2001年水利部在海河、黄河、太湖三大流域和辽宁、江苏两省开展水资源实时监控管理系统研究和示范点建设。水利部国际合作与科技司针对我国水资源实时监控系统建设中亟待解决的关键问题，组织相关流域的管理部门和有关科研单位，利用水利科技创新计划，资助开展了“水资源实时监控系统建设前期工作关键技术研究”“辽宁省区域水资源实时监控管理系统研究与示范”“苏北地区水资源配置监控调度系统关键技术研究”三项科研课题的研究，以推动我国水资源实时监控系统的建设。

　　一、主要研究内容及成果特点

　　1．“水资源实时监控系统建设前期工作关键技术研究”课题

　　在总结黄河、海河、太湖三大流域和辽宁、江苏两省水资源实时监控系统建设试点单位的经验教训的基础上，借鉴国外先进经验，研究水资源实时监控系统建设前期工作中所需解决的关键技术，为解决全国各地开展的水资源实时监控系统建设前期工作中遇到的问题，在理论和实践上给予指导。

　　该课题将完成《水资源实时监控系统可行性研究指南》《水资源实时监控系统建设经济评价和环境影响评价指南》和《水资源实时监控系统技术规范纲要》三项成果。

　　《水资源实时监控系统可行性研究指南》从系统建设的缘由、编制依据、建设目标、预期成果、系统建设范围及规模、技术方案、项目组织与管理、实施进度、投资估算、经济评价、环境影响评价等几个部分论述了水资源实时监控系统可行性研究的内容与方法，基本涵盖了系统可行性研究的各个方面，并将系统划分为信息采集系统、信息传输系统和决策支持及应用系统三部分。内容设定符合水资源实时监控系统进行可行性研究的一般要求和系统建设实际，对系统建设可行性研究报告的编写具有指导作用。

　　《水资源实时监控系统建设经济评价和环境影响评价指南》主要从编制环境影响报告书的步骤、环境影响评价大纲以及适合水资源实时监控系统的环境影响报告书的具体内容等方面来指导水资源实时监控系统的环境影响评价工作。经济评价在水资源实时监控系统项目的效益计算方面，综合考虑了水土保持、防洪除涝、灌溉、生态农业建设、供水、环保等方面的因素，环境影响报告书编制的步骤和内容能够满足前期工作要求，对于水资源实时监控系统的经济和环境评价有很强的参考价值。

　　《水资源实时监控系统技术规范纲要》主要从系统的设计、建设和运行维护管理等不同阶段的不同角度对其提出了具体的技术规范要求。它侧重水资源实时监控系统的组成、功能需求和相关数据库建设标准等方面的研究。此纲要的编制，规范了系统的设计、建设、工程验收和运行维护管理，对于系统的研究、规划与建设向着标准化、规范化、现代化方向发展起到了促进作用，同时也为水资源实时监控系统技术规范的编制提供了基础支撑。

　　2．“辽宁省区域水资源实时监控管理系统研究与示范”课题

针对辽宁省太子河流域的水资源管理问题进行水资源实时监控管理的关键技术和配套政策法规研究，提出解决问题的方案；研究和制定水资源实时监控管理系统的总体设计框架，并在此基础上开发和建设太子河流域水资源实时监控管理系统示范工程。 　　通过研究，首次全面、系统地提出了“水资源实时监控管理系统”的总体设计框架体系，包括系统的需求目标、功能原理、组成结构、信息流程、运行环境和实现技术，以及系统开发与建设的基本流程和关键技术。在国内外率先提出了“水资源实时监控管理系统”宜采用“五库四机”(图1)体系结构和“层叠双闭环”运行原理(图2)。改进型的“五库四机”功能结构自上而下分为：系统总控层(即人-机交互层)、应用功能层和系统支撑层等三个层次。
	图1　“五库四机”体系结构(FLFS)

