水资源监控系统（通用12篇）
水资源监控系统 篇1
《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》[1]指出:加快建设水资源管理信息系统,实行最严格的水资源管理制度,建立用水效率控制制度,建立水功能区限制纳污制度,建立水资源管理责任和考核制度。水利部发布了一系列用于指导水资源管理信息系统建设的规范和标准,SL427-2008《水资源监控管理系统数据传输规约》[2]就是这些规范标准之一。水利部在《省(自治区、直辖市)水资源管理系统建设基本技术要求》[3]和《流域水资源管理系统建设基本技术要求》[4]都强调要求在系统建设中执行此标准。该标准运用了国际通信标准的理念和架构,具有较好的适用性和扩展性。
标准在具体应用时,需要注意应用要点和个性化约定。一个适用全国水资源管理信息系统的传输规约,不可能涵盖所有系统的所有情况,对一些特定的情况,如何应用该标准,也需要有个约定或在SL427-2008规约基础上的处理办法。在省级水资源管理系统建设时,积累了一些这方面的经验和研究成果,现提供与大家共享。
1 在系统应用规约时需要约定的要点
1.1 水位零点的约定
系统内水位统一以黄海零点为基面。
1.2 密码PW的约定
对通信规约中设置指令的密钥和密码的算法及数据需要约定,其算法可以是加、减、乘、除、与、或和异或中的任一种,在系统建设时应该确定其中一种,一旦定下就不可以变化,今后可以改变密钥和密码。
1.3 站号规划约定
根据SL427-2008规约中关于地址码和站号的规定,按照GBT 2260-2002《中华人民共和国行政区划代码》[5]中的省码+市码进行编码,后面共有2 097 150个站号可以使用,所以在系统设计时就应该对市或地区级的遥测站进行统一编码。一般可以按照地方情况给予站号的分段分配,由地方在该站号段设定站号。
例如,江苏省南京市玄武区的某个测站的站号编码为:江苏省南京市编码是3 2 0 1,玄武区取其0 2,该站编号取其0 0 0 0 1号,这样该站号为3201020001。
1.4“在线保持”时间间隔约定
当G P R S或C D M A长时间在线,但不传输数据,数据业务优先级别会被自动降低,出现掉线现象。应设置“在线保持”(俗称“心跳包”)功能,以一定时间间隔定时发送数据包,使优先级别不被降低,保持长时间在线。“在线保持”时间间隔要根据系统所在的移动通信的要求选定,“在线保持”的格式和负责的设备都需要根据系统情况约定。
例如,在江苏省,采用CDMA通信,在永远在线方式下,DTU和中心站保持TCP长连接,通讯链路由DTU负责维持。5 min发送1个“在线保持”信号给中心站(格式为“0123456789”,10个字节),中心站不回复。
1.5 TP限时的约定
TP是指启动帧从开始发送至从动站接收到报文之间启动站所允许的传输延时时间,超过此时间,接收站舍弃该报文。因此TP的长短取决于系统采用的通信方式和当地通信条件的状况,也取决于系统是否需要对现场设备的控制指令。
例如,采用GPRS和SMS通信方式,如系统没有现场设备的控制指令,TP的时间约定为3 min;如果系统有现场设备的控制指令,TP的时间约定应更短。
1.6 数据自报回执时间的约定
遥测站给中心的自报数据需要根据回执来判断发送是否成功,不管是从主信道还是从备用信道上报数据都需要中心发送回执。如果遥测站在规定的时间内没有收到回执,则判断此次发送不成功,应该重发或记录事件。这个规定的时间需要系统建设时根据使用的通信方式和当地的通信条件来约定。
例如,采用CDMA为主信道,SMS为备用信道时,遥测站自报后等待回执的超时时间为1 min,如回执超时,则认为该发送没成功。
如果有多条自报数据,则需要逐条进行,即开始1条报文的发送后,必须判断报文发送成功与否,才能进行下一条报文的发送。
1.7 遥测终端工作方式转换的约定
SL427-2008规约规定,遥测终端在自报方式下,是不响应召测指令的,需要临时更改确认帧的状态更改值,通过中心站自报确认帧来更改成兼容工作方式,才能响应召测。
反之,将兼容工作方式转成自报方式,中心站可以随时发更改工作的指令来转换,也可以由中心站自报确认帧来更改。
1.8 水位加报的约定
为防止水位波动引起的水位频繁报数,结合水文对水位检测的要求,可以约定水位自报最小间隔。例如在上次报后间隔5 min水位变化1 cm时加报,5 min内水位变化不加报。
当水位变化变大时,应该加报水位。例如参考水文和报汛的情况,可以定为测站的水位变化加报值为5 cm,即当水位距离上次上报的变化值超过了5 cm,则需要启动加报机制,采用自报报文进行水位自报。
1.9 自报、招测重复发送次数的约定
帧计数位FCB表示每个站连续重复发送服务的变化。计数范围0~3,采用倒计数,最大重复次数为3次。具体每个系统可以重复发送的次数需要约定,一般采用3次。
例如,遥测站发送数据给中心站,第1轮发送,控制域功能码中FCB=3;第2轮发送,FCB=2;第3轮发送,FCB=1;第4轮时FCB=0时,判断自报失败。
同理,中心站招测每个遥测站的次数也定为3次。
1.1 0 报警参数的约定
蓄电池是供给遥测设备的电源,蓄电池电压报警要根据遥测站选用供电电压的下限来约定。如果遥测站使用的蓄电池是12.0 V,蓄电池低电压报警值建议为10.2 V,即当蓄电池电压低于10.2 V时,进行报警。
开箱报警是遥测站设备箱遇到非法开箱而进行的报警。
2 系统其他情况的处理约定
2.1 负水位的处理约定
对于现场存在少量水位低于黄海零点基,即水位值是负的,这在SL427-2008规约中没有水位负值的表达方式,需要通过技术调整解决此类问题。
对于低于海平面的负值水位,推荐的处理方法是:在设置水位基值时将水位值脱离负值,该水位值报到中心站时再进行修正处理入库。因此在系统中心站软件设计时应有此项功能的配置。也可以统一对水位进行修正后传输,数据由中心站软件自动统一修正处理入库,这样便于系统维护和调整值的一致性。
不管如何处理,用户在遥测站和中心站看到的水位数据应该都是真实水位值。
2.2 瞬时流量超限的处理约定
SL427-2008规约中规定的瞬时流量的取值范围为0~9 9 9 9 m3/h,这对于绝大部分的情况都适用。但是有个别站点瞬时流量太大,超过协议规定的量程上限;也有个别站点瞬时流量太小,出现小于1 m3/h被舍掉,而数据为0的情况。因此需要对以上数据进行处理,使数据在保证精度的前提下采集传输和处理。这里推荐相关的处理约定:
对于个别瞬时流量超过9 999 m3/h的数据,需要由遥测终端机厂家通过实际核定,设立1个校正系数,用真实值除以该校正系数后,结果能够保证在0~9 999 m3/h之间上报。中心站对遥测站进行配置,把此校正系数与遥测站关联,数据采集系统收到数据后,用该测站的校正系数乘以此值,即为真实瞬时流量值。此处使用的修正系数应该为1 0,100,1 000等10的次方值。
对于个别瞬时流量非常小,经常出现小于1 m3/h的,也可通过校正系数保证最大精度。可以除以1个修正系数,使小数位后2位为小数都能被发送。中心站也对其配置,校正系数与遥测站关联,数据采集系统接到数据后,用该测站的校正系数乘以此值,即为真实瞬时流量值。此处使用的修正系数应该为0.1,0.01,0.001等10的负次方值。
不管如何处理,用户在遥测站和中心站用户看到的瞬时流量数据应该都是瞬时流量真实值。
2.3 仪表错误数据的处理约定
现场的仪器仪表总是会发生故障的,对这些发生故障时出现的错误数据如何处理,以及一些仪表缺少规约中的某些数据,都应该有处理办法的约定。推荐采用以下办法处理:
例如,流量计故障,遥测终端采集不到瞬时和累计流量,上报的流量数据以AA填充所占字节,因为正常数据编码都是BCD码,所以AA不会被用到,这样中心站识别到AA就知道是数据错误,判断此仪表出故障,同时遥测终端应该记录事件。
系统流量仪表中的冷水表只有累计流量无瞬时流量数据,上报时瞬时流量值也是以AA填充所占字节,由于中心站已在设置中设置了此表为冷水表,故只取其累计流量值。
2.4 传感器序号排列的处理约定
SL427-2008规约中规定的同一种传感器的排序一定是从1开始连续排列的,其中没有空挡,最多不能超过8个。一旦排列完成,每个传感器的位置和任务在该系统中就是确切的。
如果遥测站使用仪表原有编号符合规约的排列原则,可以直接使用,否则,需要在遥测终端对仪表重新编号。
在使用过程里,如果某个仪表短时间出现故障或者被移除,该仪表编号位置要保留,水表按照故障数据上报。如果是永久移除,可以考虑重新进行编号,并通知中心站软件同步编号。
2.5 多种校时的处理约定
在SL427-2008规约中中心站具有对全系统的遥测站校时的功能,一般可以设定每天1次的定时校时,也可以随时校时。
还有1种SL427-2008规约以外的校时办法的约定。如果通信方式是GPRS或CDMA,遥测站校时可以用移动通信网的校时。具体来讲,就是使用DTU进行自动校时,校时指令参照SL427-2008规约的校时指令,每天晚上由DTU进行1次自动校时,例如定为每晚的23:45。
DTU校时指令参照SL427-2008规约中的设置时钟指令来进行,由DTU发送给遥测终端,遥测终端来执行。校时指令中地址域A使用5个空字节0000000000来屏蔽,日期中的星期使用0来屏蔽。具体格式参见SL427-2008规约4.2.3“设置遥测终端、中继站时钟(AFN=11 H)”。
2.6 流量加报的处理约定
在水资源管理系统中流量的加报通常在流量变化时自报,而水泵的启闭是造成流量突变的重要原因,按此要求,应该对流量加报。可是水泵启动或关闭的瞬间,管道里的流量是不稳定的,应该在其流量稳定后采集。所以推荐在遥测终端检测到水泵启闭之后,延时2 min,进行流量加报。
2.7 对通信服务商的要求
水资源管理系统的可靠稳定运行需要系统中的每个环节都可靠和稳定,通信网是其中非常重要的部分之一,因此必须对通信网的设计和运行提出要求。系统大量采用公共通信网络作为通信网,对通信服务商不但要提出服务的功能和价格,也应提出通信可靠性(MTBF和MTTR)、数据畅通率和同时接收信息容量等技术指标。只有提出这些指标要求,并用此指标检验和考核,通信服务商才会重视和提供相关保障。系统中的公共通信网运行技术指标达到系统要求,系统才能是可靠和稳定的。
3 结语
SL427-2008规约是一个实用、好用和兼容性强的标准,也是水利行业第1个自动化系统的传输规约。该标准的应用实现了统一水资源管理信息系统对各种数据的采集及传输,协调了系统通信和数据结构。水资源采集监测设备执行它,任何厂家设备都可以通用地采集信息传送中心站,汇入数据库。用户可以有更大的选择监测设备的空间,真正成为买方市场。制造厂家也可以按统一的规约和技术要求,做出精品。在实践应用中不断积累经验,不断及时与同行交流,在SL427-2008规约的基础上解决现场发生的千变万化的情况,使该标准更好地为水利信息化服务。
摘要：针对水利部标准SL427-2008“水资源监控管理系统数据传输规约”在实际应用中的需求,需对其进行必要的约定和要求。从水位零点、密码PW、站号规划、“在线保持”时间间隔、TP限时、数据自报回执时间、遥测终端工作方式转换、遥测终端工作方式转换、水位加报、自报、招测重复发送次数和报警参数等10个方面进行了约定,并对系统的负水位、瞬时流量超限、仪表错误数据、传感器序号排列、多种校时、流量加报及对通信服务商等其他情况做了约定。这些约定和要求是在“规约”的基础上,保证了标准适用于现场发生千变万化的情况,是“规约”的应用指导书。
关键词：水资源监控,监控管理,传输规约,应用约定,要点研究
参考文献
[1]中共中央国务院.中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定[S].北京:中共中央国务院,2011:1-3.
