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黄土高原干旱区关川河“河长制”网格 化管理信息系统设计与推广

日期:2021年09月13日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:4
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202109101648452220 论文字数:42366 所属栏目:农业推广论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis
相关标签:农业推广论文

本文是一篇农业推广论文,本文以关川河巉口水文站至称钩河汇合口为研究河段,全长 9.0 km,通过构建“河长制”网格化管理信息系统平台,研究其对关川河河道的动态管理和精细化管理,取得的主要结论如下:(1)提出了河道网格化管理的基本概念,明确了河道岸线网格划分的原则、范围和标准,构建了 1 个水域带状网格和 4 类岸线功能区网格,一级网格共 11个,包括岸线保护网格 3 个,岸线保留网格 2 个,岸线控制利用网格 2 个,岸线开发利用网格 4 个。依据岸线控制线划分方法将岸线网格进行二级划分,为河道网格化管理提供了基础,也为实现河道数字化和精准化的管理提供了理论依据。


第一章  绪


1.1  研究背景与意义

良好的河道水生态环境是促进城市经济发展和美化城市生态景观的基础,随着城市化进程的推进和工业化水平的提高,河道水生态环境不断恶化,水体自净能力减弱,河道健康面临着一系列挑战,河道管理成为学者探讨研究的重要问题之一。随着科学技术的发展,“智慧水利”这一全新理念发展为河道管理的新思路,其主要通过大数据分析、互联网以及“3S”等信息技术提高水利数据处理能力和河道水事管理效率,促进水利信息共享,解决河道管理需求。目前,已建设完成并投入使用的河道信息系统平台与新时代对水利行业信息系统平台建设的需求之间还存有较大差距,许多中小型河流仍没有建设信息监测设备,河道数据的提取、分析和反馈还不能满足实际需求,部分小型水库甚至没有水情监测设备,网络覆盖面小,小部分县级水利部门无法连接水利业务网和使用水利信息系统,造成许多宝贵的水利数据没有及时传输,河道数据共享不畅、业务协同困难[1]。因此,结合“河长制”管理和网格化管理方式,积极推进河道信息化建设,提高水资源管理能力和水治理能力现代化,促进河道监管信息化,是水利现代化发展的迫切需求。

黄土高原地处我国中部偏北,属干旱半干旱地区,水土流失严重,降水稀少,水资源短缺问题突出[2],IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)第五次报告指出,黄土高原地区的河流受气候变化影响较大,随着全球性升温现象的发生,水资源科学合理地分配、管理与利用是黄土高原干旱区亟待解决的主要问题[3-8]。关川河(GuanChuan  River)属于典型的黄土高原干旱区中小河流,位于陇中定西市境内,属黄河干流水系祖厉河的一级支流,历史上关川河对定西市的发展具有举足轻重的作用[9]。然而,近年来关川河的开发利用程度越发强烈,涉河水事活动不断增加、岸线利用程度加大、涉河工程快速发展、河道采砂现象频繁,这些问题导致河段人工渠化严重,流域水系的连通性遭到破坏,影响了河道的生态功能,阻碍了河道内物质的循环和信息的传递。

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1.2  国内外研究现状

本文从河道信息系统运用、河长制和网格化管理在河道管理中的应用等 3个方面,梳理分析近年来国内外河流管理动态。

1.2.1  河道管理和信息化系统在河道管理中的应用

英国是较早进行河道管理研究工作并出台世界上第一部水环境保护法的国家,早期主要针对泰晤士河进行水污染治理,1980 年,英国将河道管理的重心从水污染防治转向水生态恢复[12-14],较早的意识到河道水生态文明建设的重要性。1988 年,英国研发了河流预报系统(River  Flow  Forecasting  System,  RFFS),旨在汛期监测洪水水量变化,及时预警预报洪水水位,该功能通过采集水文资料、建立多种水文模型来实现,并加强对流域水资源的优化配置,控制水情变化[15-16]。

与英国从水污染防治开始管理河道不同的是,日本管理的初级阶段是兴建防洪工程,由于降雨量多,河流比降较大,减少洪涝灾害在日本河道管理历史中占据了较长的时期。1950 年,日本开始调整河道管理的重心,注重河道生态环境的治理,随后将基于区域管理的河道开始通过河道水系进行管理[17]。1975 年,与木曾川水系建立了第一个河流综合系统,之后又建立了水文资料相关数据库,进一步推动了河道生态环境的改善[18]。