　　通过研究，初步创建了水资源实时监控管理的理论技术体系；研制出基于人工神经网络的地表水实时预报模型、基于数值模拟技术的地下水实时预报模型、面向生态环境和分质供水的地表水与地下水联合运用多目标管理模型，以及基于大系统分解一协调技术的水库群优化调度模型等，并在研究水资源系统诊断、实时评价、实时预报、实时管理、实时调度方面，获得了具有重要推广应用价值的创新性成果。

针对研究区域现有立法情况和存在的问题，确定了适应水资源实时监控管理需要的地方水法规立法框架，并完成了《辽宁省地下水资源保护条例》《辽宁省供水水源保护条例》《辽宁省节水条例》等多个地方法规、规章草案的起草或修改工作，有效地保障了水行政主管部门实现对水资源的动态、统一管理，确保了“辽宁省中部地区太子河流域水资源实时监控管理系统”的正常运行和实时监控管理方案的付诸实施。 　　本成果的主要特点：一是以水资源的实时监测为基础，监测内容包括水量、水质水资源信息和水资源配置有关的用水信息；二是以地理信息系统(CIS)为基础平台，建立水资源实时监控管理系统，该系统可以采集水资源信息，流域或地区内的气象、墒情等自然信息，水利工程等基础设施信息，经济与社会发展
	图2　“层叠双闭环”运行原理(CDL)

的基本信息以及需水部门的需水信息；三是以大量的综合信息为基础，采用现代水资源管理专业模型，为水资源的实时管理、调度提供决策支持；四是系统包括监测采集数据、处理数据、决策反馈、自动控制等环节，有关的高新技术包括监测技术、通信、网络、数字化、地理信息系统(GIS)、决策支持系统、人工智能、远程控制等先进技术；五是针对试点流域自然地理特点、水资源条件、社会经济发展和生态环境状况，以及水资源监控管理的重点与需求等，坚持先进性与适用性结合，充分利用已有的工作基础和相关行业的信息，因地制宜地开发和建设水资源实时监控管理系统，确保系统的针对性和适应性。

　　3．“苏北地区水资源配置监控调度系统关键技术研究”课题

　　在《苏北地区水资源配置监控调度系统工程可行性研究报告》基础上，根据《苏北地区水资源配置监控调度系统工程第一阶段工程实施方案(初步设计)》编制和项目实施的需要，针对急需解决的关键技术问题，选择“苏北地区水资源系统在线仿真和调度模型关键技术的研究”“苏北地区水资源系统信息采集设备调研和站网设置优化分析”“苏北地区水资源系统供需结构分析”和“国内外水价形成机制及对运行管理的影响研究”四个专题进行了研究。

　　“苏北地区水资源配置监控调度系统工程”是一项基于现代信息和网络技术的示范性工程。该工程以信息采集传输系统、运行监控系统为基础，综合数据库为纽带，水资源管理、优化配置和调度运行系统为核心，为江水北调和苏北供水管理提供信息支持和技术保障。工程分两期建设，其中，一期工程建设包括信息采集系统、运行监控系统、通信传输系统、计算机网络系统、综合数据库系统、调度运行系统和决策支持系统等7个子系统，建设目标是建成基于苏北地区具有三维界面的江水北调水资源实时调度系统，为整个配置监控调度系统建立总体框架。工程分布在江苏省苏北地区的扬州、淮安、盐城、宿迁、徐州、泰州、连云港7市和江都、总渠、三河闸、淮沭河、骆运等5个省属管理处。

　　“苏北地区水资源系统实时水量调配模型和在线仿真模型关键技术研究”是在对苏北地区水资源系统概况和国外跨流域调水工程、流域水资源现代化管理进行调研的基础上，针对苏北地区水资源配置监控调度系统工程建设项目调度运行系统开发要解决的关键技术问题开展了研究。

　　“苏北地区水资源信息采集设备调研和站网设置优化分析”主要针对苏北地区水资源调度运行系统开发、水资源优化配置管理系统的需求，在对国内外现有各类水资源信息采集设备进行广泛调研和站网布设合理性分析的基础上，进行了苏北地区水资源配置监控调度系统工程信息采集系统建设的方案比选，提出了满足实用性、先进性和可靠性要求的设计方案。

