简述水文水资源监测现状及数据维护管理

艾力帕尔·阿合买提

（新疆维吾尔自治区水文信息中心，新疆乌鲁木齐 830000）

0.引言

水文水资源监测工作的开展，出发点是生态环境保护，尤其是水环境保护，提高水资源的利用效率，达到节能效果。我国水文水资源监测工作起步晚、发展时间短，在技术、设备、人才等方面均存在不足之处。新形势下，充分利用信息技术，创新监测工作方法和模式，提高监测结果的准确性，成为相关机构的关注要点。以下结合笔者的个人实践，探讨了水文水资源监测现状及数据维护管理工作的相关事宜。

1.水文水资源监测的概念和意义

1.1 水文监测

主要从节约用水和污染防治两个层面出发。通过水文水资源监测，一方面能监测水量变化，加强宣传教育工作，促使民众认识到水资源的重要性，树立节约用水意识。另一方面能监测水质变化，判断水体是否发生污染，判断污染物成分、含量、危害程度，继而指导污染治理工作开展。（3）服务于水环境管理。水环境是生态环境的组成部分，而且水体和大气、土壤等要素密切相关、互相影响[2]。水环境管理工作中，跨水域调度、实时或年纪间的调度、区域内不同水体的调度、地表水和地下水的调度、洪水的利用等，均离不开水文水资源监测数据，是开展分析、预测、预警工作的基础。

水文监测是水文部门对河湖、水库、渠道、地下水进行实时监测，主要监测指标有水位、流量、流速、降雨、蒸发、泥沙、冰凌、水质和墒情。用于水文监测的仪器设备，主要有巡测车、测船、水位观测设备（即各种类型的水位计）、降水观测设备（雨量计）、流量测验设备（流速仪、ADCP、H-ADCP等）。基于数据采集、传感、无线通信等技术的支持下，逐渐形成完善的水文监测系统，实现了监测数据的实时传送，提高工作效率。

1.2 水资源监测

水资源监测是由水利部门对地表水、地下水等水源进行水位、水质监测和管理工作，为水资源的合理开发和利用提供支持。众所周知，随着时间和空间变化，地表水和地下水的数量、质量也发生变化，是自然和人为因素综合作用的结果。通过水资源监测能了解水量、水质的变化，掌握变化规律，最终的目的是保护水资源，加强整个社会的节水意识[1]。

1.3 监测意义

（1）优化配置水资源。分析一个区域或流域的水资源现状，了解发展趋势、评价承载能力，实现水资源的合理配置，能确保当地经济社会的健康发展，促进产业调整，为社会可持续发展提供决策支持。例如南水北调工程，可以缓解北方水资源匮乏的现状，满足当地的生活和生产用水需求。（2）有助于保护水资源。简单来说，水资源保护

2.水文水资源监测的内容和现状

2.1 监测内容

从宏观上看，水文水资源监测的内容主要是地表水、地下水和空中水3部分。

（1）地表水监测。我国地域广阔，不同区域的地形地貌差异明显，因此地表水监测工作中，要根据实际情况选择合适的监测技术方法。以小流量河道为例，如果河道内泥沙含量和漂浮物少，可采用超声波、多普勒仪器进行监测；如果泥沙含量大，可采用量水槽法进行监测；如果河道周围有建筑物，可测量水位、水深等数据，利用流量公式计算流量值；此外还有电磁法、浮标法、稀释法等，因地制宜进行选择。（2）地下水监测。地下水监测主要获得地下水的水位、水温、水质信息，在合理开发利用的同时，开展长期保护工作。如图1所示，地下水监测系统由监测中心、通信网络、微功耗测控终端、水位计4个部分组成，可以得到水位、孔隙压力、渗透性等数据，并按规范要求取水样检测水质。该监测系统的灵活性强、经济性高、不仅结果精确可靠，而且功能多样化，能满足地下水监测工作的要求[3]。（3）空中水监测。随着科学技术进步，人工降雨技术走向成熟，开展空中水监测工作就非常有必要。具体来看，人工降雨监测、实际降雨监测、云层监测，是空中水监测的主要内容。这些监测工作的开展，主要依靠雷达、卫星和气象数据；另外为了应对温室效应、不正常气候，还应该对海洋及大气进行监测。

图1 地下水监测系统结构图

2.2 监测现状

近年来，随着我国工业生产发展迅猛，水污染防治成为社会关注的一个焦点，与此同时水文水资源监测工作的地位提升。得益于法律法规的不断完善，理论知识的丰富，以及实验活动的开展，我国水文水资源监测取得显著成绩。但是，因起步较晚、发展时间短，监测工作中存在不少问题，总结如下。

