水利信息監(jiān)測及水利信息化

前言

第1章 緒論 1

1.1 水利信息化的目的和意義 1

1.2 水利信息監(jiān)測的重要性 2

1.3 水利信息監(jiān)測的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4

1.4 河長制與水利信息化 5

1.5 水利大數(shù)據(jù) 8

1.6 參考的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定 9

第2章 水利信息傳感器相關(guān)參數(shù)及檢測原理 11

2.1 基本儀器參數(shù) 11

2.1.1 線性度 11

2.1.2 滯后 14

2.1.3 不重復(fù)性 14

2.1.4 分辨力與準(zhǔn)確度 15

2.1.5 精度 15

2.1.6 漂移 16

2.1.7 穩(wěn)定性 16

2.2 誤差分析及數(shù)據(jù)處理 17

2.2.1 測量誤差的基本概念 17

2.2.2 測量誤差的表示方法 17

2.2.3 各種誤差的分類及數(shù)據(jù)處理方法 19

2.3 常用傳感器的類型和基本原理 20

2.3.1 差動(dòng)電阻式傳感器 20

2.3.2 電容式傳感器 23

2.3.3 電感式傳感器 25

2.3.4 振弦式傳感器 29

2.3.5 電位器式傳感器 31

2.3.6 電感式傳感器 32

2.4 本章小結(jié) 34

第3章 地表水情信息監(jiān)測 35

3.1 水情測報(bào)系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 35

3.1.1 水情測報(bào)系統(tǒng)在國外的發(fā)展現(xiàn)狀 35

3.1.2 水情測報(bào)系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 37

3.1.3 現(xiàn)有水情測報(bào)系統(tǒng)問題分析 38

3.2 監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法 39

3.2.1 監(jiān)測項(xiàng)目選擇原則 39

3.2.2 監(jiān)測項(xiàng)目分類 40

3.2.3 分析方法 41

3.3 水情傳感器及其原理 41

3.3.1 水位傳感器 41

3.3.2 雨量傳感器 43

3.3.3 流速與流量測量傳感器 44

3.3.4 蒸發(fā)量測量 46

3.3.5 含沙量測量 48

3.3.6 冰層厚度測量 53

3.4 地表水情監(jiān)測的主要傳感器及參數(shù) 55

3.4.1 水位計(jì) 55

3.4.2 雨量計(jì) 57

3.5 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 58

3.5.1 范圍 58

3.5.2 引用標(biāo)準(zhǔn) 59

3.5.3 水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類 62

3.5.4 標(biāo)準(zhǔn)值 63

3.5.5 水質(zhì)評(píng)價(jià) 63

3.5.6 水質(zhì)監(jiān)測 63

3.5.7 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與監(jiān)督 66

3.6 本章小結(jié) 71 2100433B

本書主要介紹了水利信息監(jiān)測儀器類型及原理，探討了地表水和地下水的水情信息監(jiān)測方法及儀器；研究了水利信息分類與編碼規(guī)范化。力求做到內(nèi)容豐富、簡潔實(shí)用，便于讀者對知識(shí)的理解、掌握和應(yīng)用。

本書共八章，包括水利信息傳感器相關(guān)參數(shù)及檢測原理、地表水情信息監(jiān)測、地下水水情、水質(zhì)檢測、滑坡監(jiān)測技術(shù)及設(shè)備、滲流監(jiān)測、水利信息標(biāo)準(zhǔn)化研究與編碼設(shè)計(jì)、農(nóng)田智能灌溉信息化系統(tǒng)應(yīng)用案例等。

本書可作為水利信息監(jiān)測和水利信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)類相關(guān)技術(shù)人員的參考書和自學(xué)用書。

