沈阳市城区地下水远程实时监测系统建设初探

李春雨

(沈阳市城市水资源管理办公室，辽宁 沈阳 110002)

沈阳市城区地下水远程实时监测系统建设初探

李春雨

(沈阳市城市水资源管理办公室，辽宁 沈阳 110002)

沈阳市城区至今没有形成自己的独立的地下水水资源远程监测系统平台，不能及时、准确的掌握辖区的地下水的用水动态。为此，进行以信息采集系统为基础、通讯系统为保障、计算机网络为依托、决策支持系统为核心、信息显示发布为成果的信息化系统建设，对实现水资源的科学决策，统筹规划，高效管理，具有十分重要的作用。并为加强水资源的合理地开发利用和有效地管理，提供及时、准确、科学的数字依据。

地下水;远程监控;系统建设;沈阳市

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.037

随着我国经济的发展，对水资源信息不断提出新要求，水资源观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水资源监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求;现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水资源监测技术自动化的发展。国家对水利领域投资的日益加大的同时对水利信息化基础设施建设也得到越来越多的重视，规划重点项目带动水利信息的全面建设，初步实现水利信息资源的优化整合，引导水利信息化建设进入整体协同、全面发展的健康轨道，已经成为水利管理部门的共识。

1 建设监测系统必要性

沈阳位于中国东北地区南部，辽宁省中部，以平原为主，属温带半湿润大陆性气候，受季风影响，降水集中，温差较大，四季分明。城区面积185km2，全年降水量500mm，全年无霜期183天，城区所使用的水资源70%都是地下水。据《沈阳市2014年水资源公报》数据显示:与 2013年相比，2014年沈阳市水资源总量有所增加，是由于频繁的降雨给沈阳市地下水资源带来的“增容”补给;地下漏斗也呈缓解趋势，目前城区内只有两个漏斗，而随着一些大工厂的搬迁，铁西区的地下漏斗已经基本平复，望花附近的漏斗也在逐步改善当中。2005年以来，沈阳市城市水资源管理办公室在省、市各级主管部门的帮助和支持下，城区已陆续完成40余个远程监测站点的建设，为加强水资源的合理利用和管理，提供了及时、准确、科学的数字依据。但是，由于种种原因，城区至今没有形成自己的独立的远程监测系统平台，对各取水户的用水数据一直采取人工抄表的方式，不能及时、准确的掌握辖区的用水动态。因此，加强水资源管理，建立以信息采集系统为基础、通讯系统为保障、计算机网络为依托、决策支持系统为核心、信息显示发布为成果的信息化系统，对城市水资源管理办公室实现水资源的科学决策，统筹规划，高效管理，具有十分重要的作用。

2 建设目标

沈阳市城市规划区地下水资源远程实时监测系统建设项目，在现有监测点的基础上新增加90个监测孔，增设监测点后使监测点的分布更加合理，监测结果更能客观的反应地下水动态变化情况。利用互联网信息高速传输平台，使用当今先进的高精度传感技术、实时数据传输技术、数据库技术、管理信息系统技术及决策支持系统技术，达到快速、准确掌握全市各监测井的水资源数据，并自动形成各类报表、图表;可对采集的各类水资源数据进行系统分析，以利于计划用水和统一调配管理;终端计算机具备远程召测分站数据功能，保证整体网络运行稳定，无故障运行周期长，并具有报警等基本功能。该系统具有完备和灵活的软硬件扩充能力，可以与已建成的水源热泵取回水远程实时监控系统以及后续的多个水资源远程监测系统整合，优化硬件资源配置，实现水资源的科学管理，统一调度，合理配置。

3 建设内容

沈阳市城市规划区地下水资源远程实时监测系统建设项目主要包括增设90个地下水动态监测孔和远程监测设备安装及数据传输两部分内容。

3.1 增设地下水动态监测孔

沈阳市城市规划区地下水资源远程实时监测系统建设项目增设90个地下水动态监测孔。打孔并提供测量结果，测量结果包括地层编录、监测孔地理坐标、监测孔口高程、地面高程、监测孔结构、编号。监测孔布设主要根据《地下水监测规范》要求进行布设;结合沈阳市规划区实际情况，在地铁工程沿线、水源热泵取、排水井周边、市政水源临近地区适当加密;为监测孔日常维护和管理的方便，监测孔布设不要影响行人，行车，尽可能布设在公园，企事业单位院内。钻井方法采用清水钻井，施工中做好岩性记录。开、终孔直径不小于300mm。监测孔深度:根据各监测孔的实际位置地质情况确定孔深，最浅不低于30m。监测孔管材:壁管采用抗压强度不小于0.6Mpa;滤水管采用Φ160PVC管材，壁厚不小于4mm，孔隙率不小于30%。沉淀管同壁管:护管采用不小于Φ189mm铁管，上管加盖，顶盖用六角螺丝固定。顶盖采用Φ210mm钢板。护管及顶盖喷漆，底色为深绿色，护管两侧顶盖以下80～450mm处喷白色宋体“地下水动态监测点”字样;顶盖喷白色宋体弧状“沈阳市水利局”字样，弧中加喷观测点编号。护管顶端用红色喷井口高程永久性标注。孔管安装位置:下部安装2～3mm沉淀管，底部加盖。中间按要求安装滤水管，滤水管包网缠丝。上部井壁管需露出地面400mm。井管垂直度不得超过1/1000;管外四周回填砾料，砾料选用硬度较大的砾石，磨圆度较好，不含粘土和杂物，其规格为5～20mm，填砾高度为地面以下4m，上部用粘土封闭。外部安装护管，护管露出地面500mm，埋入地下400mm，下部加焊钢筋，浇筑混凝固固定。成井后洗井，达到水清砂净。

