙感平臺的高分辨率影像來獲取水體的特征、地形、土地利用等信息。在水位測量中，遙感技術獲取水體表面高程信息，實現對河流、湖泊等水體水位的遙感監(jiān)測。

3.2 全球定位系統(tǒng)（GPS）

作為衛(wèi)星導航系統(tǒng)，為水利測量提供了高精度的空間定位信息。在水文測量中，GPS 廣泛用于水位測量和流速測量，通過在水體邊界和測點設置GPS 接收器，實現對水位變化的高精度監(jiān)測；在流速測量中，結合GPS 和流速計等設備，獲取水體流經測點時的實時速度和坐標信息，由此得到流速數據。GPS 技術的高精度和實時性，為水文監(jiān)測提供了強有力的支持。

3.3 數字地形測量

數字地形測量技術是通過激光雷達、雷達干涉等手段，實現對地表形態(tài)的高精度測量。在水利測量中，數字地形模型（DEM）的生成為水文建模、水體變化監(jiān)測等提供了詳細的地形信息。DEM還用于確定水流方向、流速分布等，對于流域水文過程的模擬和預測具有重要價值。通過數字地形測量，可以更準確地模擬水流路徑、分析地形對水流的影響，提高水文模型的精度和可靠性[4]。

3.4 水文測驗

水文測驗是一種通過實地測量來獲取水文信息的技術手段，通過設置水位計、流速計等儀器，對水體的水位、流速等參數進行直接測量。水文測驗的優(yōu)勢在于直接獲取實測數據，能夠適應各類水體和地形，提供準確的水文信息，對于長期水文監(jiān)測和水文模型的驗證具有不可替代的作用。

4 水利測量的數據處理和分析

水利測量產生水位、流速、水量等多個方面的信息，經過一系列處理步驟，確保其精度和可靠性。在水位測量中，通過對水位數據進行濾波、校正等處理，消除由于環(huán)境干擾、設備誤差等因素引起的噪聲，獲取準確的水位信息。對于流速數據，要進行儀器校準、流速剖面分析等步驟，以保證流速測量的精確性。水量數據的處理則要考慮水位和流速的綜合分析，通過積分法等數學手段，計算出水體通過截面的總流量。整個數據處理過程需要借助數學統(tǒng)計、信號處理等領域的方法，確保測量數據的準確性和可信度。

數據的分析是從測得的原始數據中提取有用信息的過程，旨在深入了解水體的運動規(guī)律、水文過程、水體變化等特征。在水位數據分析中，通過時間序列分析、頻域分析等手段，識別出水位的周期性、季節(jié)性變化規(guī)律，為洪水預報、旱情監(jiān)測等提供參考。流速數據的分析則側重于流速剖面的特性，通過流速剖面曲線的分析，確定流速的分布規(guī)律，為河道治理和水流動力學研究提供基礎信息。水量數據的分析不僅關注總量的計算，還需要研究其時空分布特征，為水資源調度、水質管理等提供科學依據。

5 精確水利測量在流域水資源管理中的作用

5.1 提高水資源規(guī)劃的精確性

精確水利測量在流域水資源管理中發(fā)揮著關鍵作用，尤其在水資源規(guī)劃方面具有顯著的應用價值。通過精準的水位測量、流速測量和水量測量，獲取流域內水體的詳細信息，包括水位變化的時空分布、河流流速的剖面特性及水體通過截面的總量，這些數據為水資源規(guī)劃提供了科學依據。

5.2 增強水資源保護的有效性

水資源保護是流域水資源管理的核心任務之一，精確水利測量在水資源保護方面的應用可以顯著提升保護效果。通過水位測量，能夠實時監(jiān)測水體的高程變化，及時發(fā)現可能的水體異常波動，為預防水體溢出、泄漏等提供預警。流速測量監(jiān)測水流速度的變化，識別可能的水流異常和流速過快引發(fā)的河岸侵蝕等問題。精確水量測量在水資源保護中的應用更為重要，通過實時監(jiān)測流經截面的水體總量，快速檢測到異常的水量波動，為水體污染的溯源提供重要線索，有助于迅速應對可能的水質問題，減少對水體的損害。

5.3 優(yōu)化水資源利用的效率

提高水資源的利用效率是流域水資源管理的目標，而精確水利測量為實現這一目標提供了強有力的支持。通過對水位、流速和水量的準確測量，深入分析水資源的分布和變化規(guī)律，為優(yōu)化水資源利用提供科學依據。在水位測量方面，了解河流、湖泊等水體的高程變化規(guī)律，為合理調控水位提供依據。通過流速測量，了解河流不同截面的水流速度分布情況，為合理布置水力發(fā)電設施、提高灌溉效率等提供技術支持。水量測量為確保水資源的有效利用提供了實際輸送量的數據支持，避免資源的浪費和過度利用。

5.4 強化水資源監(jiān)控和評估的能力

精確水利測量為水資源監(jiān)控和評估提供強大的技術支持。在水資源監(jiān)控方面，通過實時水位測量，建立水位監(jiān)測網絡，實現對流域內各個水體的高程動態(tài)監(jiān)測。流速測量有助于監(jiān)控河流、渠道等水體的運動狀態(tài)[5]，識別潛在的水體異常情況。水量測量為水資源評估提供了直接的輸送量數據，有助于對水體的供給和需求進行全面評估?；谶@些數據，可以建立水文模型，進行水資源的時空分布預測，為未來水資源管理提供科學決策的依據。同時，水資源監(jiān)控和評估需要兼顧水質信息，通過對水體輸送量的實時監(jiān)測，及時發(fā)現水體污染問題，加強對水體健康狀況的監(jiān)測。通過精確水利測量，水資源管理者可以更加全面、準確地了解流域水資源的狀況，提高對水體動態(tài)變化的敏感性，更好地制定水資源管理策略，確保水資源的可持續(xù)利用。

6 結語

精確水利測量在流域水資源管理中的作用不可忽視，為實現水資源的科學、高效、可持續(xù)管理提供了強有力的技術支持。通過對水位、流速和水量等關鍵參數的準確測量，能夠深入了解水文過程、水體狀態(tài)及水資源的時空變化規(guī)律。精確水利測量在流域水資源管理中的應用，不僅提高了水資源的利用效率，也為水環(huán)境的保護和可持續(xù)管理提供了堅實的技術基礎。