国控水资源项目监控系统建设典型问题分析

周川辰 ，任庆海 ，胡勇飞 ，沈希奇 ，鲍艳香

（1. 水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心，江苏 南京 210012；2. 水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012；3. 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏 南京 210012）

0 引言

国家水资源监控能力建设项目（以下简称国控水资源项目）总体分为一、二期 2 个阶段实施。一期项目（2012—2014 年）旨在基本建立国家水资源监控系统，初步形成与实行最严格水资源管理制度相适应的水资源监控能力；二期项目（2016—2018 年）以重点灌区取用水为重点，拓宽取用水监控体系建设，提高对重点饮用水水源地的水质监测水平，继续完善省级监控管理信息平台[1]。

一期项目已于 2016 年通过总体验收。二期项目在一期项目建设成果基础上，利用 3 a 时间，进一步提高三大监控体系尤其是大中型灌区用水、20 万以上人口饮用水水源地水质、重要流域水资源管理主要对象等的在线监测能力，在填补我国水资源监控手段缺乏，改善水资源管理基础设施薄弱状况，提高水资源管理信息化水平等方面发挥着重要作用[2]。

国控水资源项目二期建设任务于 2019 年基本完成，其中部分省份已经通过省级二期项目的技术评估工作，截至 2020 年 8 月底，已经完成全部省（自治区、直辖市）的现场评估工作。技术评估工作以各省级项目技术方案、相关规定和标准规范、技术指南等为主要依据，检查其执行情况，对省级项目建设质量是否达到相关标准，各项建设任务是否如期完成，各项建设目标是否如期实现给予客观公正的评估意见和建议。

国家水资源监控能力建设项目办公室（以下简称部项目办）在一、二期项目的实施过程中，制定了多个项目标准，涵盖了项目建设各个环节。但由于项目中各省技术方案、招标及建设实施工作由各省（自治区、直辖市）水行政主管部门和新疆生产建设兵团水利局分别负责编制，因此虽然基本完成了建设任务，但建设过程及质量上依然存在一些问题。为确保二期项目监控系统建成后能长期稳定运行，须对部分省份二期省级项目的技术评估工作进行整理分析，总结监控系统建设部分存在的典型问题。

1 典型问题分析

1.1 监控系统数据质量方面的问题

数据质量是国家水资源监控能力建设的核心，也是在线监测能力的最终体现。省级项目的监控系统数据质量应是基于省级监控平台数据采集系统的基础数据，典型问题主要表现在以下几个方面：

1）采集系统基础数据评判指标不严格。二期项目技术方案由各省（自治区、直辖市）水行政主管部门及新疆生产建设兵团水利局负责编制及实施，各省都有单独的基础数据采集系统，省级平台与水利部水资源监控管理信息平台（以下简称中央平台）进行数据交换。由各省报送至中央平台的数据由部项目办负责整理，并根据报送情况逐月对各省进行考核。但是对省级平台信息采集系统基础数据的到报质量，各省级项目办容易忽视，经常以处理后交换到中央平台的数据到报率代替监控系统的畅通率，如监测站点数据应每小时采集，每日上报前一天的所有采集数据，但部分省份每天只要有 1 条到报数据，即算为当天该站畅通率为 100%，这不仅不能代表监控系统数据的真实质量，往往还掩盖了系统建设方面的很多问题。

2）省级平台数据换算和处理过程不够清晰。绝大多数省份，现场监测站 RTU 上报到省级平台的不是流量数据，而是水位、闸位、电量或流速等参数，需要在省级平台对数据进行处理、换算，但换算和处理过程往往不够清晰，导致无法对数据的准确性进行比对和校核，也不便于后期数据的长期运维。

3）监测数据不一致。部分省份出现监测站点传感器显示数值、RTU 显示数值及省级平台存储数值三者不一致的情况，经现场分析，不一致往往是由闸位计未进行闸门开高零点设定，水位计未进行水位（水深）转换，电量表未输入变比等情况造成的。

4）监测数据的比测与率定工作不规范。取用水监测站的流量比测与率定工作，对于管道型或渠道型监测设备都是极为重要的一项工作，国控水资源项目标准中也对此特别提出要求。但很多省份，因现场条件限制无法完成全工况下的数据率定，或比测工作未交予具有相应资质的单位与人员完成，造成流量数据比测、率定精度得不到有效保证。

