蒙开个灌区信息化建设实施方案（2003～2005）.doc
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云南省蒙开个大型灌区信息化建设 实施方案 中国灌排技术开发公司 红 河 州 水 利 水 电 局 云南润滇节水技术推广咨询有限公司 二○○三年一月 审 定：张汉松 批 准：肖贵阳 校 核：谭德裕 编 写：谭德裕 张 燕 何伟高 谭贞俊 目 录 综合说明 .............................................................................................1 灌区概况 ..............................................3 第一章 第二章 2.1 现状概述 .........................................................................................................................................3 2.2 自然地理概况 .................................................................................................................................4 2.2.1 地理位置及地形地貌 ..........................................................................................................4 2.2.2 水文气象 ..............................................................................................................................5 2.2.3 地质土壤 ..............................................................................................................................5 2.3 社会经济概况 .................................................................................................................................6 2.4 水资源状况 .....................................................................................................................................7 2.5 工程状况 .......................................................................................................................................10 2.6 管理现状 .......................................................................................................................................12 2.6.1 机构设置 ............................................................................................................................12 2.6.2 工程管理 ............................................................................................................................12 2.6.3 管理设施 ............................................................................................................................13 2.6.4 经营收入 ............................................................................................................................14 2.7 续建配套和节水改造规划概述 ...................................................................................................16 工程任务和规模 ...............................................................................17 第三章 3.1 工程任务 ........................................................................................................................................17 3.2 系统规模 ........................................................................................................................................17 建设内容 ...........................................................................................19 第四章 4.1 系统总体结构 ...............................................................................................................................19 4.2 信息监测、采集系统 ...................................................................................................................20 4.2.1 信息的分类 ........................................................................................................................20 4.2.2 灌区信息点和布置 ............................................................................................................23 4.2.3 信息采集、控制技术及设施 ............................................................................................26 4.2.4 系统的组成 ........................................................................................................................30 4.3 信息传输及计算机网络系统 .......................................................................................................31 4.3.1 通讯现状 .............................................................................................................................32 4.3.2 通讯规划总目标 ................................................................................................................32 4.3.3 通讯规划原则 ....................................................................................................................32 4.3.4 通讯网络方案 ....................................................................................................................34 4.4 灌区综合数据库及信息处理系统 ...............................................................................................35 4.4.1 数据库内容 ........................................................................................................................35 4.4.2 数据库的选型 ....................................................................................................................36 4.4.3 分期实施 ............................................................................................................................37 4.5 用水管理决策支持系统 ...............................................................................................................37 4.5.1 运行调度 ............................................................................................................................38 4.5.2 工程管理 ............................................................................................................................39 4.5.3 经营管理 ............................................................................................................................49 4.5.4 系统管理 ............................................................................................................................50 4.6 灌区办公自动化系统 ...................................................................................................................50 4.6.1 业务办公管理 ....................................................................................................................51 4.6.2 公文管理 ............................................................................................................................52 4.6.3 公共信息管理 ....................................................................................................................52 4.6.4 个人办公管理 ....................................................................................................................52 4.6.5 综合应用 ............................................................................................................................53 4.7 基础设施建设 ...............................................................................................................................54 施工组织与进度安排 .......................................................................54 第五章 5.1 施工组织 ........................................................................................................................................54 5.2 进度安排 .......................................................................................................................................55 工程管理 ...........................................................................................57 第六章 5.1 建设准则 ........................................................................................................................................57 5.2 建设管理 ........................................................................................................................................57 5.3 运行管理 ........................................................................................................................................57 5.3.1 管理机构 .............................................................................................................................57 5.3.2 管理办法 .............................................................................................................................58 环境影响评价 ...................................................................................60 第七章 7.1 灌区现行环境概况 ........................................................................................................................60 7.2 建后环境影响分析与结论 ............................................................................................................61 第八章 投资概算 .............................................65 8.1 工程内容 ........................................................................................................................................65 8.2 概算依据 ........................................................................................................................................65 8.3 概算编制结果 ................................................................................................................................66 第九章 第十章 资金筹措 .............................................70 经济评价 .............................................71 10.1 国民经济评价 ..............................................................................................................................71 10.1.1 效益分析方法和内容 ......................................................................................................71 10.1.2 效益分析结果 ..................................................................................................................72 10.1.3 费用计算 ..........................................................................................................................73 10.1.4 评价结论 ...........................................................................................................................75 10.2 综合评价 .....................................................................................................................................77 附表 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第一章 综合说明 蒙开个灌区位于云南省红河州中部地区，范围涉及蒙自县大部、开远市 及州府所在地个旧市的一部分。是一个以灌溉 52.90 万亩农田为主，并兼有综 合利用的大型灌溉供水工程。由于灌区总干渠始建于 70 年代初，工程设施陈 旧。现状管理均采用人工监测水位、人工启闭闸门，管理人员劳动强度大， 工作效率低，测控调度手段落后。用水粗放式管理，无计量设施。按照《灌 溉与排水工程设计规范》（GB50288—99）规定，灌溉渠道的引水、分水点、 泄水、退水闸、排水沟出口处均应设置量水设施。本灌区的农田灌溉用水、 城镇用水均未安装量水设施，水费只能按照灌溉面积和协议收取，造成收费 水量不能真实反映实际用水量。灌区区间来水未设雨量遥测点。泄水、配水 靠人工指令调度，使泄洪不及时，易造成事故；配水不及时、不合理，易造 成水量浪费。放水涵、水闸需人工值守，占用大量人力。由于灌区管理手段 落后，影响灌区工程的防洪安全，制约了灌区效益的提高。 在国家提出“从工程水利向资源水利转变，从传统水利向现代水利、可 持续发展水利转变”的新思路下，为了改变本灌区现行管理手段的滞后状况， 在国家大力提倡和高度重视信息化技术的新形势下，根据蒙开个灌区管理的 实际需要，以及持续发展的要求，建设灌区信息化系统是十分必要的。