[2]中华人民共和国水利部.SL427-2008水资源监控管理系统数据传输规约[S].北京:北京科文图书业信息技术有限公司,2008:1-67.
[3]中华人民共和国水利部.省(自治区、直辖市)水资源管理系统建设基本技术要求[S].北京:中华人民共和国水利部,2008:1-5.
[4]中华人民共和国水利部.流域水资源管理系统建设基本技术要求[S].北京:中华人民共和国水利部,2010:1-10.
[5]中国标准化研究院民政部区划地名司.GBT2260-2002中华人民共和国行政区划代码[S].北京:中国标准出版社,2008:3-4.
水资源监控系统 篇2
区域水资源系统动力学特征分析
摘要：对南水北调中线工程河南受水区水资源系统动力学特征进行了分析研究,给出了各子系统动力学特征指标和水循环之间的`定性关系,揭示了各子系统的分形特征、复杂程度和演化规律.结果表明,该水资源系统具有明显的分形结构和混沌特征,为一个非线性系统,且系统演化存在一个奇异吸引子;从大气降水-地表水-浅层地下水-深层地下水水循环角度看,该系统的开放程度和受外界干扰的程度逐渐减小;从大气降水-地表水-浅层地下水的水循环角度看,该系统的复杂程度符合水资源系统的一般情况.分析成果对该区寻求改善水资源系统行为的机会和途径具有重要参考价值. 作者： 徐建新[1]郝志斌[2]蒋晓辉[3]高峰[4]商崇菊[5] Author： XU Jian-xin[1]HAO Zhi-bin[2]JIANG Xiao-hui[3]GAO Feng[4]SHANG Chong-ju[5] 作者单位： 华北水利水电学院,河南,郑州,450011华北水利水电学院,河南,郑州,450011;黄河水利委员会黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003黄河水利委员会黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003水利部农田灌溉研究所,河南,新乡,453003贵州省水利科学研究院,贵州,贵阳,550002 期 刊： 水科学进展 ISTICEIPKU Journal： ADVANCES IN WATER SCIENCE 年，卷(期)： ,19(4) 分类号： F323.213 关键词： 河南受水区 区域水资源系统 系统动力学特征 机标分类号： TV2 X52 机标关键词： 区域水资源系统动力学特征分析water resources水资源系统浅层地下水水循环循环角度南水北调中线工程力学特征大气降水开放程度子系统地表水深层地下水奇异吸引子非线性系统演化规律系统演化系统行为 基金项目： 河南省高校杰出科研创新人才工程项目
将系统资源用到刀刃上 篇3
善用管家助手类APP
Android手机大都会随机预装安全管家、安全助手或安全中心一类的APP，集成了包括流量防火墙、应用自启和权限管理等功能。有关此类APP的用法，CFan此前也做过许多技巧。在这里笔者想提醒大家的是，对那些平时不常用的APP（包括第三方和系统APP），除了禁止它们使用3G/4G上网之外，也要禁止它们在Wi-Fi环境下的联网权限。
原因很简单，很多APP当检测到手机已连接Wi-Fi后会直接后台自启（很多APP哪怕你在自启管理中将它们关闭，依旧偶尔会因联网而自动激活），自动联网更新推送各种消息。对内存有限的老款手机而言，非常容易被这种联网自启的APP压榨干。
免ROOT的优化方案
对那些没有自带安全类APP的手机而言，卸载垃圾软件、防止APP偷跑流量就显得有点力不从心了。因为控制APP自启、开/关联网权限都需要ROOT之后，再通过第三方的安全类APP才能实现。问题来了，手机ROOT之后存在很多安全风险，如何才能免ROOT实现对旧手机的提速呢？
首先，我们需要激活或进入手机的开发者模式，将“窗口动画缩放”全都设定在0.5x上，并将“后台限制进程”设定在不超过4个进程。如此设置可提高手机操作的流畅度，在手机亮屏状态最多只能同时存在4个进程，多余的进程会被自动清出内存，节省内存、电池和流量的消耗。
接下来，我们可以再使用“耗电终结者”（下载地址：http：//dwz.cn/4dC2n6）。和需要ROOT权限的绿色守护类应用相比，它的原理是默认将所有程序都写入黑名单，当手机熄屏进入待机状态后会自动清理所有后台进程，并切断APP间的关联自启（图23），唯有在白名单下的程序才不受影响（图24）。
这两个方法，一个可以限制黑屏待机后的资源消耗，一个可以保证亮屏使用中的资源占用，非常适合老款手机尝试。但是，如果你的手机自带安全类APP，那就无需安装第三方的类似应用了。
此外，现在还有一种方法，可以实现免ROOT冻结系统应用。该方法需要开启手机的USB调试功能，并在电脑上安装一款名为“Debloater”的软件，将手机与电脑相连，通过Debloater窗口选择手机中APP的冻结或恢复功能（图25）。有关该软件的具体用法请登录http：//dwz.cn/3NJYpy这个网址查看，或扫码即看。
扩展阅读
尝试优化软件的免ROOT模式
水资源监控系统 篇4
关键词：水资源,监控管理系统,监测体系,网络环境,资源整合,运维体系
水资源监控体系能够实时掌握来水、取水、用水和排水动态, 提供准确、科学、精细的数据, 为最严格的水资源管理制度的定量考核提供数据支撑。建设青海省水资源监控管理系统, 可为青海省实行最严格的水资源管理制度提供可靠数据, 对青海经济社会的可持发展提供水资源保障。
1 青海水资源管理特点
1.1 水资源概况
青海地处青藏高原腹地, 有独特的高海拔大面积湿地生态系统, 是长江、黄河、澜沧江和黑河的源头, 是我国重要的水源地, 素有“中华水塔”之称。2012年《青海省水资源公报》显示, 全省平均降水量371.4 mm, 折合水量2 653亿m3, 全省水资源总量895.22亿m3, 入境水量99.67亿m3, 出境水量782.17亿m3, 全省总供水量27.12亿m3, 总用水量27.41亿m3, 人均用水量479 m3, 农田灌溉亩均用水量684 m3, 灌溉水利用系数0.418, 按2012年价计, 万元工业增加值用水量30 m3, 按2010年不变价计, 2012年万元工业增加值用水量为33 m3;2012年, 共监测37个全国重点水功能区, 30个水功能区水质达标, 达标率81.1%, 全省48条河流水质年度评价符合或优于Ⅲ类水质标准的河长占评价河长的96.2%, 长江、澜仓江、黄河干流、黑河省界断面, 全年水质类别均为Ⅰ~Ⅱ类[1]。
1.2 水资源特点
青海水资源的特点是开发利用程度低、时空和地区分布不均。开发利用程度低, 体现为青海水资源总量、人均水资源量在全国属中上等水平, 为下游提供丰富的优质水资源, 而全省的水资源开发利用程度较低, 2012年开发利用率为3.1%[1];时空分布不均, 体现为全省降雨主要集中在6—9月, 占全年降水的70%以上, 冬春季, 特别是3和4月降雨量少, 旱灾时有发生, 影响农业生产[2];地区分布不均, 体现为人口稀少且经济欠发达的青南地区土地辽阔, 水资源丰富, 而西宁、海东、海西地区, 是青海政治、经济、文化交通的中心, 是全省粮食和工业基地, 人口密集, 水资源短缺。
1.3 水资源管理
1.3.1 水资源开发利用控制
落实水资源开发利用控制红线。健全完善水资源规划体系建设, 编制《青海省水资源综合规划》、《青海省水中长期供求规划》、《青海省水资源保护规划》等, 明确青海省水资源开发、利用、节约、保护和水旱灾害防治的目标任务, 优化布局, 调整水资源结构, 提高保障能力。加强水资源论证, 在地区总体规划、重大项目中开展水资源论证, 保障地区水资源条件和防洪要求相适应。强化取用水总量控制, 实行用水总量指标逐级分解, 制定年度用水计划。严格取水许可管理, 建立取水许可台帐, 规范取水许可审批。开展水资源有偿使用, 征收水资源费。制订水资源调度方案、应急调度预案和调度计划, 实行水资源统一调度管理。
1.3.2 提高用水效率
落实用水效率控制红线。加强节约用水管理, 推进节水型社会建设, 稳定推进水价改革, 出台《贯彻国家农业节水纲要 (2012—2020年) 的实施意见》, 扎实推进农业节水, 目前西宁、格尔木市节水型社会建设试点已通过国家验收。加强用水定额管理, 修订完善工业、农业、第三产业等行业用水定额。加强节水技术改造, 开展企业水平衡测试及工业节水技术改造, 推广节水器具应用, 降低管网漏损率, 发展高效农业节水灌溉技术。
1.3.3 水功能区限制纳污控制
落实水功能区限制纳污红线。严格水功能区监督管理, 完善水功能区监督管理制度, 建立水功能区水质达标和纳污总量评价体系。加强饮用水源地保护, 贯彻落实《青海省饮用水水源保护条例》, 开展水源地安全达标建设, 建立和完善水源地水量、水质监测体系, 加强水土流失治理, 防止面源污染, 强化水源应急管理。加强水生态系统保护与修复, 充分考虑生态用水需求, 维护河湖健康生态, 开展三江源、青海湖、祁连山区等重要生态区, 水源涵养区, 重要湿地的保护。
2 青海水资源监测体系的现状分析
2.1 建设现状
青海省水资源监测体系主要指水资源取用水、水功能区、行政断面3大监测体系, 建设现状如下:1) 取用水监测体系。全省取水许可 (扣除水力和贯流式火力发电冷却用水) 取用水量27.86亿m3;2009年青海水资源管理系统一期项目, 建设56个省管企业取用水户水量自动监测站, 监测取用水量2.07亿m3;国家水资源监控能力青海省建设项目, 2013年建成水量自动监测站69个, 2014年将建设水量自动监测站107个, 项目实施后在线监测控制取用水总量19.99亿m3。2) 水功能区监测体系。青海省列入《全国重要江河湖泊水功能区划》名录的水功能区有47个, 进行水质巡测的重要水功能区有37个, 达标率81.1%[3]。3) 行政断面监测体系。青海省主要江河行政断面建设有监测体系, 市 (州) 、县主要江河行政断面监测处于探讨阶段。
2.2 存在问题
2.2.1 监测体系不完善
青海水资源监控体系尚不完善, 数据采集的自动化水平较低, 主要江河行政断面的水量、水质监测不足, 部分重点取用水户未能进行监测。水功能区监测频次低、监测项目不全、部分水功能区未监测。
2.2.2 数据分散
防汛抗旱、水资源管理、水土保持、水文监测等信息系统建设由不同部门实施, 采集的实时雨水情、水文、水质、工情、山洪监测等数据在不同的部门, 数据分散, 缺少总体规划、顶层设计, 数据资源共享程度低。
2.2.3 网络平台不完善
青海水利信息化基础设施比较薄弱, 部分市 (州) 县的局域网尚未建成, 水利信息化应用水平偏低, 已建成的局域网达不到水利信息化标准的要求, 全省统一的水利信息网尚未形成。
2.2.4 运行维护力量弱
全省各类监测站点分布线长、面广、分散, 基层运维人员技术力量较弱, 维护资金不足, 维护不到位, 监测站点故障时有发生。
3 青海水资源监控管理系统的建设完善
实行最严格的水资源管理制度, 要求建立水资源管理责任与考核制度, 健全水资源监控体系, 推进资源整合, 完善网络环境, 建立运维体系, 使水资源监测数据为定量考核提供重要的数据支撑, 是青海水资源监控管理系统建设的重要环节。
