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黄河流域地下水信息管理系统建设势在必行

发布时间:2017年02月14日 08:57:00

  地下水信息是指在地下水勘探和开发利用过程中获得的经过系统汇集、整理的各种数据的总称,分为空间信息和属性信息两大类。空间信息包括区划、地形地貌、赋水介质、地下水开发利用以及与地下水有密切联系的地表水、大气水等方面的信息;属性信息包括描述地下水动态特性、标识地下水赋水介质特性的相关参数、反映地下水供用水状况、刻画与地下水相关的地表水和大气水特性等方面信息以及相关的技术法规。地下水信息是制订合理开发利用地下水决策和实施地下水资源管理的基础。

  必要性和紧迫性

  根据传统水利向现代水利转变的总体要求,水资源问题已成为影响我国经济社会可持续发展的严重制约因素,加强水资源管理已成为水行政主管部门的一项重要任务。

  地下水是水资源的重要组成部分,据有关资料分析,地球上的淡水以冰川形式(含覆盖在南极洲上的冰层)存在的占近69%,31%左右赋存在地下含水层中,只有不到0.5%以湖泊水、沼泽水、河流水和土壤水形式存在。目前,地球上大约20亿人口的饮用水来自于地下水。在我国北方地区及许多城市,地下水是重要的供水水源,对当地的经济社会发展起着十分重要的作用。

  黄河流域平原区多年平均浅层地下水资源量为154.6亿立方米,可开采量为119.4亿立方米。据统计,2000至2005年期间黄河流域平原区年均地下水开采量约121.0亿立方米,约占多年平均地下水可开采量的101.3%。其中,2001年的地下水开采量最大,占多年平均地下水可开采量的103.8%;2004年的地下水开采量最少,占多年平均地下水可开采量的100.0%。

  由此可见,黄河流域平原区地下水开发利用程度很高,已经造成了大面积地下水水位持续下降以及局部地区地面沉降、地面塌陷、地下水水质恶化和土地沙化等生态环境灾害,如果不加强地下水资源管理并尽快采取必要的措施,地下水水位将持续下降,生态环境灾害将日趋严重。而且,过量开采地下水特别是傍河开采地下水,造成河川径流量的减少,进一步加剧了黄河流域的水资源供需矛盾。因此,加强对黄河流域地下水资源的管理已刻不容缓。

  影响地下水资源量的大小、水质的优劣及其时空分布状况的因素很多,包括地形地貌、水文气象、水文地质、地下水水位、天然地下水水质的状况以及地表污染源的分布等等,对每项影响因素的认识都需要建立在翔实的地下水信息的基础之上。因此,对管理地下水资源、制定合理开发利用地下水的决策措施都必须以大量的地下水信息为基础。应用现代信息技术开展有关地下水信息的收集、储存、分析等研究,对于提高地下水资源的管理水平至关重要。

  黄河流域地下水信息管理存在的问题

  在地下水动态监测中存在着一些问题。地下水动态监测站网建设缺乏统一规划。目前,黄河流域的地下水动态监测站网,分别由水利、国土资源、城建、环保等行业部门为各自不同目的设置,各部门建设的地下水动态监测站网,都缺乏统一规划,监测站布局不合理。一些地区各部门重复布设同一监测目的的地下水动态监测站,造成浪费;另一些地区的地下水动态监测站稀疏甚至未布设,缺乏必要的地下水动态监测信息。

  资料交流不畅,阻碍地下水动态监测资料的统一管理。黄河流域的地下水动态监测资料都掌握在各省级行政区的有关行业部门,同一省级行政区内各行业之间以及黄河流域所属的各省级行政区之间,地下水动态监测资料的交流不畅,甚至相互封锁,做不到资料共享,无法实施整个黄河流域地下水动态监测资料的统一管理。

  地下水动态监测资料的质量亟待提高。地下水动态监测资料的系列较短,一般只有20年左右。监测技术手段落后,大多采用简陋的测具实施人工监测。监测项目以水位为主,水质、水量和水温等项目的监测仅限于局部地区。为满足地下水资源管理的需要,地下水动态监测资料的质量亟待提高。

  大部分监测资料没有及时整编和录入数据库。在黄河流域,少部分省级行政区每年的地下水动态监测资料未进行及时整编,大部分省级行政区逐年的地下水动态监测资料没有录入数据库,给那些需要应用地下水动态监测资料开展的工作带来诸多不便。

  长期以来,地下水资源管理存在失控的现象。黄河流域的水资源管理侧重于地表水资源,地下水资源管理相当薄弱,主要表现:一是地下水资源尚未像地表水资源那样进行全流域的统一分配,对黄河流域的地下水资源合理开发利用与管理还处在设想阶段;二是近年来,黄河流域的地下水开采量一直呈上升趋势。据统计,1988至2003年期间,年均引黄耗水量由290.49亿立方米下降到273.17亿立方米(即减少了17.32亿立方米,减幅近6%),同期的年均地下水开采量则由115.32亿立方米增加到133.47亿立方米(即增加了18.15亿立方米,增幅近16%)。在1988至2003年期间,为满足经济社会发展的用水需求,对黄河流域地表水资源进行的总量控制是靠超采地下水弥补的,由此可见,黄河流域地下水资源管理存在失控的现象。