根据 国家水利部关于加快信息化建设和《金水工程十五计划及到 2010 年规划纲要》 和《农水灌 [2002] 09 号关于开展大型灌区信息化建设试点工作的通知》的有 关精神，灌区在进行了大量的基础性调查研究基础上，参照《大型灌区数据 库标准建设及信息管理系统开发工作大纲》，编写了《云南省蒙开个大型灌 区信息化建设规划》，并依据该规划，编制了《云南省蒙开个大型灌区信息 1 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 化建设实施方案》，现一并上报，敬请审批。 整个灌区信息化建设将本着“先进实用，安全可靠，经济高效”的原则， 因地制宜，实事求是，并结合灌区的节水改造与续建配套来实施。目标是在 2005 年初步建成数据采集、监控、传输、存储、处理为一体的灌区信息综合 管理系统,起到提高灌区水资源管理、工程管理、行政管理、经营管理水平的 作用。系统涉及到信息采集，信息传输、信息处理和计算机局域网络、数据 库系统和办公自动化系统。其中信息采集系统将覆盖灌区所有重要信息点。 而数据库系统的建立将针对灌区的工作特点和行业管理工作的实际需要，遵 照统一的数据库标准和信息管理功能结构软件平台,确保系统在水利部农水 司的统一组织和指导下建设和应用。 计划至 2005 年，云南省蒙开个大型灌区信息化建设工程投资额为 1527.2 万元人民币。 2 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第二章 灌区概况 2.1 现状概述 蒙开个灌区位于云南省红河州中部地区，范围涉及蒙自县大部、开远市 及州府所在地个旧市的一部分。行政区划包括蒙自县的红寨、十里铺、多法 勒、新安、文澜、雨过铺、草坝；开远市的大庄、羊街、乐百道、灵泉；个 旧市的大屯、鸡街、沙甸、倘甸等十六个乡镇以及草坝、卧龙谷两个国营农 场。灌区土地面积 585.6km2，耕地面积 57.78 万亩，设计灌溉面积 52.90 万亩， 现状水利工程控制灌溉面积 49.65 万亩，实际灌溉面积 34.95 万亩。主要农作 物有水稻、甘蔗、玉米、烤烟、小麦、葡萄、石榴、蚕豆等。依据各灌片水 源之间的联系，考虑水土平衡时灌片组合可能遇到的问题，把蒙开个灌区分 为七片进行分析，即蒙自坝灌片、草坝灌片、开远坝灌片、大庄坝灌片、大 屯坝灌片、鸡街、乍甸坝灌片、倘甸坝灌片，其基本情况见下表 2-1： 3 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 蒙开个灌区基本情况 分灌片 主 要 水 源 （水库取中型） 主要渠道 表 2-1 渠 道 长 度 Km 控制灌 溉面积 (万亩) 范 围 (含乡镇) 蒙自坝 灌 片 南溪河外流域引水系统， 五里冲水库东、西、中干 工程包括五里冲、菲白、 渠；小新寨水库的东沟、 庄寨水库、南溪河泵站 西沟及排涝沟；砂拉河沟 及配套引水设施 98.78 19.56 文澜镇、新安镇、 红寨乡、十里铺 乡、多法勒乡 草 灌 长桥海及大屯海水库 嘉铭河渠、龙公河渠 24.73 9.4 草坝镇 开远坝 灌片 三角海水库、泸江、南 洞河及家新、龙盘两个 龙潭 乐百道长沟、灵泉西沟、 木花果泵站沟、小西沟、 卧龙沟三角海水库东干 渠 56.82 3.1 灵泉办事处、乐 百道办事处，小 龙潭办事处由 南洞水厂供水 部分 大 庄 坝 灌 片 大庄河、三角海水库及 黑水河 大庄河干渠及其 9 条支渠 44.53 9.77 大庄乡、羊街乡 大 屯 坝 灌 片 芦冲河、乍甸河及大屯 海水库 乍屯沟及其支渠；大屯泵 站沟、新瓦房泵站沟及其 支渠 52.65 6.98 大屯镇 鸡街、乍甸 坝灌片 北坡水库及河道引水 回龙沟、北干渠、南干渠 及南低沟 32.4 2.51 鸡街镇、沙甸区、 乍甸镇 倘 甸 坝 灌 片 芦冲河、飞霞寺龙潭及 新寨龙潭 甸头沟、新寨新沟及徜甸 沟；龙潭沟；高沟、低沟 26.17 1.55 倘甸乡 坝 片 2.2 自然地理概况 2.2.1 地理位置及地形地貌 蒙开个灌区位于云南省东南部的红河州，地理位置东经 103°09′～103 °28′，北纬 23°17′～23°47′之间。北回归线从灌区碧色寨通过，处在 红河与南盘江的分水岭上。灌区包括蒙自、开远、个旧一县两市的泸江流域 的平坝地区。 灌区地形属云南高原区南缘的高原湖积盆地，地势南高北低，东、西高， 中间低。在盆地边缘和各坝区之间，间隔有低矮的丘陵分布。海拔高程 1100～ 1400m 之间。东部与黔贵地台相接，西部与哀牢山脉、红河深谷相邻，北部 4 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 与泸江河谷相连。盆地中部自南而北为蒙自、大屯、草坝、鸡街、大庄五坝， 泸江河谷有开远坝，乍甸河谷有乍甸坝，鸡街沙甸河下游河谷有倘甸坝。坝 区四周高山环绕，山势陡峻，基岩裸露，岩溶发育，有较多喀斯特暗河分布。 灌区内自然植被差，四周山上和坝区的丘陵多属光山秃岭，雨天汇流时 间短，易形成峰高量大的洪水，且局部地区水土流失比较严重。 2.2.2 水文气象 灌区地处云南低纬高原南亚热带季风气候区，干湿季节分明，北回归线 从蒙自坝穿过，太阳辐射强，日照充足。5～10 月为雨季，主要受北部湾东南 暖湿气流及西南孟加拉湾暖湿气流的控制，当其与南下冷空气相遇，或受地 形阻挡强迫抬升时，易形成大量降水，但由于地处背风坡及坝区四周高大山 脉的影响，气流的下沉增温作用，又形成坝区降雨少的特点。雨季降水占全 年降水量的 82%；11 月至次年 4 月为干季，主要受印度北部大陆干暖气流的 控制，干燥少雨，天气晴好，风速大，蒸发量亦大。气候总特征为冬无严寒、 夏无酷暑；雨热同季、干湿分明；旱涝交替、以旱为主。 灌区多年平均气温 18.6℃，极端最高气温 36℃，最低气温-4.4℃，月平 均最低气温 12.1℃。平均日照时数为 2234 小时，≥10℃的积温为 6255℃。霜 期 41 天，平均风速 3.4m/s，最大风速 21m/s。 多年平均降雨量 815.8mm，多年平均蒸发量 2380.4mm，干旱指数 2.92， 为我省比较干旱的大型灌区之一。 2.2.3 地质土壤 灌区地处康滇古陆边缘，昆明凹陷南端，东接黔桂地台，南临红河断层。 5 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 地层以海相沉积为主，坝区为第四纪湖积层和冲洪积层，厚度在 100m 以上； 坝区四周多分布三迭纪石灰岩。 本区北部为开远山字型构造，是包容在云南山字型构造建水弧东翼的一 个山字型构造；东部为北西向构造，由一系列北西向压性断裂组成，主要代 表为蒙自～草坝东山断裂；西部主要为南北向构造，由走向近南北的挤压带、 冲断层组成，主要代表为卡房～个旧～普朋～开远南北向冲断裂；南部主要 为近东西向构造，由走向近东西向的张扭性、压扭性断层、背向斜组成，一 般规模较小。物理地质现象主要有岩溶、土体膨胀变形两种类型。 本区地下水主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水；新 构造运动表现较强烈，具有继承性、振荡性、新生性的特点。总之，本区地 层出露齐全，地貌多样，构造变动强烈，水文地质条件复杂。 土壤以黄壤和红壤为主。土壤肥沃，适宜多种作物生长。 2.3 社会经济概况 蒙开个灌区位于滇东南红河州的中部，是红河州经济最发达地区，云南 省粮食及经济作物主要生产基地之一。 据 1998 年国民经济统计资料，灌区现有总人口 50.91 万人，其中农业人 口 31.39 万人。粮食播种面积为 38.02 万亩，总产量 14.09 万吨，占三县市的 60%，占全州的 12%；经济作物播种面积 27.88 万亩，占三县市的 77%，占全 州的 17%。 农民人均占有耕地 1.84 亩，人均占有粮食 437Kg；灌区内主要农作物有 水稻、甘蔗、玉米、烤烟、小麦、葡萄、石榴、蚕豆等；人均纯收入 1675 元， 6 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 高于全州平均水平（1182 元/人）。 灌区内有选矿、冶金、化工、建材、纺织、机械、食品等工业企业，乡 镇企业的发展也有相当规模。工农业总产值 636270 万元（90 年不变价），占 全州的 51.5%。其中：工业总产值 583446 万元，占全州的 61.4%，农业总产 值 52824 万元，占全州的 20%。 另外，灌区位于云南省红河州政治、经济、文化的中心地带，州府所在 地个旧市就在灌区边缘。交通也很发达，昆河公路、铁路、个碧石铁路贯穿 灌区，具有明显的区位优势，是我省我国通往东南亚的一个重要窗口。 2.4 水资源状况 灌区灌溉水源主要河流有珠江水系的一级支流泸江及其下级支流沙甸河 和南洞河。另外东南面有与蒙自坝东山相连的南溪河（属红河水系） 。沙甸河、 南洞河、南溪河多年平均径流量合计为 5.12 亿 m3。 灌区内可开发利用水资源主要集中在泸江支流沙甸河及南洞河上。本区 径流面积 2836.8km2，径流主要由降水产生，降雨量范围为 800~1200mm 之间。 降水时空分布极不均匀，从空间上看，山区降雨多耕地少，坝区降雨少耕地 多；从时间分布看，雨季（5~10 月）降雨占全年降水量的 82%，干季（11 月 ~次年 4 月）降雨主要受印度北部大陆干暖气流的控制，干燥少雨，仅占全年 降水的 18%。径流时间分布规律与降雨大致相同，总的地区分布规律是南多 北少，地下伏流出露点位置较低，水量开发利用难度大。灌区内（特别是中、 南部）缺水严重，蒙自坝为我省著名的干旱坝区，虽有泸江从灌区边缘及下 游穿过，过境水量很多，但水低田高，且离灌区缺水片较远，除开远坝区工 7 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 业用水及乐百道长沟、木花果泵站农灌用水外，其他灌片难以利用。红河流 域南溪河跨流域引水工程——五里冲引水系统（含菲白水库、庄寨水库、五 里冲水库、南溪河泵站及相应引水沟）建成后，从根本上缓解了灌区缺水问 题，参看表 2-2。 8 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 灌区水资源情况现状表 序号 1 2 3 4 项 目 单 位 指 标 多年平均降水量 mm 828.00 多年平均过境水量 亿 m3 2.17 多年平均可利用量 亿 m3 1.09 50%年可利用量 亿 m3 1.11 75%年可利用量 亿 m3 0.93 平均实际利用量 亿 m3 0.36 1996~1998 年平均 区内多年平均径流量 亿 m3 5.12 含外区调水量 多年平均可利用量 亿 m3 3.67 50%年可利用量 亿 m3 3.19 75%年可利用量 亿 m3 2.77 平均实际利用量 亿 m3 2.58 1996~1998 年平均 地下水资源量 亿 m3 2.90 可开发的浅层淡水 地下水可利用量 亿 m3 1.47 平均地下水实际开采量 亿 m3 0.08 地下水及变化情况 5 6 7 表 2-2 说 明 1996~1998 年平均 以文字说明 浅层地下水矿化度 mg/l 0.50 污水排放量（入河） 亿 m3 0.25 1996~1998 年平均 污水利用量 亿 m3 0.19 1996~1998 年平均 灌区回归水量 亿 m3 0.60 1996~1998 年平均 回归水实际利用量 亿 m3 0.25 1996~1998 年平均 灌区 50%年需水量 亿 m3 3.21 含工业、城镇等用水 灌区 75%年需水量 亿 m3 3.72 含工业、城镇等用水 注：1、地下水及变化情况指灌区三年（1996—1998 年）内地下水最大和最浅埋深变化水最 大和最浅埋深变化以及有无次生盐碱化威胁。 由于灌区开发较早，远在国民党统治时期就开始了水利开发建设。建国 后，各级政府部门又进行了大量投入，至 1999 年，灌区水利工程兴利库容已 达 20669.5 万 m3，年设计供水量 33448 万 m3，占多年平均径流量的 65%，水 9 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 资源开发利用程度已较高，水源工程开发已无潜力可挖或开发难度太大。