灌区水情自动测报系统中遥测站点的布设研究

付树卿

(新疆石河子水文勘测局，新疆 石河子 832000)

灌区水情自动测报系统中遥测站点的布设研究

付树卿

(新疆石河子水文勘测局，新疆 石河子 832000)

[摘要]由于水资源日益紧缺，严重制约了干旱灌区社会经济的可持续发展。因此，加快推进建设节水型灌区变得尤为重要。而建立有效的灌区水情自动测报系统，是实现灌区节水自动化管理的先决条件。本文以新疆五家渠灌区为例，从使用水情自动测报系统的必要性、原则性以及合理性三个方面分析了系统中遥测站点应该如何布设，才能在保证完成监测任务的同时，实现经济效益最优化。该结论可为水情自动测报系统的应用提供科学依据。

[关键词]干旱灌区；水资源；水情自动测报系统；遥测站

1研究背景

水情信息自动化监测是水利设施管理中最核心的部分，实时掌握水情信息能为水资源优化调度、水文预报、防洪抗旱提供决策依据。实现水资源量供需自动化计算，则是保证地区水资源优化配置稳步进行的先决条件。目前，自动化灌溉技术是世界发达国家发展高效农业的主要手段，因此，提高灌区自动化管理水平，对我国干旱灌区发展农业经济具有划时代的意义[1]。

随着全球电子自动化监控技术的不断发展，水情自动测报技术也在我国得到了广泛应用。本文以新疆五家渠灌区水情自动化测报系统为例，在分析现有数据资料的基础上，同时根据灌区水资源现状，证明了灌区建立水情自动测报系统的必要性，并深入探讨了其遥测站网的布设，在保证准确测报的前提下，提出最经济、最合理的遥测站点布设方案。

2研究区概况

五家渠灌区位于兵团六师行政管辖区，地处新疆天山山脉北坡，准葛尔盆地南缘。地理位置为北纬43°59′25″，东经87°17′42″。气候条件为典型干旱大陆性气候，日照时间长，年均日照为2 743～3 226 h。昼夜温差大，年均气温为11.3℃，全年平均降雨量为150 mm。灌区境内水资源量富裕，其中地表水资源量为1.264亿 m3，主要来自乌鲁木齐河、老龙河、头屯河等，同时还包括17座水库和湖泊，而地下水资源量也十分富集，其地下水资源可采量为5.4亿 m3。

目前，兵团六师总种植面积为14.9万 hm，其中节水灌溉面积为12.4万 hm，其他灌溉面积2.5万 hm。2007年，当地农业水利投资总额为46 660万元，其中农田水利工程28 833万元，占到了总投资的60%，以上数据来自《农六师五家渠市2007年国民经济和社会发展统计公报》[2]。

3灌区水情自动测报系统遥测站网布设

3.1建立水情自动测报系统的必要性

在水资源缺少的情形下，为保证五家渠灌区水资源的供需平衡，就必须执行“增水与节水相结合，以节水为主”的方针，充分并合理利用当地水资源，同时对灌区用水实行现代化、科学化管理，是实现灌区社会经济可持续发展的必要前提[3]。因此，推行农业灌溉自动化管理是势在必行的。综上所述，笔者总结出以下几点原因：

3.1.1实现灌区水资源优化配置

由于灌区地表水资源存在明显的季节变化特征，所以在枯水期进行合理的水资源配置对于当地的工农业发展十分重要。制定合理的水资源优化调度方案，可准确的预测来水情况，从而大大提高不同时期灌区工农业生产的经济效益。综上所述，建立灌区水情自动测报系统是十分必要的。

3.1.2满足农业需水要求

如今灌区农业生产有了翻天覆地的变化，耕地面积不断扩大，随之农业用水量也急剧增加，造成灌区水资源供需矛盾日益突出。为进一步满足农业生产用水要求，保证农业经济平稳发展，就必须实现农业灌溉自动化管理。通过信息自动化技术可对水资源进行遥控优化配置，及时满足农业需水要求。

3.1.3发挥水利工程最大效益

水利工程管理是指调配水、输送水以及水资源综合治理等项目组成的系统工程。对这样一个工作量大、持续时间长及联系紧密的系统工程进行有效的科学管理，才能充分发挥其功能作用，其前提就是必须实行自动化管理。

3.1.4实现水利信息化

水利建设是国民经济的支柱。随着我国经济的快速发展，水情灾害日益突出，已经严重制约了社会经济的可持续发展。为落实《全国水利发展“十五”计划》和国家中远期规划中的任务目标，从重视水资源利用转变为关注对水资源的优化配置与治理；从过去对水量、水质、水能的分别管理，以及水资源的供给、输出以及回收利用过程的多家管理，转变为对水资源的统一调度与管理。对于这些重要转变，水利信息化发展起到了至关重要的作用。因此，在五家渠灌区建立水情自动测报系统是十分可行的。

3.2遥测站点的布设原则

多个测站在地理位置上的联合分布就形成了站网，其在各自的空间位置上具有一定的布置规律，站网的功能是把各个测站紧密的联系在一起，发挥比单一站点更大的作用。遥测站类型可分为水文站、雨量站等[4]，因此，站网布设应重点考虑系统所在的流域水文特征。如果以河网布置形式为主，则站网以控制干流和主要支流来水的测站为主；如在流域暴雨区进行布置，应以河道径流、降雨产汇流为主，布设一定数量具有代表性的遥测雨量站点。目前，我国现有的遥测站网布设密度不高，为250～600 km2/站。密度小于国外发达国家，比如邻国日本站网密度高达50 km2/站[5]。