　　“苏北地区水资源供需结构分析与功能区划分”重点调查统计了沿大运河苏北段的泵站、水闸、船闸的实际情况及调度运行规则和状况，这部分调查数据构成了实时水量调配模型和在线水流仿真模型的输入；对洪泽湖、骆马湖和干流河道的引水涵洞(包括无控引水)进行了调查分析，研究了计量的对策措施，作为模型系统的设计依据。

　　“水价形成机制及对运行管理的影响”主要进行了国内外水价制度的调研，包括国内水价制度改革的历史回顾和国外水市场水价运作管理情况；初步进行了水价形成机制与运行管理研究，提出了有关结论。

　　本成果的特点是：在信息采集设备研究方面，通过信息采集设备调研，系统选用气泡式和超声波式水位计测量江水北调输水干线及沿线引水涵洞的上、下游水位；采用走航式ADCP、SL淘金者多普勒测试仪和超声波时差法测量河渠断面流速，均取得了良好的使用效果和效益，其中ADCP走航式测流已广泛应用于江苏省内河道测流和水工建筑物流量曲线率定中；首次采用超声波测流法对天然河道进行测流，并取得了成功。在站网优化设置研究方面，有意识地调节监测站网布设密度，完善监测种类，细化监测对象，对现有各类型、各区域测站实行统一规划和布置，打破了原有区域和部门界限，逐步形成科学的分层分布式站网管理模式。这一模式有利于实现供用水的集中管理与分级管理相结合，调动局部区域管理积极性，同时避免了监测站网的重复建设和监测内容的不完整。站网的优化布设，不仅有利于缩短通信链路，充分利用现有信息、网络和管理资源，而且还达到了信息流程的最优化。在实时水量调度模型系统开发技术研究方面，已开发完成的需水预测模型、来水预报模型、在线水流仿真模型、实时水量调配模型以及相关专用数据库建设，经过近半年的调试运用和不断完善，各模型运行稳定、正常，发挥了应有的效益。

　　二、意义及推广应用

　　我国有关水资源实时监控管理系统的研究活动虽然起步较晚，但发展较快并已经具备了相当强的基础。如各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、调度、信息管理等系统，收到了显著的社会效益和经济效益。通过这些关键技术研究，制定出一套适合我国水资源实时监控系统建设的技术分析、经济分析和环境评价的方法，提出比较完善的技术规范纲要，结合水资源管理工作中的实际问题和水资源实时监控管理系统研发与运行需求，研究确立配套政策法规框架，根据流域和区域的特点，开发和建设水资源实时监控管理系统示范工程，系统归纳和总结系统设计与开发建设的经验，提高水资源利用效率和资源配置的科学性，为供用水活动实现“政府宏观调控、准市场化管理”奠定了基础，推动我国水资源实时监控管理系统的规划、设计及建设进程，为相关流域和区域水资源可持续利用和经济可持续发展提供支撑和保障，对促进水利信息化和水利现代化事业的迅速发展具有深远的意义。因此，这些研究成果为在国内其他流域、区域建设水资源实时监控系统具有指导和示范作用，有较大的推广价值和广阔的应用空间。

　　部分研究成果已在“苏北地区水资源配置监控调度系统工程”“河南省安阳市水资源可持续利用综合规划”和“辽宁省大凌河流域水资源使用权初始分配”以及“城市水务实时监控与管理系统建设”中得到应用，取得了明显的经济效益和社会效益。　■

　　水资源实时监控系统建设前期工作关键技术研究课题

　　完成单位：水利部海河水利委员会
　　主要成员：郭书英、邢焕政、付晓亮

　　辽宁省区域水资源实时监控管理系统研究与示范课题

　　完成单位：中国水利水电科学研究院、辽宁省水利厅
　　主要成员：杨小庆、邹广岐、谢新民

　　苏北地区水资源配置监控调度系统关键技术研究课题

　　完成单位：江苏省水利厅、南京水利科学研究院、江苏省水文水资源勘测局、南京水利水文自动化研究所
　　主要成员：蒋传丰、刘恒、陈茂

责任编辑 朱进星