灌 区缺水属于资源性缺水，今后水利事业的发展应由“开源”转向“节流”： 通过现有工程设施的挖潜配套来达到节水增效的目的。 2.5 工程状况 建国以来，经过四十多年的努力，灌区水利建设取得了很大的成绩。灌 区内原有的三个凹地湖泊长桥海、大屯海、三角海，经过围埂筑堤、增建引 水工程，兴建提水泵站，开挖输水灌渠，都已改造成为中型水库，收到了良 好的效益。随着五里冲水库的建成，灌区内已形成了一个以蓄水工程为中心， 配套灌排渠系为主线，引、提水相辅的统一灌排立体网络。灌区共建中型水 库 7 件，分别为五里冲、菲白、庄寨、长桥海、大屯海、三角海及北坡水库。 小（一）型水库 9 件，小（二）型水库 51 件，其他“五小”工程 6176 件。 总库容 27276.2 万 m3，兴利库容 20669.5 万 m3；0.3m3/s 以上流量的引水沟 7 条，总长度 64.3km，机电提水工程 317 站，总装机容量 70868.5kw，灌排面 积 14.5 万亩。其中南溪河、南洞泵站均为我省最大的泵站。水利工程年设计 供水能力 33448 万 m3。占灌区多年平均径流量的 65%，水资源开发利用程度 较高。 灌区水源工程通过纵横交错的灌排渠系相连，构成了整个灌区水利工程 统一调度格局。从南到北，外流域引水系统菲白水库、庄寨水库、南溪河泵 站通过头塘隧洞、工农大沟、工农大沟引水低沟进入灌区砂拉河及五里冲水 库。五里冲水库通过犁江河进入响水河水库，再由犁江河及西低沟分别进入 长桥海及小新寨水库、大屯海水库。砂拉河也流入长桥海。另有拟建的五里 冲东、西干渠沿蒙自坝片高地沿途灌溉并输送五里冲蓄水进入十里铺、雨过 10 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 铺、草坝及大屯团山片。长桥海、大屯海蓄水又通过人工河渠嘉铭河灌溉草 坝耕地。加上草坝龙公河渠及新、老黑水河调剂，基本上解决了灌区蒙自县 境内灌溉设施问题。同时，蒙自境内及大屯坝片洪水也经过嘉铭河、老黑水 河通过雷公哨排往下游。沙甸河的另一枝大庄河发源于大庄大黑山脚平石板 村，上游主要通过大庄新沟、大庄老沟、长林河沟、三湾沟等进行引水灌溉； 下游进入三角海水库灌区，余水通过三角海水库南坝流入老黑水河。老黑水 河汇流后进入峡谷，个旧鸡街的北坡水库引水工程在黑冲闸前引水蓄入北坡 水库。老黑水河经黑冲闸出峡谷后与乍甸河在团坡附近交汇后进入沙甸坝， 以下称沙甸河。鸡街沙甸片灌溉主要通过北坡水库、莲花池水库及一些河道 引水沟解决。大屯坝片则主要通过大屯海水库提水及乍屯大沟从芦冲河（沙 甸河支流）、乍甸河上引水灌溉。沙甸河下游的倘甸坝主要依靠本区龙潭水灌 溉，并有部分河道引水灌溉工程，沙甸河的另一枝芦冲河在倘甸石岩寨村附 近汇入，并于揽盘寨附近交入泸江。泸江穿过峡谷，建有乐百道长沟引水工 程，顺河而下灌溉开远坝的部分耕地。开远坝子除乐百道长沟外，还有原从 电厂尾水取水，续建规划从长沟取水的灵泉西沟及从南洞河取水的乐百道东 沟、木花果泵站等灌溉工程。具体工程情况见附表。 附表 1 蒙开个灌区渠道规划特性表 附表 2 蒙开个灌区水源骨干工程特性现状表 附表 3 蒙开个灌区渠系骨干工程特性现状表 附表 4 蒙开个灌区排水骨干工程情况现状表 11 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 2.6 管理现状 2.6.1 机构设置 蒙开个灌区管理机构为蒙开个灌区工程管理局，为副处级单位，承担灌 区建设、资产管理、水资源有效调配、防汛抗旱、水污染防治、水土保持、 制定水价、人事调配、财务收支结算、人才技术培训、灌区协会的组建共十 一大职能。管理局下设四个管理处、十九个管理站，成立二十个灌区协会。 灌区管理处的职能，严格履行管理局所赋予的权利、严格执行自主经营、自 负盈亏的核算制度，全面完成局下达的年度各项经济指标及其建设任务；管 理站的职能，负责工程建设、实施供水计划、收取水费、全面完成管理处下 达的各项经济指标及其建设、防汛抗旱、水土保持等任务；灌区协会主要负 责灌区作物种植结构的落实，维持供水秩序、做好水费征收协调工作，管好 支渠以下的水利工程。 2.6.2 工程管理 ①基础信息采集 灌区水位和雨量均为人工观测，观测数据每天 8 时和 20 时电话向管理局 报告，流量经计算后，每月上报管理局汇总。 ②防汛抗旱及运行调度 正常供水运行调度，由管理局下达各站点控制水位，超过此水位则自行 掌握泄水；防汛调度，根据天气情况、降水等相关信息，适时调整各站点的 控制水位；抗旱期间，主要执行上级的调度命令，开闸放水。灌区范围内的 闸门运行一般为人工手电两用启闭，部分涵闸为人工手摇启闭。 12 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 ③工程维护 采用分段包干的办法，定期和不定期检查，检查结果及时登记，交管理 处汇总处理。由于检查是由人工观察，只能作定性判断，不能做到定量分析， 手段落后，可靠性差。 ④档案管理 由专人手工管理、造册、归档，工作量大，效率低，条理性差。 2.6.3 管理设施 ① 通 讯 为适应防汛工作需要，红河州 1992 年以来开始无线电通讯网络的建设， 到现在已经完成了全州 13 个市县防汛、20 件中型水库和部分重点小（一）型 水库共计 50 余个台站的通信网络的组建工作。基本情况是： 通信方式选用超短波设备，在个旧大连花山架设 2 部转讯台。频率之一 是 146.825、141.125、CTC97.4；频率之二是 146.725、141.025、CTC97.4。在 各市县防办、 各中型水库和重点小（一）型水库架设基地台（车载台），通过 大连花山的转讯台，沟通各站点之间的通信。另外，部分市县还购置了手持 对讲机，选用单频点，沟通各站点的联系。 ②办公及管理用房 管理处机关现有一间办公室，计算机、复印机和传真机各一台。 ③交通 灌区内交通便利，昆河公路、个碧石铁路贯穿整个灌区，县乡公路 基本形成交通网络。但各水库、干渠堤顶仅有简易的沙石路面，且年久 13 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 失修，雨天机动车辆无法通行。 ④电力 主要建筑物有供电系统，部分泄洪闸没有供电系统或供电系统没有完全 到位，仅靠柴油发电机组供电启闭闸门，有的放水涵均没有接入供电系统， 依靠人工手摇启闭。 2.6.4 经营收入 灌区经营收入包括水费和多种经营。以 1996-1998 年为例，1996-1998 年 管理机构平均总收入 827.44 万元/年，其中水费收入 368.09 万元，成本水价 0.15 元/m3，实际售水水价 0.05 元/ m3，实际水费收缴率 94.25%。总支出 1116 万元/年，其中：工程维修费 157.52 万元/年，工程设计折旧费 299.76 万元/年， 职工人均年工资 6663.6 元/（人.年），提水电费 60.73 万元/年（提水电价 0.215 元/度），其它费用支出 238.13 万元/年。总收入小于总支出，属亏损经营。 灌区工程管理情况现状见下表 2-3 14 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 灌区工程管理情况现状表 序号 项 目 单 位 指 表 2-3 标 说 1 管理机构名称 蒙开个灌区工程管理局 2 所在流域 珠江流域 3 管理机构通讯地址、邮编 蒙开个灌区工程管理局 4 管理机构联系电话、电传 7222021 管理人员总数 人 658 固定职工数 人 540 非农业职工 5 高级 技术人员数 6 明 人 量水设施主要类别 25 中级 27 初级及技术员 闸、涵 量水设施数量 座 36/70% 注明可控制水量比例 7 通讯设施现状 对讲机、电话机 采用的方式及设备 8 管理设施现状 人工管理 目前自动化管理方式及 设备 9 灌溉试验站 个 1 10 工程维护费 万元/年均 157.52 11 工程设计折旧费 万元/年均 299.76 12 职工人均年工资 元/人.年 6663.6 1996~1998 年平均 13 提水电费 万元/年 60.73 1996~1998 年平均 14 提水电价 元/度 0.215 1996~1998 年平均 15 其它费用 万元/年 238.13 1996~1998 年平均 16 总支出 万元/年 1116 1996~1998 年平均 17 管理机构总收入 万元/年 827.44 1996~1998 年平均 18 水费收入 万元/年 368.09 1996~1998 年平均 19 成本水价 元/m3 0.15 指到斗口平均成本价 20 售水水价 元/m3 0.05 指 1998 年实际水价 21 实际水费收缴率 % 94.25 实收/应收 注： 1996~1998 年平均 1. 售水水价指到斗口平均水价，按亩收的应折算成每方的水价。 15 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 2.7 续建配套和节水改造规划概述 为了充分发挥蒙开个灌区的社会和经济效益，根据 1999 年 8 月水利部发 出《关于开展大型灌区续建配套与节水改造规划》的通知，对灌区实施续建 配套和节水改造规划，审批后的规划成果见表 1-4 蒙开个灌区续建配套与节水改造规划成果汇总表 表 2-4 指 标 设计灌溉 面 积 （万亩） 续建配套 面 积 （万亩） 节水灌溉 面 积 （万亩） 灌溉设计 保 证 率 （%） 毛灌溉用 水 量 （m3/亩） 数 量 指 标 数 量 指 标 数 量 指 标 数 量 59397 年运行 管理费 （万元） 2376 48.83 设计引水 流 量 （m3/s） 44 配 改 总投资 （万元） 43.04 灌溉水利 用系数 0.75 管理人员 数（人） 588 成本水价 （元/m3） 0.227 48.83 骨干渠系 水 利 用 系 数 0.85 水分生产 效 率 （元/m3） 1.3 亩均效益 （元/亩） 499.69 75 亩 均 总投资 （元/亩） 1216 水分生产 效 率 3 （Kg/m ） 1.18 亩均节约 水 量 3 （m /亩） 206 480 骨干配改 总 投 资 （万元） 33606 提水灌区 电 价 (元/度) 0.215 16 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第三章 工程任务和规模 3.1 工程任务 蒙开个灌区信息化系统建设的任务是：建立技术上先进、经济上合理、 使用中可靠的集数据采集、传输、存储、处理、监控为一体的灌区信息综合 管理系统，全面提高灌区水资源管理、工程管理、行政管理、经营管理的自 动化程度。 系统一期规划水平年为 2005 年，以灌区续建配套 2010 年规划为蓝图， 规划范围为干渠以上渠系和部分工业及生活用水分水口。在建设过程中结合 灌区的节水改造与续建配套，根据投资情况分步实施，先框架、再骨干，逐 步完善。系统具有良好的开放性、兼容性和可扩展性。 3.2 系统规模 蒙开个原灌区信息化系统建设规模，在整个建设过程将结合灌区的节水 改造与续建配套，根据投资情况分步实施，先框架、再骨干，逐步完善的要 求来实施。目标是在 2005 年初步建成数据采集、监控、传输、存储、处理为 一体的灌区信息综合管理系统,起到提高灌区水资源管理、工程管理、行政管 理、经营管理水平的作用。系统涉及到信息采集、信息传输和计算机局域网 络、数据库系统、经营管理和办公系统。其中信息采集系统将覆盖灌区所有 重要信息点。 