內(nèi)容介紹

《水利信息化標(biāo)準(zhǔn)指南(一)》主要由水利信息化標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行法律、法規(guī)等組成，是編制水利信息化標(biāo)準(zhǔn)長期規(guī)劃和年度計(jì)劃的主要依據(jù)。本指南適用于水利信息化標(biāo)準(zhǔn)的編制與管理工作，對于開展水利信息化工作具有重要的指導(dǎo)作用。

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經(jīng)主管單位水利部和新聞出版總署的批準(zhǔn)，自2010年4月起《水利水文自動(dòng)化》更名為《水利信息化》，指導(dǎo)單位為水利部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，主辦單位為水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所。更名后的《水利信息化》雜志以服務(wù)水利行業(yè)信息化建設(shè)為宗旨，緊緊圍繞水利信息化建設(shè)的主要任務(wù)，權(quán)威發(fā)布水利信息化建設(shè)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)介紹水利信息化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，介紹國內(nèi)外信息化建設(shè)現(xiàn)狀及信息技術(shù)發(fā)展趨勢，敏銳追蹤信息化建設(shè)熱點(diǎn)、難點(diǎn)和焦點(diǎn)，推動(dòng)信息化技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用，促進(jìn)水利現(xiàn)代化水平的快速提升。加強(qiáng)水利信息化的宣傳工作，傳達(dá)水利信息化政策，普及信息化知識(shí)，促進(jìn)水利信息化理論研究和學(xué)術(shù)交流。

唐山平升DATA86水文監(jiān)測系統(tǒng)適用于水文部門對江、河、湖泊、水庫、渠道和地下水等水文參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸發(fā)、泥沙、冰凌、墑情、水質(zhì)等。DATA-9201水文監(jiān)測系統(tǒng)采用無線通訊方式實(shí)時(shí)傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以大大提高水文部門的工作效率。

信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的大趨勢，也是我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水利信息化就是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)和廣泛利用水利信息資源，包括水利信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和服務(wù)，全面提升水利事業(yè)活動(dòng)效率和效能的歷史過程。

水利信息化可以提高信息采集、傳輸?shù)臅r(shí)效性和自動(dòng)化水平，是水利現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志。為適應(yīng)國家信息化建設(shè)、信息技術(shù)發(fā)展趨勢、流域和區(qū)域管理的要求，大力推進(jìn)水利信息化的進(jìn)程，全面提高水利工作科技含量，是保障水利與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的必然選擇。水利信息化的目的是提高水利為國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供服務(wù)的水平與能力。

水利信息化建設(shè)要在國家信息化建設(shè)方針指導(dǎo)下，適應(yīng)水利為全面建設(shè)小康社會(huì)服務(wù)的新形勢，以提高水利管理與服務(wù)水平為目標(biāo)，以推進(jìn)水利行政管理和服務(wù)電子化、開發(fā)利用水利信息資源為中心內(nèi)容，立足應(yīng)用，著眼發(fā)展，務(wù)實(shí)創(chuàng)新，服務(wù)社會(huì)，保障水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

通常水利部門應(yīng)當(dāng)及時(shí)向社會(huì)提供有價(jià)值的水文水利信息，包括雨情信息、汛旱災(zāi)情信息、水質(zhì)水量信息、水利工程信息等。這些信息資源可以直接為政府及水利行政決策部門進(jìn)行防洪抗旱、水資源的開發(fā)利用以及水資源的管理決策提供支持。

各類水庫、水利樞紐是水利行業(yè)的重要管理節(jié)點(diǎn)，水庫、水利樞紐的信息化建設(shè)是水利信息化的重要基礎(chǔ)之一。

水庫、水利樞紐信息化建設(shè)要從全局的高度規(guī)劃樞紐的組織機(jī)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、人財(cái)物資源，要設(shè)計(jì)建設(shè)具有開放性的信息化集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享和業(yè)務(wù)流程優(yōu)化，提高樞紐管理水平、運(yùn)行調(diào)度水平、裝備自動(dòng)化水平、防洪抗旱調(diào)度決策水平，使水利樞紐技術(shù)水平和管理水平得到提升。

