开都-孔雀河流域水量监测方案设计

宋虹兵

（塔里木河流域管理局，新疆 塔里木 841000）

开都-孔雀河流域水量监测方案设计

宋虹兵

（塔里木河流域管理局，新疆 塔里木 841000）

文章对开都—孔雀河流域水量监测方案进行了详细的介绍。通过对开都—孔雀河24个重要引（退）水口实施水量监测，能够实现开都—孔雀河用水总量控制90%的目标，加强了水资源的统一调度，提高了流域管理效率。

开都—孔雀河；水量监测；方案

1 流域概况

开都—孔雀河流域位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州境内，地处塔里木盆地东北部、塔克拉玛干沙漠东北缘，该流域国民生产总值占巴音郭楞蒙古自治州（以下简称巴州）的80%以上，养育着流域内6县（市）及兵团第二师约100万各族儿女，是巴州国民经济发展、生态环境保护的重要区域。流域总面积为7.70万km2，主要由开都河、博斯腾湖、孔雀河和诸小河流水系组成，水资源总量44.07亿m2（地表水42.01亿m2，地下水2.06亿m2）。

开都河发源于天山南麓中部的依连哈比尔尕山，全长560km，最终流入博斯腾湖，多年平均年径流量35.18亿m2；黄水沟、清水河、乌拉斯台河、泉水沟、哈哈仁郭楞沟、莫呼查汗沟、乌什塔拉河、曲惠沟等诸小河也是博斯腾湖入湖水源，多年平均年径流量6.2亿m2。

博斯腾湖位于焉耆盆地东南部，是我国最大的的内陆淡水湖，湖面高程1047.5m时水域面积约1100km2，库容约80亿m2。据有历史数据记录以来最高水位1049.39m（2002年），最低水位1044.81m（1986年）。湖水矿化度最高值1.6～2.02g/L（1986年），最低值1.17g/L（2003年）。

孔雀河源于博斯腾湖，流经库尔勒市、尉犁县和若羌县，其尾闾为罗布泊，河流全长942km，多年平均年径流量为13.34亿m3。自博斯腾湖扬水站投产运行后，孔雀河出流受人为控制。

2 水量调度监测现状

目前，开都—孔雀河流域重要引（退）水口共有24处。现已有自动水位监测站点5处，还需在重要引（退）水口等新建水位监测站点19处。如表1所示。

2.1 全球气候变化加剧了水资源的不确定性

开都河是一条由冰雪融水和降水补给为主的河流，受全球气候变化影响，水文情势波动增大，水资源不确定性增强。最大年（2002年）和最小年（1986年）年径流量变化相差2.3倍。2012年开都河全年来水量约为31.56亿m3，比2009年、2010年和2011年分别减少15%、25%和20%，甚至比多年平均值（35.31亿m3）还偏少7.3%，是1996年以来山区来水最少年份。山区来水的波动性和不确定性增加了流域水资源管理的难度。

博斯腾湖水位在过去10年出现了持续下降态势，由2002年的1049.39m（过去50年最高水位）下降到2012年的1045.06m，10年下降了4.33m，接近《巴音郭楞蒙古自治州博斯腾湖流域水环境保护及污染防治条例》规定的最低控制水位1045.00m。

表1 塔里木河流域开—孔河重要引（退）口统计表

2.2 博斯腾湖入湖水量呈减少态势

在过去的10年，开都河入博斯腾湖水量由2002年的44.90亿m3减至2012年的19.87亿m3，接近1990年以来的最低值。博斯腾湖入湖水源除开都河外，还包括黄水沟、清水河、乌拉斯台河、泉水沟、哈哈仁郭楞沟、莫呼查汗沟、乌什塔拉河、曲惠沟等诸小河流，年均径流量约6.2亿m3。由于农业灌溉面积及人工育苇面积扩大，耗水量也不断增加，2010～2012年除乌拉斯台河有少量冬闲水，黄水沟和清水河在大洪水期间有入湖水量外，其它河流已没有水量入湖。伴随着博斯腾湖水位下降，湖水矿化度又开始出现升高态势，由2003年的1.17g/L升高到2012年的1.5g/L，表现出向微咸水湖转变的趋势，已影响博斯腾湖渔业、苇业和旅游等发展，直接威胁到整个流域的经济社会发展和生态安全。

