滨海新区塘沽地下水资源管理系统

丁尚起 李时博 樊彦文

0 引言

地下水是复杂的生态环境系统中的一个敏感的组成因子,过量开采地下水,会造成地下水水位下降、地面沉降、海水入侵、水质恶化等一系列环境地质问题[1];同时,地下水又是一种宝贵的基础性资源,人类社会的可持续发展离不开包括地下水资源在内的资源承载力的提高[2]。天津市塘沽是21世纪国家重点建设的滨海新区中心区,人均占有水资源量不足全国人均水资源量的1/17。因此,必须深入研究地下水资源优化配置方法,解决在保护地质环境前提下,进一步提高地下水资源承载力的问题。

作者采用了GIS,.NET等技术开发了塘沽地下水资源管理系统。通过该系统的实施,可以实时直观地了解地下水资源的各种数据,可以进一步对地下水资源进行优化配置,对塘沽社会经济与地质环境可持续协调发展具有重要意义。

1 总体结构

按照业务要求和功能要求,系统采用了C/S体系结构;根据多层体系结构的软件设计思想,将系统划分为数据层、中间层、业务层和应用层4个层次。系统总体结构如图1所示。

数据层包括地理空间数据库、静态水文地质数据库和地下水动态监测数据库三个部分,分别存储基础空间数据、水文地质数据和实时动态监测数据。在数据层和业务层之间设有中间层,包括数据库引擎和空间数据引擎两个部分,以实现各类数据之间的快速匹配和查询。业务层采用软件组件的方式实现系统的业务功能。应用层可以通过客户端操作界面实现对地下水资源信息的管理、查询、分析和展示等应用操作。

2 主要功能

2.1 资料管理

该部分实现地下水资料和系统运行数据的管理功能,具体包括文档管理、数据管理、图形管理、系统管理和打印输出5个功能模块。

2.2 单井查询

该部分实现对单个机井的基本情况、水位、水量、水质、结构与地层、文档等进行查询浏览的功能。对水位信息进行查询时,可以采用数据表格和水位历时曲线两种表现方式,如图2所示。

2.3 统计分析

统计分析包括水文地质条件分析、机井运行状态分析、区域水位变幅分析、地下水水量统计分析和地下水水质统计分析5个功能模块。

2.4 三维展示

建立地表、地层、含水组、机井、水位等地物的三维模型和附属信息模型,采用剖切、漫游和历时渐变等方式,对三维模型及其附属信息进行形象直观的展示。

2.5 辅助决策

建立辅助决策模型,通过对水位、水质、开采强度、水文地质结构等的综合分析计算,实现成井位置和开采量的辅助决策功能。

3 系统特点

1)按照设定的时间周期,与数据采集系统协调工作,实现了地下水动态数据的自动检测功能,提高了数据分析应用的实时性;2)采用人工数据备份和自动数据备份相结合,以及SMS实时通知备份信息的模式,确保数据存储安全可靠;3)使用独立的等值线生成算法,避免了对Surfer等第三方软件的过度依赖,有利于软件模块的重用和系统升级开发。

4 结语

塘沽地下水资源管理系统是一个集GIS,.NET和3D等技术于一体,具有自动检测、数据安全、技术先进等特点的综合性信息系统。该系统实现了对地下水资源相关文档、数据、图形的管理、查询、分析以及辅助决策和三维展示功能。该系统的建设和应用对实现水资源可持续利用、经济与环境协调发展具有重要意义。

[1] 杨 旭,黄家柱,许建军,等.基于组件式GIS的地下水动态管理系统设计与开发[J].地理与地理信息科学,2004,20(1):47-50.

[2] 戴长雷,迟宝明,高淑琴,等.基于GIS的地下水信息管理系统分析[J].世界地质,2004,23(2):158-161.