水利信息化的首要任務(wù)是在全國水利業(yè)務(wù)中廣泛應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)水利信息基礎(chǔ)設(shè)施，解決水利信息資源不足和有限資源共享困難等突出問題，提高防汛減災(zāi)、水資源優(yōu)化配置、水利工程建設(shè)管理、水土保持、水質(zhì)監(jiān)測、農(nóng)村水利水電和水利政務(wù)等水利業(yè)務(wù)中信息技術(shù)應(yīng)用的整體水平，帶動(dòng)水利現(xiàn)代化。

2011年的中央一號(hào)文件吹響了全面加快水利建設(shè)的新號(hào)角。各地紛紛表示，“十二五”期間將加大水利投入，其中，福建、廣東等地水利投資超千億，而河南水利投資較“十一五”更猛增6倍。從各地水利“十二五”規(guī)劃透露出的信息可以看出，在政策利好刺激下，區(qū)域性水利工程發(fā)展必將加速。目前我國城市化水平為30%，城市人口3.7億，預(yù)計(jì)2030年左右，城市化水平可能達(dá)到60%，城市人口將增加到9.6億左右。因此，城市和工業(yè)節(jié)水是今后節(jié)水的重點(diǎn)。必須進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)布局，大力開發(fā)和推廣節(jié)水器具和節(jié)水的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，創(chuàng)建節(jié)水型工業(yè)和節(jié)水型城市，力爭將城市人均綜合用水量控制在160m3/年以內(nèi)。同時(shí)，必須加大污染防治力度，2010和2030年城市污水的有效處理率達(dá)到50%和80%以上，使水環(huán)境有明顯改善。

《規(guī)劃》明確提出了“十二五”水利改革發(fā)展的總體思路，從防汛抗旱減災(zāi)、水資源合理配置和高效利用、水資源保護(hù)和河湖健康、體制機(jī)制和制度等四個(gè)方面提出了“十二五”水利改革發(fā)展的目標(biāo)。主要指標(biāo)包括洪澇災(zāi)害和干旱災(zāi)害年均經(jīng)濟(jì)損失占同期GDP的比重分別降低到0.7%和1.1%以下，新增供水能力400億立方米左右，全面解決農(nóng)村飲水安全問題，全國萬元GDP用水量和萬元工業(yè)增加值用水量分別降低30%。農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)提高到0.53，重要江河湖庫水功能區(qū)主要水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到60%，新增水土流失綜合治理面積25萬平方公里等。以上指標(biāo)中，萬元工業(yè)增加值用水量降低30%為“十二五”國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展約束性指標(biāo)，農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)提高到0.53為“十二五”國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展預(yù)期性指標(biāo)。

根據(jù)電力“十二五”規(guī)劃，2015年全國常規(guī)水電裝機(jī)預(yù)計(jì)2.84億千瓦左右，2020年全國水電裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)3.3億千瓦左右。2015年，抽水蓄能電站規(guī)劃裝機(jī)容量4100萬千瓦左右，2020年6000萬千瓦左右。水利未來十年投資總額將達(dá)4萬億，即年均達(dá)4000億元。相比2010年的全國水利建設(shè)總投資2000億元將高出一倍。兩部委重申“土地出讓收益10%用于農(nóng)田水利”到2015年，將完成5000條左右中小河流的重要河段治理任務(wù)，面積大約200至3000平方公里；基本完成其余?、蛐退畮斐U(xiǎn)加固任務(wù)；基本解決山洪地質(zhì)災(zāi)害防治等突出問題。力爭通過5年到10年努力，從根本上扭轉(zhuǎn)水利建設(shè)明顯滯后局面。到2020年，基本建成防洪抗旱減災(zāi)體系、水資源合理配置和高效利用體系、水資源保護(hù)和河湖健康保障體系、有利于水利科學(xué)發(fā)展的體制機(jī)制和制度體系。