3.1 明确目标
3.1.1 控制目标
国务院下达青海省的用水总量控制目标是2015年37亿m3, 2020年37.95亿m3, 2030年47.54亿m3;青海省用水效率控制目标是2015年万元工业增加值用水量比2010年下降25%, 农田灌溉水有效利用系数0.489;青海省重要江河湖泊水功能区水质达标率控制目标, 2015年74%达标, 2020年88%达标, 2030年95%达标[4]。
3.1.2 建设目标
国家水资源监控能力青海省项目的建设目标如下:1) 建设取用水国控监测站, 在线监测控制取用水总量19.99亿m3, 实现青海全省取用水量 (不含水力发电和贯流式火电厂冷却用水) 79%的在线监测;2) 加强水环境能力建设, 实现青海省列入《全国重要江河湖泊水功能区划》考核名录的重要水功能区监测覆盖率达到91%;对青海省列入全国重要饮用水水源地的地表水水源地进行100%水质在线监测[3];3) 建设省级水资源监控管理信息平台。
3.2 健全监测体系
在国家水资源监控能力项目建设的基础上, 建设和完善省、市 (州) 级水资源监控站点, 扩展水资源信息采集范围, 健全监测体系, 具体如下:
1) 取用水监测体系。在国控点建设的基础上, 对全省规模以上 (地表水年取水量100万m3, 地下水10万m3) 或重要取用水户全部实现自动监测。
2) 水功能区监测体系。列入国家重点名录的水功能区增加监测数量, 增加水质巡测频次, 开展市 (州) 、县水功能区的监测, 对列入省级重点水功能区水质进行巡测, 重点水功能区的水位进行自动监测;水库作为工业、农业、生活水源地, 需对全省规模以上水库的水位进行自动监测, 通过水位库容曲线, 实时监测水库水源地水量;建立入河排污口水量、水质监测与共享体系, 建设地下水监测体系。
3) 行政断面监测体系。设立市 (州) 、县主要河流监测断面, 对全省市 (州) 之间、市 (州) 与县之间、县与县之间的主要河流行政断面水位和水质进行自动或人工监测。
4) 灌区监控体系。通过灌区监控系统建设, 开展渠系利用系数评价, 提供较准确的渠系利用系数。
3.3 推进资源整合
以水资源管理系统建设为龙头, 对网络资源、信息资源、建管机构进行整合, 实现信息资源共享, 具体整合内容如下:
1) 网络资源整合。充分利用公共网络、政务外网、水利信息网络资源, 结合重点应用系统建设完善全省水利信息网。
2) 信息资源整合。对已建、在建重点应用系统的数据资源进行整合, 对现有的水资源管理信息系统一期、黄河水调监测数据库, 青海省水雨情、水质、地下水数据库, 水利普查成果数据库等进行整合。
3) 建管机构整合。建立省级水利信息系统建设管理和运维的组织机构, 开展顶层设计, 加强重点信息化系统的建设管理, 按“五统一”的要求, 构建青海水利信息化框架;市 (州) 、县级建立统一建管与运维的组织机构, 实现各业务系统的统一建设, 统一管理。
3.4 完善网络环境
建设完善市 (州) 、县级网络环境, 新建和改造市 (州) 、县的局域网, 建设市 (州) 、县到省和市 (州) 的水利信息网, 为防汛抗旱、水资源管理、山洪预警、水土保持等重点应用系统提供统一的网络环境。水资源监控数据全部传至省级平台, 市 (州) 、县级以应用为重点, 配置用户终端设备, 用户通过登陆省级平台, 根据不同权限, 实现本级的应用功能。
3.5 建立运维体系
建立完善运行维护管理办法, 明确职责, 采取属地与专业单位维护相结合的方式管理。各类监测站的供电、防盗、日常运行管理, 由所在市 (州) 、县 (市) 负责对辖区进行管理, 监督监测站使用单位进行管理。省主管部门组织专业公司实施监测设备技术维护, 主要是设备故障排除、数据传输、设备巡查的维护, 各级平台的技术支持。落实运行维护资金, 保障系统正常运行和维护费用。开展技术培训, 加强基层维护监测站的技术水平。
4 结语
青海水资源监控管理系统建设的稳步推进, 为全省实行最严格水资源管理制度发挥了重要作用。但是, 青海水资源监控3大体系还不完善, 信息资源分散, 运维能力不足。应进一步加强青海水资源监控管理系统建设与运维管理, 以服务于最严格水资源管理制度为目标, 结合省情建设和完善监控体系, 做好顶层设计, 整合信息资源, 优化和完善全省水利信息网, 建立和完善保障机制, 充分发挥系统功能, 保障目标考核的实现。
参考文献
[1]青海省水利厅水资源水文处, 青海水利厅水文水资源勘测局.2012青海水资源公报[R].青海:青海水利厅, 2012:1-2.
[2]张智民.节水科普知识讲座[C]//水政水资源五讲座.青海:青海省水利厅, 2013:50-51.
[3]水利部信息中心.国家水资源监控能力建设项目青海省技术方案 (2012—2014年) [M].青海:青海省水利厅, 2013:7-8.
水资源监控系统 篇5
［关键词］地下水源;热泵系统;水资源研究
随着昌邑市经济社会的快速发展，人民生活水平的改善和城市化进程的加快，人们对保障供暖提出了更高的要求，对高品质、低能耗、环保型的供暖需求越来越高［1］。地下水源热泵是一种采用水中的热源，制取热水的高效节能空调设备。具有中央空调合理利用能源、运行成本低、安全、灵活、方便、便于管理等优点，更重要的是地下水源热泵技术有环保、节能、节资的特点，在我国许多地区得到了广泛应用，取得了良好的经济效益和社会效益。本文以昌邑市东隅小区水源热泵空调工程水资源论证为例，在地下水源热泵取用水、退水合理性和供水水源的可行性、可靠性及取水、回灌对周围水资源生态环境影响等方面进行了分析，提出了切合实际的结论和建议，为水行政主管部门审批取水许可提供技术支撑。
1工程概况
昌邑市东隅小区位于奎聚路以东，新昌路以西，新兴街以北，利民街以南，总建筑面积为145527m2。本项目拟采用地下水源热泵技术，通过抽取地下水利用水源热泵空调系统实现冬季供热。选用水源热泵SM－200LI型1台、SM－400LI型2台作为项目主机，机组设计满负荷运转时其最大循环水量为350m3/h，设计总热负荷为4500kw，年取用水量为50．4万m3，用水采用“抽灌分离”的方式，用潜水泵抽取第四系孔隙地下水作为系统供水水源见图1。取水井工程打6眼取水井、18眼回灌井并配备潜水泵及输水管道等，设计井深60m左右;单井涌水量在1500m3/d左右，部分地段大于1500m3/d。年地下水温在15℃～18℃之间，供水水源为第四系孔隙水。
2水文地质特征
昌邑市在大地构造上属华北台地，处在鲁西隆起、沂沭断裂带、鲁东隆起三个次级构造的交汇处。本项目位于潍河冲积平原区的富水地段，根据区内地质勘探资料，地层结构自上而下主要为粘土、亚粘土、细砂、中细砂、中粗砂、粗砂砾石层等。地形较平坦，地下水补给条件较好，含水层厚度较大，调蓄能力较强，单井涌水量在1500m3/d左右，部分地段大于1500m3/d。年地下水温在15℃～18℃之间，水温变化较小。地下水各项指标达到国家地下水质量标准Ⅲ类水标准，水质良好，且该地段地下水位埋藏较深，地下水回灌条件较好，是水源热泵空调系统供水理想的水源地区域。
3取用水合理性分析
3．1取水合理性
此项目地下水源热泵空调系统用水采用“抽灌分离”的方式，系统通过抽水井抽取地下水，提取完水中的热能后，再利用附近的回灌井等量回灌到地下含水层中，系统在用水过程中全封闭、全回灌，基本不消耗水量，也不会增加用水量指标。建成运行后不会增加昌邑市的实际用水量指标，全市用水总量和地下水开采量仍在区域用水总量控制指标和地下水分类控制指标范围内;不产生污水，对区域水环境和水功能区影响较小。取水符合《山东省用水总量控制管理办法》和昌邑市城市发展总体规划要求。该项目建设弥补了昌邑城区热力管网供热能力的不足，解决了小区集中供热的问题。根据供热负荷和系统主机的性能确定需水量，并结合区域水文地质条件确定抽水井数量，取水方案是合理的。
3．2用水合理性
潍坊地区冬季供暖期为11月15日至翌年3月15日，期间最冷时段(1～2月)为冬季空调使用的高峰负荷日，大约30d，其余90d较为暖和，项目每天用水量为机组运行循环水量。根据《昌邑市东隅小区水源热泵空调系统工程项目设计方案》，东隅小区水源热泵空调系统冬季供热，设计总热负荷为4500kw，设计最大循环水量为350m3/h，设计机组平均每天运行时间为12h。按照潍坊地区气候变化状况，供暖时间为每年的11月15日至翌年的3月15日，共计120天，其中30d为冬季空调使用的高峰负荷日，90d较为暖和，每天平均运行12h，全年需水量4200m3×120d=50．4万m3，设计年总需水量基本合理。
4取水水源分析
4．1地下水储存量计算
根据抽水试验资料分析，并参照《潍坊市水资源综合调查与评价》成果，本区地下水总补给量小于总排泄量，地下水处于超采状态，此情况下含水层的调蓄能力就成为水源地能否正常连续开采的关键，而含水层的调蓄能力则取决于地下水储存量的大小［2］。地下水储存量的计算公式为:V=100μFM(1)式中:V为地下水储存量(万m3);μ为潜水含水层给水度;F为含水层分布面积(km2);M为含水层砂层平均厚度(m)含水层给水度μ:采用《潍坊市水资源综合调查与评价》成果，确定为0．17［3］。计算区面积F为22．1km2。根据地质勘探资料和已有的研究成果综合分析，确定论证区内含水层平均厚度为17．4m。经计算，地下水储存量为6537．2万m3，可满足空调系统用水。
4．2水源水温分析
根据历年地下水温监测资料，地下水年内最高水温为18℃，最低水温为15℃，平均水温为16．5℃，水温相对稳定，符合该项目空调系统要求。
4．3水源水质分析
根据项目热源井地下水质监测资料和《地下水质量标准》(GB/T14848—93)［4］，本区地下水的水化学类型主要为HCO3－Ca—Mg—Na型水。总硬度598mg/L(以CaCO3计)，pH值7．54。地下水无色无味，物理性状良好，总硬度、氯化物、锰及硝酸盐氮超标，经单项组分评价为Ⅴ类水，F值为7.13，综合评价为水质较差，不适合做饮用水源，但水质符合水源热泵空调系统的要求见表1。
5退水对水资源的影响及保护措施
5．1退水对水资源的影响
本项目水源热泵空调系统用水采用“抽灌”封闭循环用水系统，系统封闭式循环，自成体系，通过抽水井抽取地下水，系统提取完水中的热能后，退水通过回灌井再回灌到地下含水层中，用水工艺为抽灌平衡，基本不消耗水资源量，不会对区域地下水资源产生影响［5］。水源热泵空调系统在运行过程中水是在封闭的循环系统中进行能量交换，不与外界接触，水不易受到污染，只是水温有一定变化，退水对区域生态环境基本没有影响。
5．2水资源保护措施
