水资源安全监测：概念与发展现状

监测的概念最初是指对事物及时的连续追踪,以时间为单位进行测量,主要是指数据的收集的方法,这种方法最终应得到足够的信息来控制形势和合理地管理所监测的对象。

我国人均水资源量仅相当于世界平均数的四分之一,而且在时间和空间上分布很不均衡,与经济社会发展布局不相匹配。干旱缺水是我国尤其是北方地区经济社会发展的重要制约因素,河湖干涸、水环境恶化、沙尘暴和扬沙天气频发以及较大范围的干旱,使北方地区的大部分城市出现了严重缺水局面。目前全国七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分地区地下水的污染依然严重,75%以上的湖泊水域、52%的城市河段、90%以上的城市水域以及50%的城市地下水,不同程度遭到污染。2004年,全国废水排放总量为482.4亿t,比上年增加4.9%。废水中化学需氧量(COD)排放总量1339.2万t,比上年增加0.4%,严重的水污染加剧了我国水资源短缺的局面。随着我国经济社会的进一步发展,人口的持续增长,城市化进程的不断加快,水资源供需矛盾将更加尖锐。中国水资源的短缺和环境污染问题已影响到各个领域。严峻的水资源安全形势,迫切需要开展水资源安全的监测工作。

水资源安全监测是水资源安全评价与预警的基础,是指对一定时间、一定空间内,以信息技术为基础,运用各种高新科技手段,对水资源安全系统的状态以及其他相关的大量信息进行实时采集、传输、管理。

随着计算机和现代通信技术的普及以及现代信息技术的发展,利用先进的科技手段对水资源进行实时监控是当今世界发达国家水资源管理的新思潮,一些国家和地区不惜投入巨资建设这样的系统。例如,英国伦敦城市供水实时监控调度系统,利用GIS技术、计算机网络技术等,对伦敦地区600万人口自来水供给中的水量、水质实行实时监控调度,监控范围包括供水水库、地下水源、自来水厂、80km 长的环城供水隧道干线、11个小区供水泵站及总长度为31526km 的新老供水管网系统,实现了全面数字化管理。澳大利亚的许多州都建设了水资源实时监控管理系统,通过对各种水资源数据信息的自动采集、传输、预警预报、决策支持、工程自动控制等,实现了水资源的优化配置和实时调度,同时还与收费系统相结合,做到自动收费。美国纽约州的城市供水水质实时监控系统,以纽约州城市供水水质标准为依据,实时监控城市供水的水质状况,确保水质达到饮用水标准。在水资源环境安全方面,美国宇航局(NASA)在1983年和1992年两次采用遥感与水文模型相结合的方法,对美国六大流域进行生态环境模拟和管理研究。1990年,荷兰土壤研究所对荷兰4个乡村流域进行了环境模拟和资源管理。1996年,丹麦水利研究所在Ethiopia进行河流流域和地下水含水层一体化的规划与管理。1991年,意大利与欧共体合作进行了西非五大河流域退化与变化监测。20世纪后期以色列、法国和俄罗斯等国家所建立的大型灌区优化配水管理系统,澳大利亚维多利亚州水务局的流域水资源监测和调度管理系统、供水公司的实时监控及自动调度系统,以及昆士兰州洪水预警系统等。这些系统的成功运用,极大地提高了水资源综合管理的工作效率,为水资源系统的安全运行提供了强有力的技术支撑和先进的工作平台。(www.xing528.com)

我国自20世纪五六十年代基本建成七大江河重点防洪地区防汛站网以来,就开始以电报和电话方式进行水情、雨情、工情等信息的收集,用手工作业方式进行洪水预报和调度计算；八九十年代,各地陆续改用无线电、微波、超短波和卫星通信以及计算机技术等进行防汛信息采集、传输和存储、加工处理,以及实时预报和优化调度等。目前,我国主要大中型水库和重要水域、供水水源地等先后建立了信息采集、传输、预警预报和调度、信息管理等系统,为我国的防汛和水资源系统的安全运行等工作提供了及时、可靠的技术支持,收到了显著的社会效益和经济效益。特别是1998年抗洪斗争中,利用了3S技术(地理信息系统、全球定位系统、遥感系统)进行洪涝灾害的监测评估、预测预报等,为党中央、国务院的科学决策提供了技术支撑。现有的全国实时水情计算机广域网对防洪指挥调度发挥了巨大作用。在水资源管理、水质监测、工程调度等方面也建立了局部实时监控调度系统,如江苏江都抽水站部分机组的实时监控和自动控制系统、甘肃景川扬黄灌区灌溉用水管理自动监控决策系统等。这些系统的成功应用为水资源的科学管理发挥了重要的作用。此外,国内许多科研单位、高等院校的专家们对我国开展水资源实时监控管理系统建设的有关问题进行了调查和研究,对有关技术和仪器进行了开发。海河流域、黄河流域、太湖流域和江苏省、辽宁省、山西省等组织开展了水资源实时监控管理系统建设的前期研究工作,取得了一定的成果。水利部有关部门和一些流域机构、省(市)水行政主管部门、科研院所建立了专业网站,并联入国际互联网,及时向社会提供水资源信息服务。

总体来看,我国对建设水资源(安全)实时监控管理系统的认识程序、技术水平、投入力度等方面与发达国家相比还存在着较大的差距,与我国新的治水思路和水利现代化建设的需要还存在着较大的距离。从目前国内外已运营的系统来看,一些发达国家的水资源实时监控管理系统早已被成功地应用到实际管理工作中,并在水资源安全、供水系统监控管理和跨流域调水、水质监控等方面已发挥了重要作用。国内的系统建设发展不平衡,总体水平相当落后,与世界同类水平相比差距较大。另外,由于我国已建的系统功能比较单一,计算机系统的强大运算能力和解决复杂决策问题的支持功能没有充分地发挥出来。如防汛指挥系统目前主要为防汛服务,没有针对我国实际面临的水多、水少和水脏及水资源安全等问题,统筹兼顾,充分利用已建系统的公共资源部分(如信息采集、通信和计算机网络系统等),考虑和解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化和水资源安全等四大问题。因此,目前迫切需要在充分利用已有投资的基础上,进一步扩展已建系统的功能,如国家、流域或省、地、市级防汛指挥系统,要从目前单纯的防汛调度,扩展为防洪与兴利统一调度、水质与水量统一调度、地表水与地下水联合运用管理等,通盘考虑和解决水多、水少与水脏等水资源安全问题,为水资源系统安全运行与可持续利用提供有力的技术保障和决策支持。