蒙开个灌区重要信息点布置表见下表 3-1: 17 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 表 3-1 蒙开个灌区信息点工程布置表 信息采集内容 到（分）中 心距离(km) 灌溉 水情、工情 3 十里铺 灌溉 水情、工情 5 3 多法勒 灌溉 水情、工情 5 4 新 安 灌溉 水情、工情 6 5 文 澜 灌溉 水情、工情 3 6 雨过铺 灌溉 水情、工情 15 7 草 坝 防洪，灌溉 水情、工情 5 8 大 庄 灌溉 水情、工情 2 9 羊 街 灌溉 水情、工情 5 10 乐百道 灌溉 水情、工情 4 11 灵 泉 灌溉 水情、工情 2 12 大 屯 灌溉 水情、工情 3 13 鸡 街 灌溉 水情、工情 2 14 沙 甸 灌溉 水情、工情 3 15 倘 甸 水情、工情 3 16 草坝农场 灌溉 水情、工情 5 17 卧龙谷农场 灌溉、城市供水 水情、水质，工情 9 18 五里冲水库 灌溉、城市供水 水情、雨情、水质，工情 20 19 庄寨水库 灌溉 水情、雨情、工情 16 20 菲白水库 灌溉 水情、雨情、工情 14 21 长桥海水库 排涝、灌溉 水情、雨情、水质，工情 12 22 大屯海水库 排涝、灌溉、城市供水 水情、雨情、水质，工情 6 23 三角海水库 排涝、灌溉 水情、雨情、水质，工情 13 24 白坡水库 灌溉、城市供水 水情、雨情、水质，工情 6 序号 控制点名称 1 红 寨 2 功 能 18 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第四章 建设内容 4.1 系统总体结构 蒙开个灌区信息化系统作为一个综合系统，涉及到水利科学、农业科学、 计算机科学、管理科学、自动化技术、社会经济等多学科，整个系统以信息 化为核心、自动化为基础、规范化为保障，智能化为方向，集成优化为目标。 运用信息技术、网络与通讯技术、现代管理技术，建立信息采集、处理、决 策于一体的灌区信息集成体系，为各种水情、险情、工情等信息的采集，为 抗洪抢险及优化调度的辅助决策提供一个智能平台，减少决策失误、提高决 策效率，用信息化推动蒙开个灌区全面现代化。整个系统建设包括以下几个 方面：信息监测、采集系统、信息传输及计算机网络系统 、灌区综合数据库 及信息处理系统、用水管理决策支持系统、灌区办公自动化系统、基础设施 建设。 通过各业务子系统的协同运行，利用信息化手段及时了解灌区的水文水 情，在地理信息系统和数据库系统的支持和灌溉业务模型的指导下，给出科 学合理的调度和决策，并通过监控系统实施执行，从而逐步建立起日趋合理 的现代化管理制度和运行制度。 蒙开个灌区信息化系统总体结构如图 4-1 所示： 19 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 、 、 、 、 、 、 、 ... 、 、 、 、 、 、 PSTN Internet DDN/X.25/PSTN HUB PWR 10M100M 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 ACT ACT COL COL SWITCH 131415161718192021222324 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 UPL INK 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PC 、 、 、 、 、 、 、 、 HUB PWR 10M100M 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 ACT ACT COL COL SWITCH 131415161718192021222324 HUB 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C OL C OL SW IT C H 1 3141 516171819202122 2324 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PW R 10M 100M A C T AC T UPL INK 、 、 、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PC UPL INK DataGeneral PC 、 、 、 、 、 、 HUB 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C OL C OL SW IT C H 1 3141 516171819202122 2324 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PW R 10M 100M A C T AC T UPL INK HUB PWR 10M100M 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 ACT ACT COL COL SWITCH 131415161718192021222324 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PC UPL INK PC 、 、 、 、 、 、 HUB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C OL C OL SW IT C H 1 3141 516171819202122 2324 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PW R 10M 100M A C T AC T UPL INK 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 HUB PWR 10M100M 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112 ACT ACT COL COL SWITCH 131415161718192021222324 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 UPL INK OA/ WAB 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 PC 、 、 、 、 、 、 、 、 、 PC 图 4-1 蒙开个灌区信息化系统网络结构 4.2 信息监测、采集系统 4.2.1 信息的分类 参照“灌溉排水工程技术管理规程”（SL / T246-l999）对信息系统的说明， 灌溉和排水工程信息系统的信息主要分为外部信息和内部信息，结合蒙开个 灌区的实际情况我们将两类信息进一步扩展为三类(外部信息、内部信息和源 信息)18 种信息。 4.2.1.1 外 部 信 息 外部信息主要是描述灌区的地理、气象、水文数据，渠系及其建筑物等 20 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 工程参数，以及土壤水分，地下水位等影响作物生长的因素等。 外部信息共分为 8 种。 （1）地理数据 （2）气象数据。 （3）水文数据 （4）雨情数据 （5）运行数据 （6）工情数据 （7）田间数据 （8）环境数据 4.2.1.2 内 部 信 息 内部信息包括灌区经济情况、资源情况、水管理调度情况、人事和财务 情况等。内部信息共分为 7 种。 （1）社会经济数据 （2）水土资源数据 （3）水管理调度数据 （4）水费收缴数据 （5）人事管理数据 （6）财务管理数据 （7）日常事务管理数据 21 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 4.2.1.3 源 信 息 用图形、图象或视频描述的灌区地理和水利工程建筑物状况的信息称为 源信息。源信息共分为 3 种。 （1）地理信息 ①灌区地形图 ②灌区渠系及建筑物分布图 ③灌区遥测、遥控点分布图 ④灌区通信网络组成图 （2）渠系建筑物竣工图 ①灌区引水枢纽竣工图 ②渠道断面图 ③渠系控制闸竣工图 ④电站竣工图 ⑤渡槽竣工图 ⑥隧洞竣工图 ⑦其它建筑物竣工图 （3）工程状况信息 ①灌区引水枢纽状况信息 ②渠道状况信息 ③渠系控制闸状况信息 ④电站状况信息 ⑤渡槽状况信息 22 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 ⑥隧洞状况信息 ⑦其它建筑物状况信息 以上信息包括：运行、管理的图片、文档及视频等资料。 4.2.2 灌区信息点和布置 信息点是指信息采集系统、信息监测系统、信息控制系统的具体设点。 信息采集系统对外部信息进行采集，信息监测系统对源信息中心的工程 状况信息进行采集（视频描述），内部信息及源信息中的地理信息与渠系建 筑竣工图以其它方式输入灌区信息系统，如人工键盘输入，扫描仪输入等。 对某一具体灌区信息系统而言，由于对系统功能要求不同，上述 18 种信息没 有必要全部输入系统，而是依据系统功能要求有选择地输入，所以外部信息 及源信息中的工程状况，信息也是按实际要求部分输入系统。就蒙开个灌区 信息化系统而言，信息采集系统、信息监测系统所需要涉及的信息点内容如 下： 水情信息采集点 雨量信息采集点 信息采集系统信息点 水质信息采集点 闸位信息采集点 闸门状况监测信息点 信息监测系统信息点 渡槽状况监测信息点 信息控制系统主要对闸门、水泵、发电机等的运行进行控制，蒙开个灌 区信息化系统只要求对闸门运行进行控制，因此其信息点只有一种： 23 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 信息控制系统信息点： 闸门控制信息点 以上各类信息点具体布置如下： 1、水情信息采集点 水情信息采集点的采集信息包括水位与流量，蒙开个灌区的流量采集主 要是通过标准断面的上下游水位换算而得或采用上、下游水位及闸门开启高 度（闸位）来进行水工建筑物推流。 水情信息采集点主要布置于骨干渠系及取水口及重要渠系建筑物处，具 体规划见表 3-1。 2、雨情信息采集点 同水情信息采集点规划一样，对防汛系统已建立的流域雨情信息采集点 不再重复规划，只调用防汛系统结果。 3、水质信息采集点 水质信息采集点的设置，主要目的在于加强对生活饮用水质的监测，提 高对可能发生的突发性水污染事故跟踪监测的快速反应能力。一般布置于城 镇供水水源取水口、渠系进水口。水利部计划司和水文局联合编制的《国家 水质信息系统建设工程设计书》要求在 2005 年前完成“国家水质信息系统” 建设，灌区的水质信息采集点规划也应以此作为目标。 4、闸位信息采集点 闸位信息采集主要为闸门控制提供依据，目前在总干节制闸及主要的干 渠取水口闸门上均布置了采集点。 5、工情信息采集点 工情信息采集主要是对重要建筑物的险工险段处应力变化、裂缝变化、 24 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 水平和垂直位移、建筑物沉降及渗漏等数据进行采集，以获取相关建筑物的 运行安全状况。蒙开个灌区许多建筑物建于 60 年代初，老化严重，存在重大 安全隐患，工情信息采集点的设置是目前最简单有效的安全措施。 6、农作物需水信息采集点 规划以灌区拟建或已建的田间节水工程典型示范区作为农作物生长及水 分需求信息采集点，通过实验研究，获取影响作物生长的关键信息，为灌区 的节水灌溉和水资源优化调度提供科学依据。要采集的具体信息有：作物叶 面蒸发量、田间水面蒸发量、土壤含水量、光照、土壤温度等。因农作物需 水信息变化缓慢，因此信息只通过 INTERNET 网传送到信息中心。而不建短波 台。 