1.2 监测站现场建设质量方面的问题

1）仪器设备及配套设施安装问题。国控水资源项目对监测站安装质量有专门的标准（SZY 204—2016《水资源监测设备现场安装调试》），但由于部分厂商在施工过程中未严格执行项目标准要求，具体施工人员工艺参差不齐，出现了以下一些施工质量方面的问题：部分站点机箱内没有设备布置图和接线图，机箱内排线不够规范整齐，缺少线标；室外电缆铺设不规范，应该用镀锌钢管的有些用 PVC管代替；接地的接线方式不规范，未进行焊接处理；测流堰槽安装不规范；部分站点雷达水位计探头下方有树叶或漂浮物，影响水位测量；渠道内有较大的落石或障碍物，影响测流精度；部分渠道型流量监测站点是通过水位测量进行流量换算的，但测流断面附近未安装水尺，无法进行水位比对[3]。

2）设备选型问题。部分监测站点设备选型存在问题，如水位测量采用压阻式压力水位计（测量值易产生漂移）、气介式超声波水位计（测量精度受环境影响较大）；或仪器的量程选择有误，如水位变幅仅在 1 m 以内的小型堰槽却采用 20 m 以上量程雷达水位计测量水位；或管道测流采用外夹式超声波流量计，此流量计长期安装在野外耦合剂易失效。

1.3 测流方案选择方面的问题

在国控水资源项目建设过程中，发现有的监测站点数据到报情况良好，测站建设也比较规范。但通过现场评估及对建设资料的审查看，相当一部分监测站点（渠道型）依然采用标准断面水位-流量关系法的测流方式。这种测流方式作为灌区渠首的流量测量方法，计量误差较大，受边界条件影响也较大，一般不适合作为常规的在线测流手段，这在《灌区渠首取水在线监测技术指南》中也明确指出。还有一些渠道型测流断面，采用通过测量表面流速计算断面平均流量的方式，但这种测流方式在野外实际应用过程中，局限性较强，在渠道内流速较低时，或受风速风向影响条件下，测量精度根本无法保证。

1.4 其他可能影响项目整体质量的问题

除了监控系统现场建设过程中容易产生典型问题外，还有一些未按照国控水资源项目相关要求执行的情况，也可能对项目整体质量产生不良影响，如：监测站 RTU 未按要求选用已通过规约符合性检测的产品，未开展中标产品的抽检工作；项目招标采购的备品备件数量明显不足，不利于后期的运行维护工作等。

2 典型问题解决方案

对于这些典型问题，需要引起建设、施工单位的共同注意，这将直接决定系统能否长期稳定运行。这些问题中有的应在试运行期或质保期内尽快解决；有的受制于其他客观条件（如实际工况、运维资金等），需要各省级管理单位制定出明确的运维计划，在项目运行期内逐步解决。

对于省级平台数据质量，监控系统参建单位应汇同平台总集单位仔细核对所有数据，保证计算公式和处理过程清晰、透明、准确，符合相关规范标准要求。在对省级平台采集系统基础数据质量进行考核时，应设置合理的评判指标，在省级二期项目的技术评估工作中，提出的要求是：试运行期间（不低于 2 个月），采集系统的数据畅通率为实际到报数据条数/应到报数据条数，应不低于 90%；设备完好率为实际在线站点数/已建应在线的站点数（指能够正常上报数据，无任何工况故障，或发生故障后 72 h内及时修复继续正常工作的），应不低于 95%[4]；试运行期间，对于单站畅通率低于 80% 的站点数量应进行单独统计，所占总站点数比例应不高于 10%。

对于省级项目监控系统监测站点建设质量的问题，建设单位应督促施工单位及时进行整改，监理单位应进行复核，避免监控系统带病进入运维期；在有条件的情况下，对主要测量设备进行更换，选用最适合的测量设备。对于其他一些未按照国控水资源项目相关要求执行的情况，也应尽快查漏补缺。

对于一些暂时无法解决的问题，如：监测站的比测、率定工作，应在项目运行期内委托具有相关资质的单位，定期开展此项工作，增加数据样本，保证比测、率定工作的精度；或在有条件的情况下，对前期比测、率定成果进行第三方复核，并利用比测、率定结果进行判断，对测流方式选择不合理的站点，逐步调整为合适的测流方式。

3 结语

提出的典型问题均是在国控水资源项目中实际存在的，二期项目在一期项目建设的基础上，总结了相关建设经验，虽然建设质量有了较明显提升，但各省级项目依然存在着这些问题。通过对典型问题的整理与分析，希望能在国控水资源项目整体运行后，为长期良好稳定运行提供技术依据与参考。在今后的研究中，需要继续开展关于渠首取水流量在线监测方法的研究，进一步提高流量监测的准确性。另外，建议在后期系统维护中，业主单位对于监测站点应该按照“看护当地化、维护集中化”的方式进行，保证项目能够长期稳定有效运行。