水源热泵空调系统用水采用“抽灌分离”循环用水，整个系统不消耗地下水资源，因此，水资源保护重点应该为保证项目退水100%完全回灌和水质保护。针对项目用水过程，为保护地下水资源，提出如下工程保护措施和非工程保护措施。5．2．1工程措施1)在抽水井中安装变频装置，严格控制抽水井的出水量。2)制定详细的水井运行管理程序，包括运行时数，单井开采量和回灌量统计、水井运行维护方法和计划等。3)安装水表，严格记录抽、灌水量，确保回灌水量达到100%回灌。4)根据以往的水质监测资料，回灌井周围的温度场变化对水质没有明显的变化。但由于水质变化是慢长过程，因此，建议系统建成后仍需要建立长期的水质、水温监测。5．2．2非工程措施1)成井深度要严格控制在60m以内，遇60m左右粘土隔水层即可停止，防止穿透咸水层污染浅层淡水，以保护昌邑市自来水公司水源地安全。2)洗井应采用拉活塞、空压机等物理方法，严禁用含有污染元素的化学洗井。3)严格控制抽水井和回灌井的成井工艺，尤其控制止水层的位置和厚度，严格控制滤水管和滤料的使用，确保成井质量。4)水源井井口要封闭，井周围禁止有污水管道和明渠通过以防地下水体污染。5)严格控制回灌水的温度，冬季大于7℃，避免大温差回灌对地下水水质造成影响。6)以水源井为中心设置保护区，井口周围设置围档，严禁闲杂人员随意进入。
6结语
(1)根据供热负荷和空调系统主机性能确定用水量，并结合区域水文地质条件确定打水井24眼，有6眼抽水井和18眼回灌井，采用竖井式自然回灌，采用1抽3回灌的布井方案，大于试验1抽2回灌的试验结果，依据试验结果和实际运行结果，退水方案可行。设计最大循环水量为350m3/h，年取用水量为50．4万m3。(2)加强回灌水水质监测，监测项目运行期间，区内地下水水质变化情况。每个供暖期结束后，对抽水井进行捞砂洗井，对回灌井进行回扬、拉活塞和捞砂等洗井。为了防止单向堵塞，建议抽水井和回灌井定期交换使用，并对抽水井中的含砂量进行沉砂过滤处理后再回灌。
参考文献
［1］赵旭升．地下水资源的保护［J］．青海师专学报．2001(6):98－100．
［2］江剑，董殿伟．水源热泵项目取用地下水水资源论证技术要点分析［J］．水资源论证专刊．2013(3)．50－52．
［3］潍坊市水资源综合调查与评价［M］．潍坊市水利局．2004．
［4］GB/T19923－2005．城市污水再生利用工业用水水质标准．2005．
整合资源系统思考提升认识 篇6
系统思考的艺术实际上在于看清复杂细节背后的、能发生变化和产生变革的结构模式。系统思考不仅不是忽视细节，而是将复杂的细节组织起来，使它变成一种连贯的“故事”，从而揭示问题的起因，找出有效的解决问题的方法。为此，教师要将零碎的资源进行整合，形成体系较为完整的资源。
选官、用官制度内容比较复杂，又是高考的重点内容，放在这节课上讲解时间会比较仓促，因而放到下节课更合适。
一、架构知识框架，形成整体感知
要想探察历代君主专制中央集权的演变过程，就必须深入到制度本身，选择某种制度的关键点进行对比和分析，得出政治制度的演变过程。所以，教师要先让学生自主阅读教材，找出教材中提到的中央与地方机构设置的演变内容，然后制作表格，让学生依次填出每个朝代的制度及影响，从而使学生对从汉至元政治制度的演变形成完整的知识结构，为以后的系统学习奠定基础。
二、整合背景资源，促进系统思考
通过对教材知识的梳理，学生就大致了解了从汉至元政治制度演变的过程，但中国古代的政治制度距学生的现实生活太远，如果教师只强调中央和地方机构、官制的变化，学生很难通过具体的史实得出其演变的原因。所以，教师要提供客观、真实、符合逻辑的背景材料，让学生从历史的角度感知其变化。
1.君权与相权——中央行政制度（丞相制度）演变的原因。
教师可出示以下材料：
材料一：光武中兴，贤主也。其不任三公，政归台阁，欲使权不下移，政由上出也。 ——《后汉三公年表》序
材料二：贞观元年，太宗谓黄门侍郎王珪曰：“中书所出诏敕，颇有意见不同，或兼错失而相正以否。元置中书、门下，本拟相防过误。人之意见，每或不同，有所是非，本为公事。……卿等特须灭私徇公，坚守直道，庶事相启沃，勿上下雷同也。” ——《贞观政要》
材料三：淳化中……太宗患中书权太重，且事众，宰相不能悉领理。向敏中时为谏官，上言请分中书吏房置审官院，刑房置审刑院。 ——《资治通鉴》
请学生思考：影响中央官制变化的因素有哪些？
从材料中，学生可以得出影响因素是：①防范宰相专权，加强皇权；②规范政务处理程式，避免决策失误；③弥补政事繁多而宰相不足的缺陷。
2.中央与地方——地方行政制度演变的原因。
教师可出示材料：
材料一：汉兴之初，海内新定，……惩戒亡秦孤立之败，于是剖裂疆土，立二等之爵。……然诸侯原本以大，末流滥以致溢，小者淫荒越法，大者睽孤横逆，以害身丧国。 ——《汉书》
材料二：上（宋太祖）……召赵普问曰：“天下自唐季以来，数十年间，帝王凡易八姓，战斗不息，生民涂炭，其故何也？”普曰：“此非他故，方镇太重，君弱臣强而已。今所以治之，亦无他奇巧，惟稍夺其权，制其钱谷，收其精兵，则天下自安矣。” ——《续资治通鉴长编》
材料三：自封建变为郡县，有天下者，汉、隋、唐、宋为盛，然幅员之广，咸不逮元。……立中书省一，行中书省十有一：曰岭北，曰辽阳，……分镇藩服，…… ——《元史》
材料四：今立行省于外，维持错综，众建其官，有诸侯之镇而无诸侯之权，可谓于审力之行矣。——杨士奇《历代名臣奏议》
请学生思考：影响历代地方行政制度变化的原因有哪些？
学生分析材料可得出：①吸取前朝教训，避免重蹈覆辙；②针对当时面临的问题，根据需要调整；③加强对地方的控制，维护统治。
可见，随着社会的发展和形势的变化，必然会出现许多新的、前人没有遇到过的问题，因而政治制度就必须在原有的基础上作出相应的调整，在继承和发展中创新、演变。
三、揭示演变特征，提升思维能力
从汉至元的政治制度是对秦开创的君主专制中央集权的政治制度的发展，这一时期政治制度的演变影响了明清的政治制度，因而它对认识中国古代政治制度非常关键。在对从汉至元政治制度的演变原因及过程进行分析之后，教师应引领学生总结其演变特征，揭示其演变规则，从而更为深刻地认识中国古代的政治制度。
教师可出示以下两段材料，并请学生思考：从汉至元君主专制中央集权演变的根本原因是什么？
材料一：假如我们将君主专制的加强片面地理解为君主权力的膨胀和不受约束，那么以后的王朝相比秦朝已经几乎没有“加强”的余地。事实上，以后的王朝面临的任务是如何在保证君主高度集中权力的前提下维护君主专制政权长久、稳定的统治。为此，必须认真协调与各种政治力量、社会力量的关系，在权力行使上容纳一定的合作、调节和制约因素。
材料二：王家范从旅美学者杨联陞先生的《明代地方财政》得到启发，认为，集权与分权乃是一切国家权力统治必难避开的两极，相反而相成，犹如广阔光系的两极。向心力与离心力构成一种弹性张力，仅执其一端，必偏执僵硬而丧失生机活力。
由此可见，对于君主专制中央集权的强化不能机械地理解为君权不断强化、中央不断集权，从汉至元君主专制中央集权的演变的根本原因是为了保证政权的稳定与效能，既要避免分权，又要避免过度集权，这体现出了张弛有度的政治智慧。
由于高中历史新教材采用“模块+专题”的结构，对于一些时间跨度大、史实内容多的教学内容，如果教师照搬教材结构进行教学，不仅会时间仓促，而且效果也不好。这时就需要教师对复杂的内容进行系统性的思考，找出隐含在内容背后的线索和规律，提高学生历史认识的境界。
水资源安全系统的控制与协调 篇7
水资源安全是指人类的生存与发展不存在水资源问题的危险和威胁的状态。水资源安全系统是一个开放的复杂的大系统,水资源安全系统运行的好坏关系到经济的发展、社会进步、人民生活、国家安危、世界稳定、生态环境等方面的大问题,所以水资源安全系统的控制与协调亟待解决,是当代国内外科学研究的前沿领域之一[1]。
1 水资源安全系统的内涵及其控制面临的困难
1.1 水资源安全系统的内涵
水资源安全系统是一个复合系统,也就是说从自然的角度看水资源可以作为一种典型的自然流域或区域的自然系统;从经济的角度看,水资源又是组织和管理国民经济,进行自然资源开发的中心区域。因此,水资源安全研究不仅把它看成复合系统,而且看成是由自然、社会、经济共同组成的复杂系统,一定程度讲是复合复杂系统。这样的复合复杂系统从总体可以分解为两个二级子系统,即自然系统与社会经济系统。人类活动作为系统中的最基本要素,影响到资源、环境、社会和经济等相关要素[2,3,4]。因此,人的作用对两个子系统产生相互耦合的互动作用,从而发生自然系统与社会经济系统的相互作用。这种相互作用的过程主要发生在社会物质产品的生产和消费的过程中,这个过程也是水资源安全系统运行的基本过程。要完成这个过程主要涉及五个环节:①从自然系统获取水资源;②保护被社会生活污染的水资源;③将自然的水资源转化加工成社会产品;④社会产品的消费;⑤向自然的水资源系统排放废弃物(如图1)。
由此可见,水资源安全系统的运动过程是人口资源、消费水平和结构及科学技术协调控制的过程。协调控制的结构和形式是由人类的价值观念、人类社会系统的制度和社会的组织管理方式决定的。协调控制对科学技术和消费水平有着直接的影响,从而间接地决定水资源安全系统运动的基本过程。
人类从自然界获取的自然资源的种类和获取的方式、自然资源转化成社会产品的加工方式、社会产品的种类、工业生产和消费中产生的废弃物的种类和方式都主要取决于科学技术的水平。消费结构和水平与人口规模和物价高低有关,同时,它又决定了人类从自然界获取的自然资源的总量。科学技术决定了人与自然相互作用的方式,消费水平决定了水资源安全系统中人与自然相互作用的规模或强度。
综上所述,水资源安全系统是“以人为主体”的、开放的、复杂的巨系统,它的子系统之间相互影响,过程的基本要素之间也相互作用。
1.2 水资源安全系统控制面临的困难
水资源安全系统的控制过程是一个复杂的系统工程问题,涉及因素繁多,用一般的简单方法已无能为力,必须以控制理论为基础,采用“大系统控制”的新方法才有可能获得满意的结果[5,6,7]。
大系统规模庞大,结构复杂,功能综合、因素众多。由于大系统关系到经济的发展、社会进步、人民生活、国家安危、世界稳定、生态环境等方面的大问题,所以国际国内受到广泛的注意与重视。重视的原因在:如果大系统运行的状态好、效益高、稳定、可靠、优化、协调,将有利于国计民生,造福于人类社会;反之,大系统运行状态差、效益低、失稳、故障、劣化、失调,将危害人民的生命财产,破坏社会环境、国家安定乃至国际和平。因此,如何对大系统进行有效的控制与管理,如何对大系统进行分析、预测,改善大系统的运行状态,提高其经济效益,是现代科学技术面临的重大课题。
大系统的问题是多方面的、复杂的。大系统的控制问题主要是从控制论的观点研究大系统的控制问题。对于水资源安全这一复杂大系统的控制研究,目前国内外均是空白,它的研究应该包括:
(1)水资源安全系统的分析问题。如结构、动态、现状、发展等。
(2)水资源安全系统控制模型问题。如线性控制模型问题、非线性控制模型问题、集成模型、黑箱模型、智能模型、变粒度模型等。
(3)水资源安全系统运行决策问题。如协调问题、优化问题、控制问题、管理问题、调度问题等等。
但是对于水资源安全的控制,重要的是进行水资源安全系统结构性分析、可协调性分析、稳定性分析等,以实现水资源安全系统的协调控制。
虽然,经过多年的努力,人们在大系统控制理论方面取得了不少进展。但是,作为水资源安全系统控制问题,由于其系统大且非常复杂,在理论研究和应用开发方面尚属空白,将面临如下一系列困难。
(1)主动性问题。
水资源安全系统是“主动系统”,包含有“主动环节”——“人”,在分析和设计中如何考虑人的因素?如何建立“人”的数学模型?