2.3 水量调度监测手段落后

塔里木河流域近期综合治理已暴露出部门、专业和地区间信息传递不及时，监测和监控手段和信息化程度相对落后，信息反馈不及时。水量调度监测没有统一的规划、统一的协调和监管，影响了行政决策效率，难以实施有效的水量统一调度。

3 流域水量调度监测项目实施的必要性

3.1 落实“三条红线”控制指标，实施最严格水资源管理的必然要求

根据自治区人民政府《关于实行最严格水资源管理制度落实“三条红线”控制指标的通知》（新政函〔2013〕111号）精神，尽快完成开都—孔雀河流域地表水及地下水的用水总量指标分解工作。按照总量控制、以水定地的原则，合理确定发展规模；加强水量统一调度。

3.2 适应流域管理新体制，提升塔里木河流域管理信息化水平的需要

信息化是塔里木河流域管理能力建设的重要任务之一。开都—孔雀河作为塔里木河流域重要源流之一，迫切需要建立水量调度监测系统，增强相关管理信息的时效性、准确性和直观性。实现信息在各部门间的快速交换与共享，提高协同工作效率，并利用实时信息和数学模型等进行综合分析，有助于做出科学合理的决策。

3.3 提高流域综合管理效率的基本要求

塔里木河流域近期综合治理实施以来，已经积累了大量的本底数据资源，这些历史数据资源及后续监测和管理产生的信息资源都将成为宝贵的信息基础，充分发挥其综合利用效益，需建设可靠的信息传输与共享平台，将分散在各部门的信息进行有效地整合，形成统一集中的数据资源，保证数据的时效性和一致性，为数据资源挖掘利用、发挥流域综合管理效率作好铺垫。

3.4 行使社会管理职能和公共服务的重要基础

通过加强信息化管理能力建设，不仅可推进依法行政、政务公开，而且还可规范行政许可程序，并接受社会公众的监督，创新管理模式。另外，通过信息化手段为公众提供信息服务，吸引公众参与，有利于打造政府良好形象，有效履行公共服务职能。

4 建设目标

补充完善塔里木河流域开都—孔雀河水位监测站网。以现有水位监测站网为骨干，在重要引水口等新建水位监测站点19处，使流域内重要引水口上水位监测点数量有所增加、布局局合理、整体功能有所加强，更好地满足流域水量统一调度管理。

建设塔里木河流域开都—孔雀河水量信息服务系统，完善开都—孔雀河水调分中中心，提高塔里木河流域水量调度管理水平。

5 建设方案

5.1 水位监测站点

为做好与已建水位监测站网的集成，根据工程项目所在地实际环境情况，此次新建水位监测站点采用雷达水位计，传输方式采用GPRS传输。

（1）系统结构。

利用遥测终端机（RTU）控制雷达水位传感器采集水位数据，并存储和处理后，通过GPRS发送至接收端。水位遥测站主要由雷达水位计、终端机（RTU）（含GPRS通信模块）、太阳能电池、蓄电池等组成。接收收端主要负责将遥测站传输来的数据进行接收处理后通过网络写写入数据库。如图1所示。

（2）组网设计和数据流程。

组网设计以数据采集设备的数据采集、传输、处理为主线，GPRS数据传输设计的重要条件是依附于中心站的选取，本系统中心站为塔里木河流域巴音郭楞管理局水调分中心。数据的传输特点主要以多点（水位采集点）对单点（中心站）的形式出现，，如图1所示。

数据的采集发送主要通过RTU中的数据采集模块来完成，并进行编码处理。数据经编码后调制,以超短坡形式发送出去,数传仪接收超短坡信号,经处理转换成RRS-485/232信号,再由GPRS模块进行数据传送。数据的传输是经过移动的网关送到移动服务器上，通过租用专线将数据传送到水调分中心的的数据服务器，通过数据接收软件接收数据并解码存储。数据处理软件负责数据的处理，根据基值计算水位、流量并存储进数据库。