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第二章  研究区概况


2.1  自然地理概况

关川河,黄河二级支流,位于甘肃省定西市安定区境内,发源于华家岭,最终在郭城驿汇入祖厉河,共有三条支流即上游的东河与西河,下游的称钩河,关川河主河道全长 104  km,流域面积 3535.4  km2,在定西市安定区境内河段综合治理长度为 80.1  km。其上游分东西两条支流,在城区段汇合,汇合口呈“Y”型分布,整体流向为南北流向,两河交汇口以上流域面积共 1425  km2,汇合后的河流是安定区境内流域面积最大的河流,按水系功能划分关川河、东河、西河为主要排洪河道,并兼有景观功能。目前,先后实施了东河渠首至王家窝窝段、安家庄段、城北二路至城南八路段、朱家庄至巉口镇段及罗圈庄段堤防工程,治理河段长度 11.57 km,全部为砼堤防,占现状河长 80.1 km 的 14.45 %,新建堤防 26.08 km,已完成防洪工程大部分为 50 年一遇标准,少部分为 10 年一遇防洪标准。称钩河发源于巉口西部,由西向东流经称钩驿,在巉口镇汇入关川河[93],关川河具体水系分布图详见图 2-1。

图 2-1  关川河水系分布图

图 2-1  关川河水系分布图

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2.2  水文水资源及河道管理情况

关川河是季节性河流,年平均降水量在 370 mm,年平均气温达 7.2  ℃,无霜期 122~160 d[94],关川河是一条多沙河流,多年平均含沙量 223 kg/m3,多年平均输沙量 679 万吨,多年平均输沙率达到 215 kg/s。关川河在安定区段建立有比较完善的水资源管理制度,2016 年编制完成了《最严格水资源管理“三条红线”》实施方案,此外,针对用水总量、用水效率及水功能区的一些标准规范,制定了其他的水资源实施方案,包括《用水效率控制指标》方案和《用水总量控制》方案等,除基本方案外,落实了四项关于水资源的基本制度,即水资源管理责任与考核制度、用水总量控制制度、用水效率控制制度和水功能区限制纳污制度,目前,各项水资源管理制度基本健全。

2.2.1  径流量

关川河的径流量受大气降水的影响较大,年内变化与降水相对应,呈现季节性变化特征,径流量在年内分布不均匀,丰枯水期周期性交替规律明显,7-9 月份河道中径流量值较大。关川河多年平均年径流量为 1200 万 m3,从年际变化来看,年径流量呈现出上下波动趋势,且在流域内实施水土保持治理工程后,年径流量降低至 570 万 m3 左右,如图 2-2 所示。流域径流量除受降水量这个主要因素影响外,地形地貌等因素亦有一定程度的影响。

图 2-2  年径流量图

图 2-2  年径流量图

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第六章 “河长制”网格化管理信息系统的测试分析


6.1  系统中实时流量数据的实现

“河长制”网格化管理信息系统中实时流量的实现需要考虑三个方面,一是河道上流量断面的选择与监测方案和流量监测设备的确定,二是经设备监测完成后向系统反馈数据的通讯过程,三是在系统中进行后台运算,反馈出流量值的过程。

6.1.1  监测断面的选择

在研究河段范围内,选择朱家庄公路桥河道断面为流量监测断面,主要原因是:该河段是具有一定长度的顺直河段,且为天然河段,冲淤平衡,河势稳定,水流变化较平稳,符合设置监测断面的河段条件。此外,该断面的地理位置具有一定的优势,河道旁边就是公路,有利于监测设备的运输与维护,进行外业测量时仪器搬运较为方便。

6.1.2  实时流量监测方式的确定

考虑设备的耐用性、监测的准确性与设备的维护维修,选择符合该断面的监测方式——雷达水位计监测。 雷达水位计监测系统由雷达水位计、安装支架、供电系统、输出系统以及配件组成。雷达水位计是通过发射微波脉冲信号,经水面反射后重新接收信号,在接收转换成需要的水位信号,传送至水位遥测终端,完成对水位的监测。河道断面布设的雷达水位计监测图如图 6-1 所示:

图 6-1  雷达水位计监测图

图 6-1  雷达水位计监测图

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第七章 结论与展望


7.1  结论

科学的河道管理对于黄土高原干旱区关川河的可持续发展和当地经济社会的发展有重要影响,将河道管理与信息化手段结合,建立“河长制”网格化管理信息系统平台,对加强河道动态管理,提高水务事件的处理效率和水平具有重要意义。本文以关川河巉口水文站至称钩河汇合口为研究河段,全长 9.0 km,通过构建“河长制”网格化管理信息系统平台,研究其对关川河河道的动态管理和精细化管理,取得的主要结论如下:

(1)提出了河道网格化管理的基本概念,明确了河道岸线网格划分的原则、范围和标准,构建了 1 个水域带状网格和 4 类岸线功能区网格,一级网格共 11个,包括岸线保护网格 3 个,岸线保留网格 2 个,岸线控制利用网格 2 个,岸线开发利用网格 4 个。依据岸线控制线划分方法将岸线网格进行二级划分,为河道网格化管理提供了基础,也为实现河道数字化和精准化的管理提供了理论依据。

(2)收集研究区内河道水文资料、水事管理资料及岸线管理资料,利用 GIS平台构建河道基础数据库和管理信息数据库,综合考虑河道实际需求设计系统功能模块,常用模块包括水文水资源、水质、岸线网格管理、视频监控、

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