(2)不确定性问题。
水资源安全系统中有许多不确定因素,例如模糊性、随机性、对象特性漂移等,难以用传统的确定性数学模型进行描述及用常规的方法进行控制。
(3)不确知性问题。
水资源安全系统往往是信息不完全,数据不精确,知识不充分的系统,难以建立适用的、准确的数学模型进行精确的定量分析和设计。
(4)维数多问题。
大系统的数学模型都是高维的(状态变量的数目甚多)。系统分析和设计的工作量随维数增高而迅速增长,导致所谓“维数灾”。不仅造成计算机的沉重时空负荷,而且难以满足在线实时控制的需要。
(5)发展中问题。
通常水资源安全系统的控制过程较慢,过渡过程时间较长,在控制过程期间,大系统本身也处在发展当中,系统的结构和参数、系统的目标和环境条件、系统特性和功能也处在变化当中,可称之为“发展中系统”。这种系统难以用常规的方法进行控制。
(6)分散化问题。
水资源安全系统包含了许多子系统,而各子系统往往是分散化的,这将导致信息分散、控制分散,使系统具有“非经典信息模式”。因而,基于“经典信息模式”的控制理论和方法失去了可应用的前提条件。
2 水资源安全系统控制的基本原理
水资源安全系统是一开放复杂的巨系统,因此对于水资源安全控制可采用大系统控制理论[6,7,8,9,10,11]。在大系统模型化方面,大系统理论继承了控制理论和运筹学中的模型化方法,主要采用数学模型为:
式中:x1,x2,…,xn为状态变量;n为正整数;u1,u2,…,ur为控制变量;r为正整数,r≤n;a11,a12,…,ann为常系数;b11,b12,…,bnr为常系数。
若用矩阵形式表示,则可写成:
式中:x=(x1,x2,…,xn)T是状态矢量,n维;U=(u1,u2,…,ur)T是控制矢量,r维;A(aij)n×n是对象(系统)矩阵;B(bij)n×n是控制矩阵;x∈Rn;xi为状态变量(标准),i=1,2,…,n,n为维数(有限正整数);T表示矢量转置;Rn为n维状态空间。
因此,在状态空间Rn中某一点,相应于某一状态矢量x=(x1,x2,…,xn)T。
为了实现系统的有目的的状态转移,需要对系统进行控制,施加控制作用。例如,水资源安全系统的用水问题,为了提高系统的安全性,减少水资源的浪费,提高用水效率,需要对安全系统的用水问题进行科学合理控制,施加所需的控制信号或控制作用。可用控制矢量表示控制作用:
式中:u为控制矢量,r维,通常r≤n;uj为控制变量(标量),j=1,2,…,r。
利用状态矢量和控制矢量,可构成如下的三元组:
式中:xs为初始状态矢量,xs=(x1s,x2s,…,xns)T;xg为目标状态矢量,xg=(x1g,x2g,…,xng)T;u为控制变量,u=(u1,u2,…,ur)T;F(u)为由u产生的状态转移操作。
三元组(4)即空间状态空间模型。它描述系统从初始状态xs转移至目标状态xg的控制过程。
从行动规则看,xs表示系统初始位置,xg表示系统目标位置,u表示控制作用。
从模式识别看,xs表示输入模式(控制数据等),xg表示输出模式,u表示识别操作(特征抽取、模式匹配等)。
从故障诊断或疾病诊断看,xs表示故障现象或疾病症状,例如工业用水浪费问题、工业结构不合理问题、地下水超采问题、水资源的质量问题等;xg表示诊断结论,比如通过故障诊断,某一区域的水资源安全问题是产业结构不合理等;u表示诊断推理。
从博弈看,水资源安全系统运行健康与否,是作用力与反作用力斗争的结果,是水资源力、再生力、环境力等与开发力、利用力等斗争的结果[2]。所以,xs表示例局(初始博弈状态);xg表示终局(终止博弈状态);u表示博弈策略。
从逻辑证明看,xs表示已知条件;xg表示求证结果;u表示演算证明。
从管理看,xs表示原始资料(目标、条件、信息、数据);xg表示决策方案;u表示决策分析与制定。
如果从纯粹控制论的角度看,在状态空间表达法的“三元组”模型中,控制矢量或操作矢量u=(u1,u2,…,ur)T是广义的。例如,u可以是定型的推理步骤(例如安全诊断),定量的演算方法(例如定理证明、优化计算),静态操作序列,动态的控制变量(例如状态控制与调节作用)。
要保障水资源安全系统的正常、健康、良性的运行,除了其本身的自组织外,必须要对其系统进行科学的合理调节与控制。在现代控制理论中,主要采用“状态方程”作为被控制对象的数学模型,描述在控制变量作用下,被控制对象状态变化的动态过程。
通常,状态方程是指包含状态变量和控制变量的微分方程组,其一般形式是非线性、变系数,一阶常微分方程组:
式中:xi(t)为状态变量,i=1,2,…,n,n为有限正整数;uj(t)为控制变量,j=1,2,,r,r≤n;f为非线性函数;
假设在某一时段,水资源安全系统是一线性定常系统,其状态方程为线性常系数一阶微分方程组:
式中:aij为常系数;i=1,2,…,n;j=1,2,…,n;bij为常系数,i=1,2,…,n;j=1,2,…,r。
线性系统的状态方程可写成矩阵形式:
式中:x(t)为状态变量,x=(x1,x2,…,xn)T;u(t)为控制矢量,u=(u1,u2,…,ur)T;A为对象(系统)矩阵(描述被控制对象特性)。
B为控制矩阵(描述控制机构特性)。
状态方程(7)描述了被控制对象在控制作用下的状态变化过程,可称水资源安全系统的动态状态方程。
水资源安全系统的状态方程模型具有几种不同的变形,用以描述不同条件和情况下的系统状态及其变化过程。
(1)水资源安全系统的静态状态方程。
若动态状态方程式(7)中,令
(2)水资源安全的自由状态方程。
水资源安全系统处于自由状态,没有给被控制对象施加控制作用,即u=0,则由式(7)可得自由状态方程:
(3)水资源安全的输出状态方程。
由于实际系统的状态
式中:y为输出矢量,y=(y1,y2,…,ym)T,m≤n;C为观测矩阵(描述观测装置特性):
由式(7)、式(12)及(13)可得输出状态方程:
(4)水资源安全的输出控制方程。
系统的控制作用u不仅可以通过改变状态x而影响输出y,而且可以直接对输出产生影响,即对输出的直接控制作用。
在这种情况下,描述系统的输出、状态、控制和静态关系的输出控制方程如下:
式中:D为直控矩阵(描述对输出的直接控制作用):
式(15)是水资源安全(线性)系统状态方程模型的一般形式。
3 水资源安全系统的协调控制
以上研究的是水资源安全系统控制的基本原理,它实际是多变量系统的控制问题,可以运用其原理对水资源安全系统进行监测、分析、调节与控制。由于水资源的安全的问题涉及面很广,如社会安全、政治安全、经济安全、生态安全、粮食安全以及国家安全等,从宏观面讲它包括有其本身的资源系统、环境系统、社会经济系统,从微观看它包括地表水资源系统、地下水资源系统、污水资源化系统、雨水资源化系统、工业用水系统、农业用水系统、生活用水系统、环境用水系统等,在一些比较特殊的区域还有矿坑水利用系统、跨流域调水系统等等。因此,水资源安全控制问题是大系统的安全控制问题,协调是大系统控制的关键问题。所谓协调问题,就是如何使各小系统相互配合、协调工作,安全运行,以保证大系统的安全。即,通过协调控制,使大系统中的各子系统(小系统)相互协调、相互配合、相互制约、相互促进,从而在实现各小系统子目标、子系统的基础上实现大系统的总目标、总任务。
对水资源安全有两类协调问题,即资源协调和任务协调。
(1)资源协调。
资源协调指以“任务为目的,资源为手段”进行协调,即在大系统总资源约束条件下,有
式中:
以“可调节的资源”为协调手段,有
式中:δ
使各子系统(i=1,2,…,n)的局部控制过程相互协调,共同完成大系统全局安全控制的总任务:
式中:Ji为第i个子系统完成的局部任务;
当任务协调偏差的总和为零:
式中:ΔJ为任务协调偏差总和;
安全控制总任务完成:
(2)任务协调。
任务协调指以“资源为目的、任务为手段”进行协调,即在大系统总的控制任务的约束条件下,有
式中:
以可调节的任务为协调手段:
式中:δ
使各子系统的局部控制过程相互协调,共同遵守总资源的约束:
式中:Ri为第i个子系统消耗的局部资源;
当资源协调偏差的总和为零:
式中:ΔR为资源协调偏差总和;
控制资源耗完:
在各子系统局部安全运行与优化的基础上,实现了大系统全局安全运行与优化,即,实现了大系统的“协调化”。
水资源安全系统可以由一个、两个或N个子系统组成。假如我们认为水资源安全系统为二级递阶控制系统,它的总控制与协调任务是水资源安全系统的健康良性运行,中级系统为水资源系统与社会经济系统,子控制对象为地表水资源、地下水资源、雨水资源化、污水资源化、跨流域调水、矿坑水利用、工业用水、农业用水、环境用水、城市生活用水、农村生活用水。这时,协调控制的任务在于适当处理各子系统之间的相互关联(耦合),在各子系统局部最优化的基础上,通过协调,实现水资源安全系统的健康良性运行与全局最优化。
4 结 语
水资源是保障社会经济可持续发展的重要的自然资源,水资源安全涉及资源、环境、生态、社会、政治、经济的等多方面的内容与因素。水资源安全问题已成为21世纪全球资源环境的首要问题,直接威胁人类的生存与发展。开展水资源安全系统的研究具有重要的前瞻意义。
摘要：为保障水资源安全系统的正常良性运行,除了本身的自组织外,必须要对系统进行科学的合理调节与控制。提出水资源安全系统的内涵及其运行的基本过程,过程包括五个环节,即从自然系统获取水资源,保护被社会生活污染的水资源,将自然的水资源转化加工成社会产品,社会产品的消费及向自然的水资源系统排放废弃物。水资源安全系统的控制过程是一个复杂的系统工程问题,涉及因素繁多,其控制面临主动性、不确定性、不确知性、发展中和分散化的问题。提出水资源安全系统控制的基本原理,指出水资源安全系统的协调控制包括资源协调和任务协调两类协调问题。在单级各子系统局部优化的基础上,实现水资源安全多级大系统的全局安全运行与优化。
关键词：水资源安全,水资源安全系统,大系统控制,协调控制
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水资源监控系统 篇8
1 区域水资源配置的相关内容
1.1 水资源配置的基本论述
水资源的配置是区别于水资源的自然分布的一种人为活动, 这种认为配置水资源的方式即改变了水资源分布的时间, 也改变了水资源分布的空间, 所做的一切调整都是为了更好地满足人们经济生产活动和日程生活活动的需求, 总的来说水资源配置最终的目的是实现水资源的自然状态与经济需求之间的平衡, 解决水资源的分配的矛盾。水资源配置若果要达到最佳状态, 就要重视现实需求, 对自然环境和现实需求进行综合具体分析, 具有复杂性, 但不论配置的过程的有多么复杂, 都需要遵守的就是自然发展规律, 要在尊重、利用自然规律的基础上对水资源的分布作出调整, 不能对抗、违背自然规律。