本次五家渠灌区水情自动测报系统中遥测站布设，严格按照科学合理、经济可行的原则，首先收集流域水文气象资料，以满足内插流域中代表性地点水文值为前提条件，同时结合流域自身水文特征，进行详细合理的论证。将测站布设在主要支流汇入后的干流或暴雨经常汇集及洪水灾害频发的干流点，比如水利工程所在地的上游和下游水文特征地点。除此之外，遥测站点的布设还应考虑当地气候条件和下垫面特征。

根据目前水情自动测报系统应用的实际情况，灌区遥测站网布设要满足以下要求：

(1)站点设置应能够反映流域内雨水情变化，即实时准确掌握雨水情信息；(2)以满足灌区需水为前提条件，能切实为灌区水资源配置与决策提供服务；(3)站点应尽可能分布均匀，减小投资利润；(4)利于信息共享，站点应尽可能布设在通信条件较好的地方，多选择直线布设，减少中继站点数量，从而提高中心站传输信息的可靠性；(5)选点时要考虑到方便交通运输和系统维护的要求，切实满足系统的运行和维护管理的要求。总体而言，站网布设只有做到上述5点基本要求，才能真正实现水情自动测报系统的最优经济效益和实用价值。因此，可对原有站网进行合理调整，即适当减少或增加。

3.3遥测站点的布设论证

在水情自动测报系统建立与应用方面，落实站网论证工作对真正实现系统功能十分重要。使不同功能的站点具有合理的空间分布以及实现经济目标最优化，同时便于灌区水文气象资料的实时收集，为灌区水资源优化调配以及防汛抗旱服务。站网论证主要是指选择最佳的站网分布密度和位置，科学合理的遥测站点布置可以使水利工程发挥巨大作用价值，所以测站的合理布设是系统建立是否成功的关键[6]。综上所述，在布设站网之前，一定要做好站网论证工作，以最合理的系统规模和经济投资来布设遥测站点。本次研究首先分析了五家渠灌区的水文特性以及水利工程的运行状况，其次了解原有站网的运行情况，完善下阶段站网的布设。初步掌握灌区遥测站点布设的基本情况后，再进行其它(水位站和雨量站)站点的站网论证。

为了合理规划灌区水资源，有关水利部门对灌区实际用水量进行逐年统计。因此，一期计划建设26处测量断面，即六师灌区一期建设的遥测站具体信息见表1。其次根据灌区内原有或拟建遥测站的水文要素信息进行远期规划，遥测站的论证工作按照相关布设原则进行，最后根据流域的水文特点和遥测站的功能可以分为不同类型站点，例如水位站可以分为水库坝上、坝下水位站、库区水位站、水库入库站、主干流控制站及支流控制站。

4结语

本文通过对五家渠灌区水情自动测报系统中遥测站点的布设研究，提出了干旱灌区建立水情自动测报系统的必要性与实效性。对如何实现灌区遥测站网合理布设进行讨论，在保证系统正常运行的前提下，应该以最经济的系统规模和最便利管理方式来布设遥测站点。目前，虽然我国水情自动测报系统已经得到了广泛应用，但是仍然存在一些不足。因此，笔者对今后我国水情自动测报系统的发展与建设提出以下几点建议：

(1)开发价格经济、实用性强及功能全面的水情监测设备；

表1　农六师水情自动测报监测点

(2)积极建立多个水情自动测报系统间的互联网系统，实现经济、及时和准确水情信息共享，解决目前自动化系统技术发展中的重要问题，从监测数据的传输方式、通信方式等方面综合考虑；

(3)实现GPRS业务数据远程传输，基于GPRS技术的自动测报系统特别适用于监测站点密度低或地处偏僻地区的情况，可广泛应用于各种恶劣环境条件下的水库调度、水文预报及防汛抗旱等监测项目。若将该项技术广泛应用在灌区水情灾害监测、河道洪水监测、地下水水位监测、水库大坝水情监测以及城市污水监测等领域，一定会加快完善我国水利信息自动化的建设进度。

参考文献

[1]刘昌明，何希昔.中国21世纪水问题方略[M].北京:科学出版社.2001.

[2]新疆生产建设兵团农六师五家渠市2007年国民经济和社会发展统计公报.2007，4.

[3]林仁享,谢斌. 发展节水农业建立节水社会的初步探讨[J].新疆水利.1994,(1):20-23.

[4]叶守泽.水文水利计算[M].北京，中国水利水电出版社.1998.

[5]史文海. 龙滩水情自动测报系统改造[J].陕西水利.2013,(5):142-143.

[6]何新林，盛东，郭生练，等.内陆干旱灌区决策系统研究[J].中国农村水利水电.2004, (7):12-14.

[收稿日期]2016-03-08

[作者简介]付树卿(1972-)，女，新疆石河子人，工程师，主要从事水文水资源勘测工作。

[中图分类号]P335.+1

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0080-02