图1 系统结构示意图

数据经过数据采集发送，数据经GPRS网络传输，数据接收，数据处理几个过程。如图2所示。

图2 水位数据流程图

（3）遥测站供电系统设计方案。

pH：取绞碎均匀的鱼肉样品5 g于锥形瓶中，加入45 g蒸馏水，充分混匀静止30 min，取上清液测定[14]。

由于水文站点无供电，为确保水位流量数据畅通，现地水位监测设备拟采用太阳能供电系统。。

太阳能电池供电系统如图3所示。

图3 水位计、终端机电源框图

根据各设备日耗电量和太阳能电池的输出电压、设备各种状态的耗电量的日耗电量、平均日照时数、估计最多连续无日照天数选择太阳能电池的功率和蓄电池容量。本方案选定14AH的免维护电池和20W太阳能电池。其依据是，根据新疆有关资料统计的月平均日照时间。蓄电池的容量按照连续阴天10天计算，考虑蓄电池30%余量，以及各设备日耗电量计算得出。

为避免蓄电池过充电，蓄电池和太阳能板之间应加装太阳能电池充电控制器，稳压装置的输出应为15V。

（4）水位流量关系的率定。本案拟对19个断面水位流量关系进行率定。对于水位流量关系是单一线的断面，关系曲线的率定需要30次以上的实测流量（常测法或精测法）；对于水位流量关系是多线条的断面，关系曲线的率定需要30次以上的实测流量（常测法或精测法）。

单一线的率定延长，高水不大于水位变幅的20%，低水应小于10%；多线条的曲线率定，线条少于6条时，每条线上宜有10个以上测点，线条多于6条时，每条线上宜有5～10个测点。

关系线为单一线或经单值化处理后的单一线，都应做三项检验（即符号检验、适线检验、偏离检验），检验结果满足《水文资料整编规范》要求时，证明率定的曲线合理，否则应重新修订曲线，再度进行检验。

（5）与已建系统的集成。

对于本次新建的19座水情站点的信息，建议按照水文遥测规范要求纳入到原有水文遥测信息站网数据库中。

5.2 水量调度综合信息应用系统

基于GIS平台实现各类基础信息、水量调度辅助信息、调度方案指标与运行实况信息等的快速便捷查询与直观清晰显示，对主要断面的小流量实现分级预警。对于其中具有空间属性的信息，可以在电子地图上进行定位表达。

（1）基础信息查询。系统充分利用GIS平台高性能的空间信息可视化、查询、编辑等功能，按照水调人员工作要求，以简洁鲜明的方式将各类水量调度信息、分析计算结果、水量调度运行实况等显示在显示终端上，为会商决策、调度作业提供信息服务。

（2）引（退）水信息查询、统计。实现对开都—孔雀河流域重要引（退）水口采集的实际引水情况查询及对比分析。

（3）用水计划、需水信息查询。将各单位上报的用水计划信息统计并显示；以表格和曲线方式展示各单位在选择时段（旬、月、年）范围内的需水量数据，并与上报用水计划的需水量、调度实施方案的分配水量、实际引水量之间进行对比分析。

（4）水调方案查询。以表格方式展示选择时段周、旬、月、年、跨年等水调方案信息。

（5）预警信息处理。系统采用主动预警，实现实时监测数据预警、预测数据预警及计算误差预警。实现对预警信息的查询、统计。

（6）短信平台。将采集的重要引（退）水口水情信息及预警信息以短信的方式发送给主要业务人员及领导。

（7）移动查询模块。实现给决策人员提供实时查询流域水量调度信息情况的服务功能。

6 结 语

通过本项目的实施，提升了开都—孔雀河管理信息化水平，强化了水资源的统一管理调度，提高了流域管理效率，最终实现了开都—孔雀河用水总量控制90%的目标。

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.06.006

TV231.4

B

1008-1305（2014）06-0017-04

宋虹兵（1983年-），男，助理工程师。