（1）资料收集问题。水文水资源监测资料在收集时，主要依靠计算机和监测设备完成，因技术本身发展不成熟，会影响监测数据的准确性。监测工作的开展，需要专业人员选择监测点、设置技术参数，如果人员技术水平不高，也会影响监测数据的质量。另外，数据量大、类型多样，没有对实时数据和历史数据进行对比，出现问题后还需要人工查找并解决，这个过程需要消耗大量人力物力。（2）技术设备问题。近年来，我国水文水资源监测工作发展快速，但是和西方发达国家相比，监测技术和设备上依然存在差距。分析原因在于：1）监测设备价格昂贵，购备时需要国家财政支持，审查流程复杂。在一些基层监测点，因资金投入不足，使用的监测设备没有及时更新，就会降低监测结果的准确性。2）监测设备后续维护保养是一个要点，不仅具有专业性特点，而且对工作人员的经验依赖较强。高素质人员缺乏，设备在使用、管理、维护上存在不足之处，不仅影响设备的性能，还可能缩短使用寿命。（3）制度法律问题。水文水资源监测工作的开展，相关的制度法律是依据和保障。我国《水资源污染与修复》《水资源水量监测技术导则》《水资源管理监督检查办法》《水环境保护法》等文件，对于水文水资源监测工作的指导存在交叉和空白，没有随着时代发展及时更新完善，无法在细节上规范监测行为，不仅提高了监测工作难度，也会影响水环境保护工作的进一步开展。（4）人为活动问题。在整个自然界中，人类活动对水环境的影响不可小觑。虽说水利工程具有防洪减灾的作用，但是前期勘察不足、设计不科学，反而会影响生态环境，不利于水资源监测工作开展。如此，无法掌握河道的准确信息，对洪期判断出现误差，未采取有效防控措施，很容易造成洪涝灾害和经济损失。在城市内，盲目打造人工湿地、生态水体，表面上可以美化城市环境，但会扰乱地表水和地下水的水位、流量，导致水文要素成为不可控因素，为监测工作带来不确定性。

3.新疆地区地下水现状及开采潜力

3.1 地下水开采量

地下水开采是有限度的，在保护生态环境的条件下，采用经济性、可行的技术措施，从地下含水层中采集水资源。一般来说，地下水开采量取决于2个因素：（1）地下水的补给量；（2）开采条件。在新疆平原地区，灌区面积占比不足10%，但地下水资源占比达到82%以上，因此灌区是地下水资源集中地。灌区以外的地下水，主要是地表水渗漏补给，这部分水源和生态环境密切相关，不能开采。近年来，随着地下水位升高，土壤盐渍化加重，地下水的调蓄作用更加突出。

结合新疆地区的生态环境、水利设施建设运行情况，初步确定地下水资源的开采量达到每年153.2×108m3，具体见表1。

表1 新疆地区地下水开采量测算结果

3.2 开采潜力分析

地下水资源的开采潜力，可用开采潜力指数（P）表示，计算方法是：

式中，Qk代表地下水可开采量，Qc代表地下水已开采量。对于P值大小的判断标准是：P＞1.2，说明开采潜力大，可扩大开采规模；P在0.8～1.2之间，说明开采潜力一般，采取控制手段，实现采补平衡；P＜0.8，说明开采潜力不足，出现超采现象。

基于表1中调查数据，计算显示东疆、南疆、北疆3个地区的地下水开采潜力指数分别是0.62、2.04、1.21，说明东疆地区开采潜力不足，北疆地区具有一定开采潜力，南疆地区的开采潜力巨大。

4.云平台在新疆地下水监测中的应用

信息技术的快速发展，以物联网、大数据、云计算为代表的技术走进地下水监测领域。以新疆地区地下水系统为例，近年来，随着该对地下水监控能力的提升，自动地下水监测点数量不断增加，采集的数据量越来越大，以往的管理系统不满足业务查询要求，数据传输和处理效率低。对此，实施技术改造，建成地下水自动监测云平台。

4.1 平台结构组成

该平台主要由3个部分组成：（1）监控中心子系统，利用物联网技术，将监测设备运行数据、采集数据、地下水信息等传输至平台。（2）监测站子系统，可对大数据进行传输存储，辅助数字化管理系统的运行，并进行多媒体展示。（3）移动App，方便人机交互，具有跨平台、跨空间的特点。

4.2 核心功能

该云平台的使用用户，是水利水利管理职能部门，例如水文局、水资源管理机构等。系统采集的数据有3类：（1）测站基本数据；（2）自动采集数据；（3）人工录入数据。对地下水自动监测时，涉及地下水的水位、埋深、水温等信息，采集间隔时间为4h。

5.结语

水文水资源监测工作的开展，能优化配置水资源，有助于保护水资源，服务于水环境管理。文章分析了新疆地区地下水现状及开采潜力，介绍了云平台在新疆地下水监测中的应用情况。随着信息技术的进一步发展，水文水资源监测向着数字化、信息化的方向转变，不断完善监测网络，发挥出信息技术的优势。对于工作人员而言，享受信息技术带来的好处的同时，还应该注意数据安全防护，开展数据维护管理工作，为水文分析和污染防治工作的开展提供支持。