通俗意义上, 我们所讲的水资源一般是可以直接利用的淡水资源, 淡水资源可以分为河流水、浅层地下水、淡水湖泊水等, 对淡水资源的配置方式有工程方式和非工程方式。从方式的最快见效性来说, 工程方式是更好的选择;非工程方式则是长远意义上最有效的处理方式:这两种方式都能够从对水资源优化配置做出有益的调整。工程方式或是非工程方式的选择要根据当地具体的情况来决定, 尽量保证自然环境不会因此而受到的破坏, 以实现可持续发展为最基本要求。用长远发展的手段实现自然生态与人类社会的协调、局部和整体的协调。
1.2 水资源配置的任务
水资源的配置受实际具体情况的限制, 只能在达到配置要求的区域内进行, 水资源是有限的, 对水资源实行调整配置的主要任务是:利用水资源的自然分配规律, 采用人力加以调整, 改变其在时间、空间、质量上的状况, 使水资源的区域提供量与社会具体水资源的需求量相吻合, 将水资源的价值尽情发挥, 将科学发展观融入水资源配置的过程, 达到最理想的综合性效益结果, 促进水资源分配的和谐性。
1.3 水资源配置需要遵守的基本准则
水资源配置所要遵守的总准则是实现水资源的可持续发展, 将总准则具体化, 又能够分为三点。第一, 水资源配置的有效化。从自然分布意义上看, 水资源是自然资源, 但一旦水资源运用到社会经济活动中, 就被赋予了商品经济的特点, 因而有效化具有了两个层面的价值, 对于经济社会的发展, 它是以追求经济收益为最根本内容;对于生态意义的发展, 要最大程度降低对环境的损伤。第二, 水资源配置的公平化。不同区域之间的水资源配置要实现实际意义上的公平化, 这种公平化不是指不分地区、不分人口, 统一配置同等量的水资源, 而是对单位经济发展、单位人口实行公平化的分配, 以满足不同区域之间呈现的不同的需求状态。第三, 水资源配置的和谐性, 当水资源仅仅只作为自然资源时, 要实现的就是和经济社会之间的协调, 从配置总量和水资源与经济状况之间的性质关系中, 权衡供给量与需求量的平衡, 从更高的层次实现水资源系统的和谐性。
2 水资源系统的和谐性问题
2.1 水资源系统基本内容总括
水资源系统是在特定时间范围内, 区域空间各类型水统一结合形成的组合体。在水资源系统中, 各类水资源通过蒸发、蒸腾、降水、下渗等环节, 实现水资源系统的更新循环, 并与外部环境之间建立具有一定关系的联系。
2.2 水资源系统和谐性的内容详解
水资源系统的和谐性是对自身是否构建了相应的外部因素系统, 以发挥构成要素和子系统的所具有的整体协调性。当水资源系统与生态系统、社会经济环境结合就构成了水资源的复合系统, 水资源系统的和谐性主要表现在水资源内部构成要素之间、影响环境之间、构成要素与影响环境之间的关系的协调, 最终要达成的效果就是提高水资源的配置科学程度, 将水资源系统的最大价值发挥出来。
第一, 从水资源内部构成要素来讲, 水资源系统的和谐性主要表现为处于不同时间、空间, 具有不同数量和质量水平的加以利用配置, 发挥在不同领域中的用途。水资源的时间分布失衡, 而在差异时间段内的水资源在开发使用价值和利用难度也划出了相应的等级, 而如今水资源利用的水平逐渐提高, 比如水库储存等措施使得水资源的整体价值获得提升, 减少了浪费。水资源的空间存在差异大, 不同区域的实际情况不同, 对水资源的开发难度不同。在以往, 居于内陆或远离季风影响的区域水资源缺乏, 供求矛盾较为突出, 而现在随着经济的发展, 经济发达的地区对水资源的需求量大幅提升, 导致此类地区出现了更为严重的水资源供求矛盾, 这些经济发达的地区的水资源短缺不仅体现在水资源总量少方面, 还体现在水资源的水质达不到安全使用的标准, 无法直接使用。
第二, 从水资源系统与外部因素之间的关系来讲, 水资源系统要达到和谐性, 就要处理好与社会、生态环境之间的关系, 使系统之间共同的关系保持稳定发展、共同促进的状态。水资源系统的健康发展不可能脱离外部环境独立存在, 因而水资源系统要主动适应外部环境。
第三, 从水资源系统内部要素与外部环境之间的关系来讲, 水资源系统要达到和谐性, 就要协调好其中各类构成要素与外部环境各类构成要素之间的关系, 环境要素包括自然环境和社会环境, 具体分为天气变化、地质活动、行为活动、技术操作、制度影响等, 这些环境构成要素的呈现形式是否合理, 直接对水资源系统的和谐性施加作用。在这一个层面的和谐性更加强调通过认为手段来激发系统和谐性能的发挥, 各种人类行为都会对水资源系统的和谐性产生影响, 但究竟是发挥促进作用还是阻碍作用就取决于社会经济系统中人类行为本身的性质。
区域水资源的配置和水资源系统的和谐性都与人们的生活交融。区域水资源的配置是在综合考察了自然环境和社会经济条件的具体情况下, 才做出的对水资源分布的时间和空间的调整, 科学的水资源配置对人类经济社会的进步起到促进作用。水资源系统的和谐性对各大系统之间进行了整合, 使各个系统之间彼此影响。不管是区域水资源配置活动, 还是水资源系统的和谐性调整, 都要遵循的大前提就是保证生态环境不受破坏, 严格遵守自然规律。做好水资源利用的工作, 促进生态系统和社会经济的共同发展。
参考文献
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水资源应急管理系统建设思路研究 篇9
1 水资源应急管理业务流程
1.1 应急管理对象及内容
应急管理是对突发事件的预防、应对、协调、善后、评估等一系列管理活动的概括[2]。
水资源应急管理的对象是与水资源相关的突发事件,具体包括重大水污染事件、工程事故、自然及人为灾害事件等[3]。突发事件的基本特征是突发性和紧急性、高度不确定性、巨大的破坏性和危害性、延伸性或连锁性,以及信息不完全性。
水资源应急管理系统可结合计算机技术在信息组织的系统性、分析的快捷性及展示的可视性,有效集成水资源管理各方面资源,通过人机交互,对水资源突发事件的原因、过程及后果进行分析,对突发事件进行有效预警、控制和处置,具备有效应急管理所应具备的反应快速、应对有效、组织协调等基本特性,并适应事件的动态变化。
1.2 应急管理业务流程
水资源应急管理的对象包含不同的情况,具有多种可能,内涵较广。考虑到水资源应急管理中的不同可能,其业务流程和处置措施既具有个性,也具有共性,因此,本研究基于水资源应急管理中最为常见的突发水污染事件的应急管理,梳理一套相对通用的水资源应急管理业务流程和处置建议。水资源应急管理基本业务流程如图1所示。
业务流程各个主要环节描述如下:
1)信息监测预警。水资源应急管理系统结合水质监测,建立水资源突发事件预警阈值机制,开展水资源信息实时预测预警,构建应急监测预警体系。
2)突发事件识别。水资源应急管理系统提供以下3种水资源突发事件识别方法:a.系统自动识别,主要针对水资源监控体系覆盖的控制断面;b.通过移动终端进行人工上报,充分利用应急管理组织体系中的基层力量;c.结合舆情分析进行事件识别,通过信息挖掘及时发现灾情。全方位的突发事件识别体系的构建为每个水资源突发事件都能及时得到发现提供保障。
3)先期处置。突发事件发生后,事发地的应急处置组织在信息报告的同时,要根据职责和规定的权限启动相关应急预案,及时、有效地进行处置,控制事态。先期处置信息的记录,可作为后续处置的依据。
4)信息报告。突发事件发生后,应结合事件的等级及相应报告时限要求,通报相关地区和部门。应急处置过程中,要及时续报相关情况。水资源应急管理系统结合数据流,实现突发事件的信息报告,使灾害信息能够在纵向多层级、横向多部门之间进行交叉沟通和信息共享。
5)影响分析。“情报分析”是决策过程的重要环节和起点[4]。灾害事件影响的“易受体”具有复杂性的特点,即灾害发生对周边人和物的损害方式和程度的不确定性。水资源应急管理系统结合GIS分析工具,提供水文学和水力学模型接口,对水资源突发事件的不利影响进行定性或定量分析,辅助判断突发事件的等级。由于作为应急管理对象的各类人为或自然引发的灾难事件的复杂性,具体表现在灾害事件发生的时间、地点、类型和危害程度具有高的不确定性,因此影响分析工具应具有一定的通用性,相应功能模块具有开放性、兼容性。
6)应急会商。应急会商的目标是做出有针对性的水资源突发事件应急处置决策。结合突发事件内容、等级及应急预案库内容,可实现应急预案匹配。由于应急预案的编制难于考虑各种实际情况,更多是从定性的层面进行规定的,无法应对量化的问题,因此对于实际突发事件的处置,需要结合实际情况开展应急处置方案的定制,这样可体现处置方案定制和应急预案的差别,提高处置方案的可操作性。此外,实际灾害的复杂性不仅需要多个部门的协同,还会因“部门利益”存在一定的冲突,因此系统需要满足不同处置方案对比分析功能,并通过会商得出最终的应急处置方案,指导突发事件的应急处置,并协调多部门利益。水资源应急管理系统提供场景式的应急会商环境,并具备实时分析、会议记录等功能。
7)应急处置。应急处置是指各类应急人员按照应急处置方案,在什么样的环境下,用什么样的物资,按照什么样的方式,去完成什么样任务的流程和步骤,具体到水资源突发事件处置,是一个比水资源应急调度更广的概念。水资源应急管理系统可向相关应急处置人员发送应急指令,并提供应急处置的方法指导,同时可对应急处置过程进行监控,对应急处置方案的效果进行反馈、调整。
8)分析评价。从行政管理和技术评定角度对应急处置方案的实施情况进行评价,分析总结经验教训,水资源应急管理系统主要实现定性的分析评价。
9)信息发布。突发事件的信息发布应及时、准确、客观、全面,水资源应急管理系统支持信息发布及展示。
应急数据库、知识库、模型库共同构成了水资源突发事件应急管理的数据展示和知识应用及信息分析的基础,可在具体的水资源应急管理系统研发中予以补充完善。
1.3 应急管理协同
由于水资源应急管理还涉及到环保、市政、民政、消防、部队等多部门,因此,在水资源应急管理系统建设的同时,应重点做好以下几方面的协调、共享和协同:
1)协助政府部门将水资源应急管理的业务流程固化下来,并进一步完善、提升,形成相匹配的应急预案。这样既有利于水资源应急管理系统业务流程梳理、功能模块设置等的不断优化,又有利于相关部门进一步明确其在水资源应急管理不同工作环节中的职责,并有效享用系统软件对水资源突发事件处置所提供的红利。
2)在应急处置的事前环节,充分实现与环保部门的水质监测数据、各业务部门的门户网站的信息共享,丰富数据源,提高水资源突发事件识别的及时性和准确性。