3.2 设备安装及数据传输

远程监测设备安装及数据传输是要对城区区域内自备井的水资源参数实行远程监测与管理。在水资源监测系统中，常常需要对众多的监测站点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，所以通过GPRS无线网络进行数据传输，成为水利部门选择的重要通信手段之一。本项目系统的主要功能包括:地下水资源的自动采集、显示，数据无线远程传输，客户数据库的建立，自动形成各类报表、图表、查询统计分析等。同时要求终端计算机应具备远程监测分站数据功能;要求整体网络运行稳定，无故障运行周期长，并具有报警等基本功能。

(1)中心系统建设:在城市水资源管理办公室建立信息中心，构建系统运行所需的数据平台和操作系统平台。

(2)水资源实时采集和远程传输系统建设:在全市范围内选取多眼自备井作为现场监测站点，进行实时动态监测，包括水资源信息的自动采集、远程传输和数据管理。利用中国移动的GPRS远程网络通讯系统，准确、及时地掌握水资源的变化情况。

(3)中心应用软件系统共包括以下6个子系统。

①水量子系统。水量监控子系统实现了用水情况监测、用水控制、水资源费收取功能。此子的功能为取水户管理、取水井(监测站点)管理、用水计划管理、取水量手工补录、远程监测召测、远程控制、报表输出、图表分析等。

②水位子系统。其功能为远程监测各测站的小时、日水位变化和埋深情况。能够动态监测当前水位信息。提供图表分析并显示测站动态水位变化图、曲线图、液面图。能够结合GⅠS系统自动生成特定时段的水位等值线、等值面图。

③雨量子系统。雨量监控子系统和水量监控子系统以及水位监控子系统属于统一级别和类型的子系统。其系统功能和构成大致相同。主要功能为实时雨情监视、雨情报警及历史降雨情况查询。使用低功耗设备，实用性强，不需主动召测数据，一旦有雨情能够通过通讯单元自动将数据发送到监控中心计算机上。有效降低系统功耗，使得监测设备能够长时间工作在蓄电池模式下，延长待机时间。同时具备雨量数据手动召测功能。提供全辖区雨量数据的日报、月报、年报查询。提供多年同期降水量对比、当年汛期降水量比较、多年降雨量丰枯曲线。能够结合GⅠS系统自动生成降雨等值线、等值面图。雨量采集器累计计数可以选择自动年初清零，使雨量系统的使用更加科学合理。

④权限管理子系统。此子系统用来对其它业务子系统输出分级权限管理能力，通过权限子系统可以以逐级授权方式对业务子系统的用户进行功能项权限设定。支持定义组权限，对用户按组授权。权限能够管理到每一个页面，权限能够灵活制定。权限定义能够和组织机构树进行结合。使用方便直观。系统维护是对整个平台进行参数设置，例如设定通讯参数，配置通讯服务。通讯参数可根据用户网络情况灵活调整，尽最大可能发挥用户网络效能。

⑤地温空调子系统。提供对使用地温空调类系统，双通道流量系统提供实时数据监测，远程数据监测功能。还包括用水户管理、地温空调机组管理、水泵远程控制、综合查询、地温空调机组运行计费功能。地温空调计费支持多种计费模式，可以根据现场使用情况灵活设定。

⑥电子政务子系统。水资源政务系统完成市、县(区)两级的水资源政务管理，主要针对水资源业务政务流程定制，包括取水许可管理、水资源费征收管理、水资源论证管理、节水管理、水政管理、入河排污口管理、地下水管理、水资源公报、年报管理以及水资源管理事务管理等。

4 建设成效

地下水供水一直是沈阳市规划区用水的主要来源，不仅是维持社会经济发展的重要来源，而且是维持生态地质系统环境稳定的重要因素。随着社会经济的发展，人们对水资源的需求量不断加大，地下水资源的不合理开发利用，导致该区地下水出现区域性降落漏斗。目前，很多地下水井用水量计量都还停留在Ⅱ型仪表的水平上，智能化程度远远不够。远远不能满足现代化水资源管理要求，造成了水资源严重的滥采、滥用现象。因此，开展对区域地下水资源管理的研究，对于区域的生态建设和经济发展都具有重大的意义。该系统建成后，可以使城市水资源管理办公室全面、及时地掌握城区的用水情况，了解用水变化动态，逐步提高水资源可持续利用水平，优化政务办公流程，降低管理成本，更好地合理开发、利用、调度、节约和保护城市水资源，科学、准确的进行水资源调配和预测，减少人工计数带来的种种弊端，大大提高水资源管理部门的工作效率。

5 结语

地下水资源较地表水资源复杂，因此地下水本身质和量的变化以及引起地下水变化的环境条件和地下水的运移规律不能直接观察，同时，地下水的污染以及超采引起的地面沉降是缓变型的，一旦积累到一定程度，就成为不可逆的破坏。因此准确开发保护地下水就必须依靠长期的地下水远程监测系统，水利地下水液位监控，远程监控水位，及时掌握动态变化情况。

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TP316.2

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1672-2469(2016)08-0116-03

2015-11-30

李春雨(1980年—)，男，工程师。