  黄河流域地下水信息管理系统设计

  地下水信息的突出特点是与地理空间关联密切,几乎所有的空间信息和属性信息都可以与地理空间连接和转化为矢量栅格数据、关系数据库记录数据、文档数据以及多媒体数据。而GIS(地理信息系统)具有地下水信息管理所需要的强大的空间信息管理和分析能力,数据库具有地下水信息管理所需要的属性信息管理和分析能力。因此,地下水信息管理系统应该是基于GIS和数据库支持下的空间信息和属性信息处理系统。

  基于GIS和数据库支持下的地下水信息管理系统按照系统的观点,综合运用系统科学、管理科学、计算机科学及软件工程等多学科知识,深入描述用户的各种需求、构思,设计比较满意的系统逻辑模型,并且提出适当的计算机软件、硬件配置方案。其目标是将离散的相关数据组织为在系统内部流动的信息,在基础软、硬件及特定功能模块的支持下,整合为符合用户触发要求的特定知识,通过人机对话的方式传递给不同的用户。

  黄河流域地下水信息管理系统建设的总体目标是:采用计算机、GIS、数据库、网络等先进技术手段,建立包含水资源开发利用、分析评价、决策管理的地理信息系统,及时、准确、快速地对地下水资源及其开发利用状况进行统计、分析、评价,为实现对地下水资源实施科学的管理和优化调度创造一个良好的基础信息平台,为水资源决策管理提供支持。

  地下水信息管理是一项综合性很强的工作,它涉及水文地质学、水文水资源学、地下水动力学、经济学等诸多学科。根据实际需要,黄河流域地下水信息管理系统由以下7个子系统构成。

  地下水资源评价子系统。以黄河流域第二次地下水资源评价《大纲》和《细则》为评价依据,以黄河流域第二次地下水资源评价数据为基础建立数据库,以黄河流域水资源分区和行政分区划分为评价单元,以地理信息系统为表现平台,以电子地图、柱状图、折线图、点状图、饼状图、线状图、报表、电子表格等为表现形式,通过数据导入、修改、统计、计算、汇总,自动实现区域地下水资源量评价成果的展示、查询、对比以及成果的合理性分析。

  地下水动态年报发布子系统。以黄委1998年底颁发的《黄河流域水资源公报编制大纲》为编制依据,以地下水动态监测数据为基础,实现按年度发布黄河流域的降水、地下水开采和地下水水位动态状况,并预测地下水开发利用前景。

  地下水资源量预警子系统。以水利部水利水电规划设计总院编制的《地下水功能区划分及保护技术大纲》为依据,通过对区域地下水信息的集成,实现以地下水超采区为重点的黄河流域地下水资源量预警。

  地下水井网管理子系统。以水利行业标准SL186-2005《地下水监测规范》和《黄河流域地下水监测井网规划》为依据,建设完善的地下水动态监测站网,在此基础上,实现地下水动态监测站网及其监测成果的多方式、多要素的展示、查询功能。

  取水许可管理子系统。以黄河流域内的地下水取水户为管理对象,以国务院颁发的《取水许可制度实施办法》、水利部颁发的《取水许可申请审批程序规定》和黄委修订的《黄河取水实施细则》为管理原则,实现地下水的取水许可的申报、审批以及年度用水计划管理、用水监督、取水年度审核等统计报表生成和取水水源地的相关地理信息状况。

  地下水分配与管理子系统。以黄河流域第二次地下水资源调查评价成果为基础,以取水许可制度和水资源论证制度的实施为保障,参照地表水资源管理与调度模式,实现黄河流域地下水资源的分配和管理。

  水资源信息服务子系统。以上述各子系统的数据库为基础,保证上述各子系统的数据维护、检索、输出功能的畅通。

  在完成以上7个子系统的建设后,根据地下水资源管理工作的深入和实际需要,还可考虑逐步开发地下水资源开发利用、地下水资源预测预报等子系统。建设的各子系统都要求具有良好的开放性和易扩展空间,为扩充数据库和地理信息的表现力度留有接口,保证其先进性。

  加强黄河流域地下水资源管理,合理开发利用地下水,实现地下水、地表水联合调度、优化配置和统一管理,是当前黄河流域经济社会发展的迫切需要,因此,建设集地下水资源管理、评价、预测预报于一体的黄河流域地下水信息管理系统势在必行,这对于提高黄河流域地下水资源管理水平,意义深远。(蒋秀华 王玲 杨晋芳)

  (蒋秀华:黄河水文水资源科学研究院地下水研究所副所长,高级工程师)


发布时间:2017年02月14日 08:57:00
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