3)在应急处置的事中环节,充分获取各部门应急预案及处置物资,为应急处置预案的制定提供准确参考;全面收集各部门参与应急处置人员的信息,确保应急会商信息推送准确定位,同时确保应急处置措施的落实责任到人。
4)在应急处置的事后环节,从水利行业管理的角度对事件的处置效果提出专业总结意见,为后续相关事件的处置提供技术参考;同时从行政管理的角度给出总结建议,提供给当地人民政府参考。
2 水资源应急管理系统设计
系统设计是架起需求和实现的桥梁[5],一个良好的设计成果是系统成功实施的重要保障。水资源应急管理系统总体架构图如图2所示。
水资源应急管理系统总体架构遵循国家水资源监控管理信息平台架构的顶层设计,可实现与水资源监控管理其它业务系统的兼容,包括6个层面和2个保障体系,其中采集传输层、计算机网络层、应用支撑层,以及标准规范和信息安全体系采用项目总集建设成果,数据资源层、业务应用层和应用交互层是本系统建设的重点。
1)数据资源层。决策的基础是数据[6]。水资源应急管理系统涉及的主要数据类别及设计策略如下:水位、流量、水质等监测信息,引用监测库设计成果;水资源突发事件影响对象的基础和空间信息,引用基础库和空间库设计成果;水资源突发事件预案,引用业务库设计成果;现场图片信息、应急知识库,引用多媒体库设计成果;应急事件基本信息,引用扩展库表;应急物资数据,引用扩展库表;应急分析模型,引用扩展库表。
2)业务应用层。业务功能模块是系统建设的重点。应急信息服务,重点包括信息监测预警、突发事件识别、事件定级、信息报告、影响分析和事件解除等功能;应急会商,重点包括会商创建、准备、预案构建、演示、会议记录等功能;应急处置,重点包括信息推送、处置过程监督及进度维护等功能;应急知识库,重点包括应急预案管理、常见污染化学品名录信息、应急物资管理、应急专家名录、历史应急事件、潜在污染源分布、重要饮用水源地分布等模块;此外还包括应急处置后评估、配置管理等功能模块。
3)应用交互层。通过内网和外网门户分别实现水资源应急管理信息与管理专业人员和社会公众的交互。内网门户主要实现水资源突发事件展示、应急会商会议通知及知识库等功能;外网门户主要实现水资源突发事件应急知识的展示功能,重点是常见污染化学品名录信息和历史应急事件。
水资源应急管理系统采用面向服务的基础架构,应用软件采用B/S架构,采用java EE开发框架,应用系统与数据共享服务平台在统一的架构下开发;采用XML数据总线技术、MVC设计模式和SOA框架,将各种服务包装为高内聚、低耦合的模块。
3 水资源应急管理系统关键技术分析
3.1 标准规范应用
为确保项目建设的规范性和一致性,国家水资源监控能力建设项目先期开展了一系列标准规范的建设。水资源应急管理系统建设在标准规范方面的应用主要体现在以下几方面:
1)能够基于项目建设的软硬件资源进行部署工作,包括服务器,以及数据库和空间数据2个管理系统。
2)系统研发充分利用项目采购的中间件,减少程序设计的复杂性,提高功能模块的可移植性,确保系统的高可用性,实现负载均衡,消除信息孤岛,推动无边界信息流。
3)系统数据库表设计充分利用已有设计成果,减少设计工作量,提高成果的规范性,加强与其它业务应用系统的业务协同。
4)系统地图服务采用国家统一的“一张图”服务,确保空间数据的规范性、准确性和一致性。
3.2 模型应用
系统模型库中的模型主要包括以下几类:
1)空间分析模型。结合GIS技术,实现水资源突发事件影响的空间范围分析、应急物资调度最佳路径的规划、水资源应急调度路线的对比分析。
2)应急评估模型。结合水资源突发事件的影响分析及等级标准,实现水资源突发事件影响等级的评估。
3)污染扩散模型。预留水质污染扩散模型的接口,实现水质污染影响的精准分析,提高水资源突发事件应急评估的精度。
4)水量调度、物资调配模型。预留模型接口,实现水资源突发事件从水量调度和物资调配等方面开展应急处置的方案制定及决策。
3.3 功能与界面设计
水资源应急管理系统在功能与界面设计方面有以下特点:
1)功能组织的流程化。以水资源突发事件的识别、报告、影响分析、预案构建、会商决策、应急处置和总结评价为主线,将系统的主要功能模块贯穿起来,成为一个整体。
2)界面设计的扁平化。水资源应急管理系统界面去掉冗余的装饰效果,去掉多余的透视、纹理、渐变等能做出3D效果的元素,让“信息”本身作为核心被凸显出来,同时简化交互设计,注重简约风格,让用户的关注点能够一直保持在主要业务节点上,总体上满足水资源应急管理在专业性、复杂性和时效性等方面的需求。
3.4 先进技术应用
主要包括以下3类技术:
1)GIS和遥测技术。利用GIS和遥测技术,实现水资源突发事件监测、影响范围等动态信息的获取。
2)移动互联技术。利用移动互联技术,实现水资源突发事件现场影像资料、应急处置指令和处理技术等信息的获取,上传,推送及显示。
3)大数据分析技术。利用大数据分析技术,实现水资源突发事件严重程度和影响范围的预判。
这些技术的应用,大大提高了信息处理的科学性、便捷性和可靠性。
4 水资源应急管理系统案例应用
水资源应急管理系统以2012年12月31日发生于山西省长治市的苯胺泄漏事故为例,开展突发水污染事件的应急处置模拟应用。结合功能应用,水资源应急管理分析系统能够在该事件处置中发挥以下作用:
1)快速识别水资源应急事件,保证上级部门及时掌握信息。水资源应急管理系统结合水资源突发事件识别体系,可快速爬取到网络上关于“12·31”山西苯胺泄漏事故的早期报道,自动构建突发水污染事件,事件信息结合相关法规规定预设的信息上报流程,可快速到达国务院、本省省政府,以及相关省份的省、市政府,避免信息沟通不畅及相关应急措施采取不及时的情况。
2)多方式事件信息展示,全方位展现事件信息及发展动态。例如,结合报表,对事故进展过程中的重要事项进行列表展示;结合空间定位功能,对事件发生地点及初步影响的区域进行空间展示;结合空间标绘功能,对影响区域重要节点(包括事故发生地,浊漳河河道、红旗渠渠首,岳城水库库区,下游邻省地市邯郸、安阳等)的影响及处置情况等进行标绘展示。全方位信息展现功能方便用户全面掌握事件基本信息和当前状态,为下一步措施的采取提供信息支持。
3)多种分析技术综合应用,辅助分析事件发展趋势。水资源应急管理系统结合数据分析、水质模型及空间分析功能,及时获取应急水质监测信息,分析污染物质传播规律,分析污染事件在不同时期对包括水源地、自来水厂、取用水户等的可能影响范围,辅助用户对事件发展态势做出准确判断,确定事件的严重等级,协调相关资源,采取相应措施。
4)多种基础信息综合分析,为事件处置提供决策支持。例如提供安阳市城区饮用水第1,2,3,4水厂的水源地为地下水水源地,不受本次苯胺泄漏事故影响;第5水厂使用岳城水库供水,在切断岳城水库水源时,第5水厂蓄水口水样各项指标正常,未出现超标现象,从而辅助做出安阳市市区内饮用水安全的判断,并通过移动平台及时告知群众,避免造成用水恐慌。又如,结合化学品名录信息,给出采用活性炭吸附处理泄漏苯胺的应急处置建议,确保相关应急处置措施正确,避免事件影响范围的进一步扩散。
5)事件的事后总结分析,为相关水资源业务处置提供经验和决策依据。例如通过对漳河流域水系空间拓扑关系及区域水功能区的分析,提出在红旗渠、岳城和东武仕水库建设水质在线监测系统的建议。
5 结语
本研究在遵循国家顶层设计和标准规范设计的基础上,结合我国水资源应急管理实际,构建了具有一定通用性的水资源应急管理基本业务流程;采用成熟且具有一定前瞻性的研发技术,应用流程化的功能组织方式和扁平化界面设计风格,结合GIS、遥测、移动互联等技术应用和专业模型分析,研发形成了一个具备复杂环境信息组织与分析能力的水资源应急管理系统软件;结合山西苯胺泄漏事故案例进行了模拟处置应用,从理论上和实践上为我国水资源应急管理系统的建设思路提供了指导。水资源突发事件的状态是瞬息万变的,实现多级系统间互相联动是未来水资源突发事件处理的发展方向。
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水资源保护综合管理系统设计方案 篇10
关键词：水资源保护,管理,设计
1 方案设计背景
随着我国经济建设的高速发展, 我国综合国力得到了很大的提高, 但经济的发展仍然没有摆脱粗放型增长模式, 经济的高速增长同时带来了资源的高消耗、环境的高破坏。水作为最重要的自然资源, 是人类生存及发展的重要保障, 保护水资源尤显的更加重要。党的十七大提出了建设生态文明的国家, 同时在政府的职能上更强调向服务型转变, 政府工作大部门化。鉴于此, 建立一个行动高效的协调机制正是政府部门面临的新的挑战, 而在水资源的管理中, 存在着以水务 (利) 部门、环境保护部门为主体, 其他诸如城管、渔政等行政部门共同管理的格局, 这样的行政管理格局不利于政府各职能部门在处理水资源问题上的高效统一协作, 并且, 如果遇到水污染处理危机的时候, 反应时间的长短直接关系到所付出行政、社会成本的大小及所取得的成效, 反应时间越短, 产生的不良影响就越能得到有效的控制, 政府的公共服务职能就愈加得到发挥。而现在, 并没有一种如我们所设计的一套水资源管理系统。所以, 我们提出了建设水资源综合管理系统的设计理念。
方案的设计具有良好的客观条件。首先, 各地积极推进电子政务化, 以武汉市为例, 武汉市政府就积极推广无纸化办公, 开展电子政务, 这就为推行诸如水资源综合管理系统提供了政治氛围。其次, 从技术的角度上说, 现在已经有水资源数据综合采集系统, 并已投入相应的办公中, 同时, 政府网上办公逐步开展, 通过互联网这个平台, 政府的透明度得到不断提高, 这就为开发水资源综合管理系统提供了技术基础。再次, 网络带宽的扩容, 网络使用成本的降低, 这就为系统的建立与维护提供了成本上的可能。最后, 政府加大对科学技术事业的投入, 为系统的开发提供了经济基础。
2 方案设计的意义与设计原则
水资源综合管理系统有利于水资源管理的科学化、民主化、透明化;有利于推进政府电子政务的发展, 提高政府工作的行政效率;有利于强化人民群众的监督作用, 发挥人民群众的主人翁地位;有利于政府职能向服务型转变, 变被动管理为主动监督、提供公共服务;有利于协调政府职能部门间的工作, 提高人民群众对政府的满意度。
笔者认为, 水资源管理系统设计应遵循下列几项原则: (1) 系统应主要包含两个子系统, 即公众系统和政府内部系统, 并且以政府内部系统为主; (2) 系统网络应借助现有的政府政务网为基础进行建设; (3) 该系统应包含两项主要功能:相关水资源数据的采集、分析、汇总及涉水资源的政务办理; (4) 系统必须保证高安全性, 应对公众系统网和政府内部网进行物理隔断, 但应建立协调办公室, 主管内网和外网的数据交换、协调涉水资源管理问题的处理; (5) 对公众网, 应该保证数据的及时更新、问题的及时处理解决、问题处理程序的透明化; (6) 对政府内部网, 应保证水资源管理系统的使用效率、建立相应的监督机制。
3 具体设计方案
3.1 整体设计方案
整体系统设计部分的每个子系统间的交流都应是双向的, 在跨子系统的交流出于安全原因可以采取非即时性交流, 允许存在时间上一定的延迟, 但应建立相应的监督模块, 如果超出规定、传递时间应弹出相应的提示栏, 提高问题的处理效率。
关于对协调中心的定位: (1) 以当地现有的政府网络中心为基础; (2) 可以与当地节约用水办公室进行行整合, 统一职能; (3) 对水资源管理的职能部门进行监督和督促, 该中心应归当地政府主管环境保护事业的行政首脑 (如市长或副市长) 进行直接领导; (4) 初步处理, 进行筛选, 凡应是该行政级别水资源管理各职能部门进行管理的, 进入内部网按程序进行处理。否则, 则应向申请人或投诉人阐明不能受理的原因; (5) 协调中心是保护数据安全的中坚力量。
3.2 分系统、分职能设计
(1) 分系统设计从公众和政府内部网进行设计。
(2) 功能设计概图
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(3) 具体设计:
水资源综合管理系统 (公众) 设计理念: (1) 应最大程度上增加人性化色彩, 以公共开放网站为平台, 所以, 在建设网站时, 要尽量设计的界面友好、方便操作, 减少不必要的栏目设置; (2) 对一些非保密数据应及时予以公布, 尤其在处理一些涉及用水安全危机的时候更应该发挥政府权威数据公布的功能; (3) 在处理投诉、提出意见相关问题的时候, 应该注意保密功能的设置。为鼓励广大人民群众参与到水资源保护的行动中来, 必须消除群众害怕打击报复的心理, 所以, 在群众提交相关投诉意见的时候就应该做好加密工作, 保护相关群众的合法权益。
在日常数据的处理中, 针对不同部门使用不同数据的情形, 应把经采集处理的数据分为不同的数据选项, 对不同的政府职能部门开放不同的访问权限, 并预留一定的访问权限, 以方便相关部门在特殊的时候采用。同时, 应完善水务监察部门人员的装备, 可以配置掌上数据终端, 方便流动性数据采集。
水资源使用许可的初次审查可通过该业务办理平台进行办理, 这实际上是电子政务化的一种延伸, 这样有利于提高政府部门的审批效率, 提高政府部门的服务职能。协调中心通过对所办理业务的初次分类然后传送到相应的负责部门, 相应的职能部门依据自己的行政管理权限进行《行政许可法》及相关规章条例允许范围内的审批, 如遇到跨部门协调办理的, 可由协调中心进行协调, 防止不同的行政部门间出现的推委现象及行政不作为。
投诉及问题处理必须保证对人民群众的高透明性, 充分保障人民群众的知情权, 从制度上规定解决时间, 完善协调中心的监督机制, 能公开的尽量公开, 不能解决的或解决不好的一定要说明原因并交由上级职能部门或同人民政府进行综合协调处理。
4 结语
国外资源发现系统评价策略研究 篇11
关键词：资源发现系统 评价策略 评价方式
中图分类号：G250.76 文献标识码：A 文章编号：1003-6938（2014）04-0006-05
目前国外市场上主流的资源发现系统有OCLEWorldCat Local（以下简称WCL）、Serials Solutions Summon（以下简称Summon）、EBSCO Discovery Service（以下简称EDS）、Exlibris Primo Central（以下简称Primo）和Innova—tive Interfaces Encore svnergy（以下简称Encore）等。国外图书馆在引进和实施这些资源发现系统过程中采取了多种评价策略和多样化指标对其进行评价。这些评价策略概括起来主要有系统功能评价、系统可用性评价和系统使用绩效评价，每种评价策略又都有其相应的评价内容、指标与特点。笔者将结合国外资源发现系统评价研究和评价实践，详细论述这三种策略的内涵与应用。
1 基于系统功能的评价策略
1.1 系统功能评价内涵
系统功能评价指图书馆针对资源发现系统应当具有或者已经具有的功能进行评价。应当具有的功能实际上是图书馆期望发现系统能够实现的功能，这些功能通常要解决图书馆面临的两个重要问题。一是图书馆现有的OPAC整合功能不足，检索功能较弱，不能充分满足用户信息检索需求；二是图书馆订购的期刊数据库、图书数据库、事实数据库、机构知识库和各类网络开放资源处于分散状态，不能向用户提供类似Google Scholar的统一检索入口。因此图书馆期望发现系统具有的功能包括：强大的资源整合功能、友好易用的检索功能和良好的检索结果显示功能等。这些功能也就成为图书馆评价资源发现系统的重要内容与指标。
1.2 系统功能评价实践
瑞士洛桑联邦理工学院图书馆（Ecole PolytechniqueF6d6rale de Lausanne Librar）在评价资源发现系统时，期望资源发现系统能够将图书馆联盟联合目录、本馆的两套OPAC系统、订购的期刊数据库、电子图书、书目和事实数据库整合到同一个系统。图书馆认为理想的资源发现系统应当具备6个功能，按重要性由高到低，分别是：
（1）内容与相关性：发现系统能够使用户检索到图书馆的所有资源，并且能够利用图书馆外的其他相关资源；
（2）检索功能：发现系统应当具有易用和强大的检索能力；
（3）检索结果显示、管理和使用：检索结果显示具有
水资源监控系统 篇12
1 气候变化对水文循环造成的直接影响
水文循环是由气候变化所影响水资源的基础理论, 水文循环是气候系统的重要组成部分。水文循环的变化直接受气候变化的影响, 它也可以受其他方面的限制, 也可以进行系统反馈。流域水循环的背景也会受到客观流域气候条件的控制。水循环在受到气候变化的影响不仅是多层次的还是相对较复杂的一个过程。降水是影响水循环最直接的因素, 也是水循环变化的一个开始。水分循环受气候因子变化的影响而变化, 其大气中的水分、热量都通过地面和土壤进行控制。
1.1 对降水的影响
在全球的角度出发, 海平面的观测资料少之又少。因此, 无法对全球海洋平均降水的变化范围进行正确的估算。用过对相关资料进行仔细的调查, 我们发现世界的降水量大约上升了2%。其降水量分布地区各不相同, 降水量较多的大多是高纬度的大陆地区, 相反北半球副热带地区降水量就会明显偏低。目前就我国的降水范围而言, 我国的年降水量的变化趋势还不是很明显比较复杂化。
1.2 对径流的影响
近几十年以来, 对我国六大江河径流量进行观察, 发现实际径流量呈下降趋势。其中最明显的便是海河流域, 其地下水位不断的下降, 和几大河流的径流量都在以不同的速率在逐年降低。径流量的逐渐降低严重的导致径流组成和年分配产生了变化。降水量的变化一定程度上受径流的影响, 两者关系甚密, 当然径流的变化不仅受气候的变化所影响, 由于人类数量在不断的上升, 人们的活动也不断的增加, 这也是其中能够影响径流的因素之一。
1.3 蒸散发的变化影响
在地表热量中蒸散发有着十分重要的影响, 它不仅是其重要的组成部分, 还是水量平衡的重要组成部分。蒸散发可以将辐射有效的降低和转变, 可以有效的对气候反馈调节。从实际角度出发测定蒸发量有一定的难度, 在使用蒸发皿进行观察的过程中, 虽然蒸发皿和水面蒸发有着密切的关联, 但是由于存在一定的误差, 观察水面蒸发的结果也只能用作参考。从上世纪60年代—21世纪初, 我们结合相关的资料得出蒸发皿的蒸发量有下降的趋势, 十分的明显期下降的幅度大约都在10%以下。大多数研究学者都普遍认为蒸发皿蒸发量在全球范围内出现减少现状属于正常现象。因此, 对于因气候变暖导致的地表热量和水分的变化反馈机制, 还需要我过研究学者进一步探究。
2 气候的变化带给水资源的影响
2.1 生态与环境的变化
目前, 全球的气温现状都存在普遍变暖的趋势, 这样一样各地区的河流和湖泊的水温也在不断的增高, 严重的导致了水资源结构和水质发生率产生了一系列的变化, 河川的径流量和其化学浓度都在不断的减少, 让河流水质也受到了一定的影响。在某种程度上来讲水温和水质的变化改变了部分鱼类的分布。例如:在太湖爆发了了大量蓝藻, 虽然不能够确定和气候的变化有关, 但是对水质就会产生一定的影响。进一步的恶化了生态环境的健康发展。
2.2 水资源缺乏一定的供需和管理
全球气候呈现变暖的现状导致六大江河的径流量也在逐渐的缩小。这样一来需水量和气候变化都在以不同程度不断的增加。在我国的北方地区水资源的供需也出现了严重的问题。因此, 我们必须采取有效的措施加以解决, 及时的组织开展工作, 对水资源能够给气候带来的相关变化进行评估和承载力的分析。
3 应对气候变化的有效解决对策
3.1 高效利用水资源
由于我国大部分都出现了水资源短缺, 因此在水源利用方面节水将成为其核心。我国有很多水资源短缺的地区, 所以, 节约水就成为了水资源充分利用的核心。尤其在我国北方, 水资源的供需矛盾问题日益加剧。但是还有不少地区的浪费水资源现象, 仍然没有得到有效的遏制。所以, 节约用水是一项最有效、最现实的举措, 我们可以利用非传统的水资源加以缓解。例如:城镇水、再生水、海水等都是我们加以利用的有效措施。对水资源要合理的进行调控, 可打造“南水北调”工程;将无情的洪水利用合理的调度注入到干旱地区加以充分利用等。
3.2 强化水资源管理
气候的不断变化也使水资源的供需矛盾日益的加剧, 要想将节约用水有效的开展起来, 还需要各级政府发挥其重要的杠杆作用。对相对缺乏水资源的地区, 有效实行计划用水和节约用水。无论从人们的生活用水和工业用水来讲, 都需要一定的费用。因此, 水价的合理程度能够有效的提高人们的节水意识。我国水资源的管理机制还有待进一步完善, 打造节约型社会为水资源管理奠定一个良好的基础。
4 结束语
气候变化问题已然对全球各地区水文水资源的问题产生了极大的影响, 受到了各个国家政府的高度重视。由于气候变化不但影响到生态系统的平衡, 还影响经济发展的稳定。在今后的水资源开发过程中, 我们将面临巨大的挑战。我们必须对气候变化影响水文水资源的现状进行深入的探究, 为我国经济的可持续发展提供更有效的科学依据。
参考文献
[1]邓慧平.气候与土地利用变化对水文水资源的影响研究[J].地球科学进展, 2001 (3)