7、闸门状况监测信息点 闸门在运行过程中会出现一些事故或误操作，如不及时排除，在防汛调 度或安全运行调度中可能会产生重大安全问题。监控中心通过视频监测，可 及时了解排除故障，确保运行安全。例如黑冲闸需 24 小时有人现场值班，根 据现场水位及时调整闸门高度，防止河水从闸顶溢流产生事故。 8、渡槽状况监测信息点 渡槽视频监测可了解渡槽现场状况，及时发现安全隐患。 灌区以上 8 种信息点的分布在地理位置上有很大的重叠性，如闸位信息 采集点与闸门控制信息点完全重叠（前者一般多于后者），雨量信息采集点 与农作物需水信息采集点部分重叠 。当 2 个或 2 个以上信息点重叠或距离在 1.2km 以内时，可合并为一个信息点——多元信息点，多元信息点的信息是通 过一台本地计算机（RTU 或 PLC 或单片机）来处理控制的，并通过一个通信口 25 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 与上位系统联系。 综合以上几个方面，灌区内初步拟定 258 个业务数据自动采集点，其中 在蒙自县的红寨、十里铺、多法勒、新安、文澜、雨过铺、草坝设 63 个采集 点；开远市的大庄、羊街、乐百道、灵泉设 36 个采集点；个旧市的大屯、鸡 街、沙甸、倘甸设 36 个采集点，草坝、卧龙谷 2 个国营农场设 18 个信息采 集点，7 个中型水库设 63 个采集点，南溪河泵站、南洞泵站、大屯泵站、古 城泵站、长桥海排涝站、黑冲闸等设 42 个信息采集点。 4.2.3 信息采集、控制技术及设施 4.2.3.1 信 息 采 集 技 术 与 设 施 信息采集的技术要求： ① 各种信息采集要具有在各种恶劣天气和突发灾害情况下正常运行的能 力。 ② 各种传感器要按其业务特性予以选择，技术性能指标以水利部颁布的 水情自动测报技术规范和国家相关部颁标准为基本依据。 ③ 调度中心要在 5 分钟，信息点要在 1 分钟内完成系统各类信息的自动 采集、分析处理和中断转发。 各类信息采集设施如下： ① 雨量测量 雨量测量国内目前广泛使用翻斗式雨量传感器，有 0.2mm、0.5mm、1mm 等多种，装置简单，价格低，测量精度都能满足要求。 ② 水位测量 26 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 水位测量主要靠水位传感器实现。规划采用的水位传感器主要有浮子式 水位传感器（又分为机械编码式、光电编码式），压力式水位传感器和超声 式水位传感器三种。 浮子式水位传感器因其价格低，结构简单，性能稳定，工作可靠，使用 及维修方便而被广泛使用。 压力式水位传感器采用扩散型硅压阻传感器作敏感元件，内含温度补偿 功能，因此测量精度高。但是价格高于浮子式水位传感器，对含沙量大的水 质，测量精度受到影响，误码差在 6-8%左右。 超声式水位传感器为非接触式水位测量装置，不怕淤积、腐蚀，也不受 泥沙浓度的影响。但价格高，精度受气候、波浪等外界因素的影响，且存在 测量盲区，不能测量小于 0.3m 的水渠。 上述三种水位传感器都可以通过 RS232 或 RS485 串行接口与计算机相连， 实现数据的自动传输。 ③ 流量测量 灌区的流量测量主要采用两种方式，一种是用测得的水位值换算出流量 值；另一种是直接通过流量传感器来量测。 灌区采用的流量传感器多种多样，主要有翻板式、堰式（如巴歇尔槽） 和超声波式等。其中翻板式和堰式价格便宜，量测精度低；超声式精度高， 但价格昂贵，常常无法被灌区所接受，本规划拟少量采用。 ④ 闸位测量 灌区的闸位测量目前采用较多的还是机械编码式闸位计，与行程开关结 合可以实现对闸门的遥控。 27 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 ⑤ 水质监测 水质监测有常规检测和自动检测两种方式：常规检测主要是现场取样， 再通过实验室测定分析；自动检测则在测点配置水质遥测传感器和固定存储 器。 ⑥ 墒情监测 土壤水分吸力监测设备，空气湿度监测设备，水面蒸发监测设备等。 ⑦ 农业气象采集 自动气象站配有各种气象、环境传感器，可对温度、相对湿度、风速及 风向、大气压、土壤容积含水量、降雨量、水面蒸发量、日照时数、太阳辐 射等农业气象信息进行监测，并将结果存储到配套的数据采集器中，进而传 送出去。 4.2.3.2 信 息 控 制 技 术 与 设 施 灌区的控制信息点主要是泵站、发电站及闸门，一般在信息控制的同时， 对控制对象还需实施监测，同时由于控制的实施很难一次到位，需要实行反 馈控制，也就是控制信息点单独构成一个闭环控制单元。 控制信息点的计算机在功能要求上远高于采集信息点计算机，一般是利 用工业可编程控制器 PLC。PLC 置于控制柜内，并配置 10×2 字符的操作员会 话终端（HMI），可不通过上位机直接在 HMI 上进行监控并显示有关信息。HMI 的防护等级可达 IP65，甚至适合户外使用。现场操作人员可通过 HMI 直接进 行控制操作。 PLC 通过通讯设备与管理中心计算机联系：接受中心下传控制命令并执行， 28 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 监测现场状态数据并上传。 配置 PLC 的控制信息点的控制方式有四种： ① 远程集中控制：即通过管理中心的全自动调度运行。 ②现场自动控制：由 PLC 自动产生调度方案进行控制。 ③现场人工自动控制：人工对 PLC 输入指令进行控制。 ④人工控制：绕开 PLC 直接人工控制现场控制设备，如启闭机。 蒙开个灌区控制信息点主要为闸门，其控制原理如下： ①控制系统实时自动采集闸门开度等参数并上传到调度中心。 ②调度中心根据调度方案产生闸控指令，一般灌区闸门主要控制流量， 下传到 PLC 的控制指令为流量控制参数。 ③控制系统控制闸门开度，达到流量指标。由于流量测量是通过标准断 面上下游水位推算，所以闸门开度需若干次反馈调整才能满足流量目标。这 就要求控制系统具有流量——闸门开度闭环控制能力，也即上述控制方式中 的现场自动控制。 ④自动控制运行过程中，若出现下述异常情况之一时，控制系统均为控 制失效，并立即切断控制信号，发出告警，紧急情况下自动切断动力电源， 确保闸门安全。并根据故障信息，标识出故障类别，使系统具有事故追忆功 能。常见异常情况有：控制指令发出一定时间后，被控闸门未动作；闸门卡 死；闸门运行过程中运动速度高于或低于正常速度；闸门运行方向与调度命 令相反；闸门运行顺序与调度命令不符；闸门不平衡；闸门运行过程中过压， 欠压、过流；控制元件异常等等。 29 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 、、、、、 、、、、 、、、、 PLC 、、、、 、、、 、、 、、 、、 、、 、、、 、、 、、、、 、、、、 图 4-2 流量-闸门开度闭环控制原理 系统各种控制方式的控制逻辑及优先须如下； 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、 PLC、 、 、 、 、 、 、 、 、 PLC 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、、 、 、、 、 PLC 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-3 控制逻辑及优先级 4.2.4 系统的组成 灌区业务数据自动采集与处理拟采用典型的主从分布式数据采集与处理 系统，其系统原理组成框图如图 4-4 所示。 30 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、、 、、 、、 、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、、 、、 、 、、 、、 、 、 、、 、、 、 、、、、 、 、 、、 、、 、 、、 、、 、 、 、、 、、 、 、、 、、 、 、 、、 、、 、 、、 、、 、 、、、 、、、 、、、、 、、、、 ... 、、、 、、、 、、 、 、、 、 、、、、 、、、、 、、 、、 、、 、、 ... 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 ... 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、、 、、 、、 、、、、 、、、、 ... 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 ... 、 、、 、 、 、 、 、、 、、 、 、、 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 ... 、、 、 、、 、 、、 、、 、、 、、 图 4-4 数据自动采集与处理系统原理图 该系统中，由“一次仪表”或“传感器”对各种数据进行采集，采集后 的数据送入“智能数据采集器”中，由“智能数据采集器”对其进行数据处 理，并把处理后的数据通过“灌区信息传输与计算机网络系统”送入管理局 调度中心的“主服务器”，最后由“主服务器”对各采集点的数据进行汇总和 处理，处理后的数据可存入到“主服务器”的数据库中，以供其它系统调用。 系统应留有充裕的扩展接口，以便于今后系统的扩充。 4.3 信息传输及计算机网络系统 蒙开个灌区地跨个旧市、开远市、蒙自县三个市县，包括蒙自县的红寨、 十里铺、多法勒、新安、文澜、雨过铺、草坝；开远市的大庄、羊街、乐百 道、灵泉；个旧市的大屯、鸡街、沙甸、倘甸等 16 个乡镇以及草坝、卧龙谷 2 个国营农场的业务范围。灌区地势南高北低，地形平缓，渠系和各类建筑物 31 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 点多面广，加之现有通讯设备原始老化，通讯技术手段落后，己远远不能适 应蒙开个灌区发展的需要。 随着蒙开个灌区续建配套与节水改造和灌区信息化发展的需要，必须更 新现有的通讯设备，提高通讯技术装备的应用水平。利用先进的微波通讯技 术，使灌区的各个业务中枢点形成一个完整的业务网络，各方均能实时任意 进行业务信息的沟通和协调。改变目前传统落后的人工管理模式，为现代化 管理系统的实施提供坚实可靠的基础条件。 4.3.1 通讯现状 蒙开个灌区地势总体平缓，局部有缓丘分布，对于将来的微波通信极为 有利。水源工程中有南溪河泵站、五里冲水库，庄寨水库、菲白水库位于灌 区周围的山区，目前除菲白水库外其他都有程控电话开通。 4.3.2 通讯规划总目标 网络设计要起点高、建设投资小、功能先进、易于扩展升级。管理使用 方便有序，安全可靠，易于安装施工。采用 Internet／Intranet 技术，形成全面 覆盖多点汇接的通信网络系统，实现在复杂的气象与地理环境条件下，测控 站与管理局中心可靠的无线联网，使之能完成数据、语音、图象的实时传送， 最终建成具有灌区特色的高层次多媒体通信调度网络。 4.3.3 通讯规划原则 ⑴可靠性 中心基站收发设备是整个无线网络传输系统中最重要的部分，可靠性要 求相当高。采用抗多径干扰控制技术以及多路复用、载波侦听、避免冲突 32 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 （CSMACA）技术，以保证通信线路不受其它频率的干扰。即使是在恶劣的 电磁干扰环境下，系统仍能全天候的正常工作，平均无故障工作时间应保证 在 2 万小时以上。 ⑵开放性 采用无线网络国际标准（IEEE802.11），完全符合开放系统的标准和规范， 具有不同无线系统的互连性和应用系统的可移植性。网络具有很强的互联功 能，支持 NOVELL、WINDOWS NT、WINDOWS 9.X、UNIX、DOS 等多种 操作系统。 ⑶可扩展性 网络传输速率达到 2Mbps～11Mbps，满足当前对于带宽的要求。根据网 络建设分期实施的安排，系统具有纵向和横向规模的扩充能力，能进行平滑 的产品升级和系统升级，并且这些扩充与升级不会影响整个计算机通讯网络 的结构、通信方式和管理模式。 ⑷实用性 系统由成熟的产品和技术构成，产品具有可靠性和实用性。系统便于建 设、安装、维护、故障恢复和部件替换。 ⑸可管理性 该系统是一功能完整的计算机网络，支持 UNIX、NOVELL、WINDOWS NT、WINDOWS 9X 等多种网络操作系统，符合 SNMP 的管理协议，应具有 故障自动诊断和网络监控功能。可以监测通信链路质量、检测与网桥连接的 任何一个无线终端的工作状态，远程设置修改参数。采用模块化的结构，便 于升级。 33 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 ⑹安全保密性 安全保密性能应满足用户要求。具有多重安全保障，包括 DSSS 技术、加 密芯片、介质访问控制、协议过滤等。 4.3.4 通讯网络方案 根据灌区信息化建设需求，灌区水源工程、渠系工程、田间工程都要设 许多业务数据采集点，各点分布不均，且地形起伏较大，因此，要实现全灌 区各业务工作点的整体联网，应采用以下微波通信设备方案： ⑴一期通信接入中心站的分布：灌区设立 7 个通信中心，即蒙自坝、草 坝、大庄坝、大屯坝、鸡街乍甸坝、倘甸坝、开远坝之间互联互通，其它各 业务信息工作点（含业务数据采集点）按就近接入原则，分别接入 7 个中心 通信站，使其业务数据全网共享互联互通。中心管理机房设在灌区调度中心 （蒙自县城），维护管理采用调度中心远程维护和工作点现地维护相结合的方 式，其分布如图 4-5。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-5 通讯分站分布示意图 ⑵远程测点通信子站：各远程的测站通信设施采用双程通信子站接入设 备，根据地形情况选择最佳的信号接收方向，与通信中心站进行数据联接和 34 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 通信。 整个通信网络采用国际成熟统一标准的微波产品，按照扩展性、兼容性、 安全性及可靠性的原则，选择国际大厂产品，使系统不致技术落后而浪费投 资。另外，为防止雷电对通讯设备的危害，在应用避雷设施时应当严格把关、 周密设计，使通信网络的安全运行得到有力的保障。 ⑶通讯网络的拓展：随着灌区的业务发展，各级渠道将相继归由蒙开个 管理局直接管理，灌区由现有的干渠管理范围逐步扩大，管理点大量增多， 这给灌区后继通讯联络提出了严峻的挑战。为了实现整个灌区各个层次的信 息化还需在灌区边缘信号较弱的地点增设通信分站。 4.4 灌区综合数据库及信息处理系统 灌区管理数据库不但用来存放灌区信息化系统中各子系统产生或用到的 各种数据，而且是各子系统协同运行的软件基础之一。 根据各子系统的需要，灌区数据库应分为空间数据库和属性数据库两大 部份。空间数据库用来存放数字电子地图，属性数据库用来存放地图相关的 属性数据和业务数据。两者通过标识码相关联。 4.4.1 数据库内容 数字化地图是灌区地理信息系统的基石，要求有足够的测绘精度。我们 考虑采用由测绘部门绘制的具有标准投影和高程的数字化电子地图作为底图， 并借助 GPS 定位设备对灌区渠道和各水工建筑物进行实地测绘。根据灌区地 理信息系统的实际需要，我们将地图自下而上划分为行政区划、道路交通、 水系分布、农作物分布、干支渠分布、水工建筑物分布、监测监控点分布七 35 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 层，分别描述不同的地理要素。 为了保存灌区业务数据采集和水工监控系统产生的业务数据，需要为其 设计相应的水文水情数据库（包括水位数据、流量数据、雨量数据、闸位数 据）并与监测监控点分布图层中的地图对象形成一对多的关联。 针对业务优化调度系统的需要，应为其设计建筑物信息数据库（与水工 建筑物图层相关联）、 渠道信息数据库（与干支渠分布层相关联） 此外，还 需要设置经营管理数据库（包括用水量、水费、财务、单位等数据） 针对办公自动化系统的需要，应为其设计文档数据库（包括简报、档案、 公告、通讯录等）在数据库中积累的大量历史水文水情数据的基础上，按照 不同主题可以构建灌溉业务数据仓库，允许从时间维度、地域空间维度等各 个角度，从宏观到微观的不同层次把握灌区水文水情状况，从而为决策支持 和优化调度提供依据。灌区综合数据库如图 4-6 所示。 、、、、 、、 、 、 、 、 、 、、、、 、、、、 、、、 、、、、 、、、、 、、、 、、 、、、 、、、 、、 、、 、、、 、、、 、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、、、 图 4-6 灌区综合数据库示意图 4.4.2 数据库的选型 目前在 Windows 平台下比较流行的空间数据库（地理信息系统平台）产 品主要有 MapInfo 系列（MapInfo Spatialware、MapInfo Professional）和 Arc／ 36 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 Info 系列（Arc／Info SDE、Arcview）两者比较，Maplnfo 系列产品价格便宜 但空间数据模型简单，Arc／Info 系列产品价格相对较高但空间数据模型比较 完善且预留外挂数值模型的接口。考虑到水利行业 GIS 需要用到数字地面模 型以及产汇流模型比较复杂，我们选择 Arc／Info 作为空间数据库平台。 对于属性数据库的选择，基于如下三点考虑，我们选择 Sybase 数据库产 品。 ①Sybase 是水利部指定数据库产品，我们的数据库选型应遵从行业标准； ②Sybas 产品包含移动数据库产品，一方面适合用于各现场数据采集工业 控制计算机使用，另一方面因为与主服务器的数据库是同一家厂商产品，数 据导人导出更为方便、高效。 ③Sybase 的数据库产品对数据仓库的支持较为完善，便于我们构建灌区 数据仓库。 4.4.3 分期实施 由于数据库系统是整个灌区信息化系统的软件基础，因此空间数据库和 属性数据库框架和数据字典都必须在第一期完成，部分数据表和数据仓库可 以根据各子系统的分期逐步完成。 4.5 用水管理决策支持系统 随着社会的发展和进步，世界各国的农业灌溉发展已是日新月异，伴随 各种高新技术特别是信息技术的发展，农业灌溉采用信息化管理已是必然趋 势。发达国家已经采用高新技术改造传统的灌溉农业管理模式，使广大灌区 由传统的人工管理向以计算机管理为主体的智能型、决策型的管理模式发展。 37 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 为了适应新形势下，符合知识经济时代的新型灌溉农业模式，水利灌溉 信息化是迫切而且很必要的途径和手段。水利部汪恕诚部长多次提出灌区水 资源优化配置问题“只有也必须采用现代化的手段，应用信息技术、计算机 技术、人工智能等技术，建立水资源实时监控管理系统，实现水资源管理信 息化，才能解决这样复杂的资源配置问题。”“通过现代化的手段，实现水资 源的优化配置，这也是水利现代化的重要标志”。 根据蒙开个灌区业务运行的实际情况及未来发展的趋势需求，灌区将全 面启动防汛、灌溉的业务管理。为了适应发展的形势，满足灌区由传统的人 工测量、调度运行模式转向现代化的自动量测、自动控制、智能调度决策的 新型运行管理模式，现设计一套比较完整的利用现代高新技术支持的灌区优 化运行模式和解决方案，见图 4-7。 此决策系统将实现对水资源进行实时监测、远程控制、优化配置、动态 管理，更好地改善并最终解决灌区历史形成的洪涝灾害、干旱缺水和水环境 恶化等问题，提高水资源的管理水平，实现对水资源的合理开发和利用，做 到水资源总量一定的情况下灌区用水总产出最大，确保各渠系污染得到控制， 真正实现从传统灌溉水利向现代灌溉水利、从工程灌溉水利向资源灌溉水利 和可持续发展的灌溉水利的转变。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 系统管理 运行调度 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-7 用水管理决策支持系统 38 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 4.5.1 运行调度 运行调度是“蒙开个灌区用水管理决策支持系统”的核心部分和执行单 元，它把各部分业务数据采集系统的运行监测数据汇总到灌区调度中心的业 务主机上，在此系统单元中，通过相关的决策程序进行处理，产生相应的业 务运行调度决策指令，再发送给相关的其它程序系统，见图 4-8。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-8 运行调度系统框图 另外，运行调度模式分为全自动闭环系统模式和人工干预半闭环的决策 执行模式。全自动闭环系统采用各项指标额定状态，出现变化则自动执行相 应的调度动作。人工干预半闭环决策执行模式采用在各项指标超出额定状态 时，则先提示报警，供决策层作出运行决策后，再执行相应的调度任务。 其中,防汛调度任务应包括洪水预报和防洪调度两个部分。 ①洪水预报 洪水预报应根据实时水情、雨情及降雨预报过程，完成水库及灌区干渠 的洪水预报。洪水预报还要结合专家经验和流域洪水预报的结果进行综合分 39 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 析和多方会商，提出合理、科学的预报结果。洪水预报的结果应达到下列目 标： ·研制适合灌区的洪水预报方案，提高预报对灌区的适应性。 ·在现有预报模型的基础上，充分借助现代水文预报模型技术， 对有条件的预报断面或站点移植或开发新的适合灌区的洪水预报方案，以增 加方案的可比性。着手研究量化专家经验，全面引入实时校正技术，以提高 预报的精度。 ②防洪调度 防洪调度要结合实时水情、雨情和相关的预报结果，并且征求有关部门 及专家的意见，制定有效的调度方案。防洪调度决策应达到下述目标： ·在预报提供的结果上，建立调度规则库、专家知识库、调度方案集、 历史洪水调度成果库等专门数据库。根据实时水情数据库及预报结果，按照 调度规则和专家经验产生若干套调度方案，再以人机交互方式生成“实时” 调度方案。 ·研究不同调度方案所产生的灾情预估系统，为调度方案的评价和选择 提供依据。 ·必要时考虑水力学方法和数学模型进行洪水演进模拟仿真，为方案评 价与选择提供技术支持。 ·建立完备的信息查询系统，能快速查询各个方案的防洪工程运用参数、 工程运用方案、洪灾分析结果、工程运用的前后水位、流量沿程表现、水库 与滞洪区联合运用的后果等，以提高调度决策时效和绩效。 ③防洪调度逻辑过程 40 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 防洪调度分为四个逻辑过程，即防洪形势分析、调度方案制定、方案评 价和选择以及决策实施。 ·防洪形势分析 水情预报、调度人员根据气象部门的天气形势及趋势，通过实时雨情、 水情系统获得的雨情、水情资料作出洪水预报结果，再检查工程管理部门掌 握的各建筑物的行洪、分洪能力及险工险段情况，对洪水规模、特点及发展 态势作出基本判断，明确防洪主要问题和决策目标。 ·调度方案制定 水情调度人员参照上级防洪部门制定的流域及区域洪水调度方案和专家 经验，以有效运用防洪工程、减少洪灾损失为目标，提吃一个或多个调度方 案。方案应包含渠道、闸坝、湖泊或水库的运用参数、运用前后的水情比较 等。 ·方案评价和选择 管理局及各级防洪指挥领导根据调度人员提出的调度方案，充分考虑工 程的运用过程、洪灾损失、人员迁移等方面的实际情况，对多个方案的安全 性、经济性、可实施性等进行综合评价，作出调度决策。 ·决策实施 灌区管理局将选择的防洪调度方案按规定报批后，下达防洪执行机构执 行。 ④防洪决策的功能 为满足上述要求防洪决策包括五个模块，它们是水情分析、方案生成、 洪灾分析、信息查询和报告生成。 41 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 ·水情分析 具有洪水分析功能，可以根据特征值、洪水预报结果及沿程水位表现等 进行防洪形势分析。 ·方案生成 根据事实水情、工情、洪水预报成果等，用户根据当前的洪水情况和未 来发展情势，拟定多种调度方案进行模拟调度，以人机交互方式生成实时调 度方案。必要时还要进行优化调度，在一定的调度原则下，自动生成多个调 度方案，以实时水情、工情和洪水预报成果进行模拟调度，自动优化后选择 出最优调度方案。 ·洪灾分析 对生成的方案产生的灾情进行初略估计，把洪灾损失减到最小。 ·信息查询 可以查询各个方案防洪工程运用参数、工程运用方案、防洪分析结果、 工程运用前后的水位和流量的沿程表现，水库和滞洪区联合运用的后果等。 ·报告生成 显示、打印各个方案的成果报告。 4.5.2 工程管理 工程管理主要是灌区内各类建筑物（如进水闸、泄洪闸、放水涵等）、各 种渠道（总干、各分干等）的自动监测、统计和维护以及用水管理（采集统 计灌区运行数据作为调度中心决策的依据）等。设计见图 4-9。 42 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 图 4-9 工程管理系统结构图 工程管理中各运行模块设计成把自动采集的业务数据进行汇总统计，以 报表及相关图形（各种曲线、柱状图等描述手法）直观、如实反映工程管理 中的各种运行情况和状态，为灌区管理和决策提供支持服务。而且为其他功 能模块提供数据依据和支持。 4.5.2.1 水工建筑物自动监控系统 灌区主要水工建筑物有“七个中型水库枢纽”、“干渠进水闸及泄洪闸 217 座”、“支渠分水建筑物 176 座”、“提水泵站 12 站”、“排涝泵站 10 站”等。 支渠以下的田间配套工程尚不完善，有待《续建配套工程》规划实施后进一 步完善。 灌区内的水工建筑物，目前完全靠人工手动进行检测与控制，人员劳动强 43 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 度大、工作效率低。灌区水工建筑物自动监控系统可实现对灌区水工建筑物 的自动监测与控制，从而可减轻人员劳动强度、提高工作效率。 系统结构: 灌区水工建筑物自动监控系统的结构框图如图 4-10 所示。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-10 水工建筑物自动监控系统图 注：水库枢纽系指作为灌区水源工程的部分水工建筑物。 系统组成原理： 根据灌区现有状况，灌区水工建筑物自动监控系统拟对渠首枢纽、进水 闸、泄洪闸和放水涵等进行实时监控，系统拟采用典型的主从分布式自动监 测与控制系统，其组成原理框图如图 4-11 所示。 44 、 、 、 、 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 、、、、、、、、 、、、、、、、、、、 、、 、、、、 、、、、、、、、、、 、、 、、、、、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 、、 图 4-11 自动监控系统组成原理图 在该系统中，“现地测控单元”通过“一次仪表”或“传感器”对水工建 筑物的相关参数（水位、闸门开启度等）进行自动采集，采集后的数据由“现 地测控单元”对其进行比较判断后向“现地执行机构”发出执行命令，由“现 地执行机构”按命令对相应的水工建筑物进行控制；同时，“现地测控单元” 还可将数据通过“灌区信息传输与计算机网络系统系统”发送到“调度中心 主服务器”中去， “调度中心主服务器”也可通过“灌区信息传输与计算机网 45 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 络系统系统”向“现地测控单元”发送执行命令，再由“现地测控单元”按 此命令去控制“现地执行机构”对相应的水工建筑物进行控制操作。 该系统应有较完善的抗干扰措施，以确保系统的可靠性。同时，各“现 地执行机构”应设有“手动转换器” ，当系统出现问题时，可以人工手动对相 应的水工建筑物进行控制操作。 系统采集上传到调度中心主服务器中的数据，可由“调度中心主服务器” 存入相应的数据库中，以便于其它系统调用。系统还应留有充裕的扩展接口， 以便于今后的系统扩充。 随着电子技术、计算机技术的不断发展，各种传感器、一次仪表、数据 采集仪和计算机等硬件设备的质量在不断的提高，而其价格则在不断的下降， 很多国产设备在质量方面已达到了国际先进水平，这些都为本系统的实施提 供了良好的硬件基础。在软件方面，工控组态软件技术在自动化领域得到了 很好的应用，国内外有很多软件公司都先后成功开发了多种工控组态软件， 这些软件已在很多领域（包括水利科研）中得到了成功的应用，这些都为本 系统的实施提供了良好的软件基础。 4.5.2.3 地 理 信 息 （ GIS） 和 业 务 仿 真 系 统 灌区管理中所涉及到的众多水工建筑物都具有自然地理坐标，而且与灌 溉有关的水文水情信息、气象信息和农作物分布信息都具有空间属性。传统 的以表格数据为特征的管理系统难以直观表达这些具有空间属性的数据，甚 至根本无法表达此类数据。而地理信息系统（GIS）以数字电子地图和空间数 据库为基础，可以方便地把各种属性数据叠加到电子地图上，从而很好地适 46 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 应了管理空间相关数据的需要。 通过建立灌区 GIS，可以把灌区的基本状况和各种灌溉业务数据整合到电 子地图上，通过基于地图的查询，可及时、准确、直观地把握灌区业务现状。 以灌区业务数据采集子系统收集并保存在数据库中的各种水情、雨情数 据为基础，借助地理信息系统的数据可视化能力，可以重现某些水文过程。 以灌区地理信息系统为依托，通过引入矢量模型、栅格模型和与本地区 类似的产汇流模型可以进行各种空间分析和仿真计算，并将分析或计算结果 在电子地图上以渲染、专题图、等值线图、流程线图等方式显示出来，甚至 重现某些水文过程。 从功能上看，灌区 GIS 和业务仿真系统的组成如图 4-12 所示： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、、 、、 、 、、 、 、、 、、 、、 、 、、 、 、 、 、 、 、 、、 、、 、、 、 、 、、 、 、、 、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-12 灌区 GIS 和业务仿真系统框图 地图要素维护: 此功能模块负责维护灌区电子地图的地图要素，使其始终反映灌区自然 地理、人文地理和水工建筑物的现状。 47 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 属性数据维护: 此功能模块负责对地图相关的灌区自然地物和人文地物的基本信息进行 维护。 基于地图的查询: 通过互相关联的灌区电子地图、灌区基本信息和业务数据库，查询与指 定与地物相关的各种信息（如水工建筑物信息、某监测点的水文水情数据 等）。 可视化分析: 通过对地图关联业务数据的分组、统计等分析计算操作，在地图上以颜 色渲染、等值线图等方式呈现出来， 业务仿真系统: 在灌区电子地图、灌区业务数据库和仿真模型库的支撑下，提供渠系状 态仿真、灌溉调度仿真、洪水调度仿真等功能，同时，通过仿真数据管理模 块对各种不同水文、水利模型的各种参数和相关信息进行维护管理。如图 4-13 所示： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-13 灌区业务仿真系统框图 48 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 按照灌区管理现代化系统的总体规划，灌区 GIS 和业务仿真系统将分两 期进行，第一期完成数字化地图的准备，搭建灌区 GIS，并将已经成熟的仿真 模型与灌区 GIS 进行挂接；第二期进一步增强灌区 GIS 的功能，完善已有的 模型，引入更多的仿真模型。 4.5.2.4 工 程 维 护 管 理 系 统 灌区内工程设施形式多样，分布面广。在复杂条件下运行，不可避免地 会遭到不同程度的损坏。因此，必须经常、定期、有计划、有次序地进行养 护维修。 灌区工程维护的基本内容: 根据灌区工程设施的不同功能，其工程维护内容如下： ①堤防工程的维修养护。对堤身的内部隐患（如内部裂缝、暗沟、蚁穴 等）进行排查并消除；对坝坡冲刷进行检查并进行护坡；对堤基渗漏进行有 效处理。 ②灌排渠（沟）的维修养护。制定检查制度，定期或不定期地对灌排渠 （沟）进行检查观测，对渠（沟）的“冲、淤、渗、裂”进行处理。 ③水工建筑物的维修养护。主要是对水工建筑物的完整性、安全性（如 裂缝、漏水、沉陷、上下游冲刷程度等）进行观测与处理；建筑物的防腐、 防蚀设施检测与处理；活动部件灵敏度进行检测与维护。 ④电力、通讯交通设施的养护。 工程维护的基本现状: 蒙开个灌区现行的工程维护形式为“管理人员平时养护十专业队伍维 49 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 修” 。多年的运行中，基本保证了灌区工程的正常运行。但这种形式的弊端是： 由于管理人员和养护人员职责不清，需要较多的管理人员；又由于灌区维护 任务量的不确定性，加上机制不活，导致负责工程维修的水利管理所（处） 一直在低水平上运行。 由于受经济状况、技术水平和施工方式等因素制约，加之工程老化，目 前本灌区工程中险工险段较多。针对工程状况，管理所（处）现有专业维护 队伍、设备和设施。一般的维护程序是加强巡查，发现小的问题，及时处理； 冬季停水后，结合岁修组织工程人员集中进行全面检查，对险要工程、渗漏 严重工程和危及工程安全运行的重点工程进行重点检查，发现隐患，及时研 究处理方案、上报并组织专业队伍维修。 工程维护系统建设: 灌区管理现代化对工程维护系统提出了更高更新的要求。一方面灌区实 现信息化、自动化后，需要的管理人员将大大减少，原来由管理人员负责的 一般养护任务，都将需要由专业的队伍来完成。另一方面，要求灌区水利管 理所（处）实行自负盈亏，自主经营，自我发展壮大。因此，灌区工程维护 系统，应本着“精干主体，剥离辅助”和“高效、创新”的原则，实行管理 人员和维修养护人员分离。在现有灌区管理所（处）的基础上，成立一支服 务灌区、面向市场的工程维护公司。在全面负责灌区工程维修养护的同时， 积极参与市场竞争，发展状大自身。 灌区管理信息化对其工程维护的设备、手段、方法都提出了更高的要求。 在灌区管理信息化实施的同时，引进先进的技术和设备，对闸、坝、涵进行 全面自动监控；对渠堤安全采用应变仪等仪器进行重点检查；由传感器自动 50 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 采集的数据将通过信息传输系统进入控制中心，由中心计算机分析、统计、 汇总并生成各种图表后进入决策系统，以便正常维护和决策处理。 4.5.2.5 工 程 环 境 管 理 系 统 灌区工程管理范围是指按堤防、沟渠及主要建筑物等覆盖范围划出的一 定区域。其目的是为保证工程的安全、正常运行和管理，加固维修以及美化 环境等。灌区工程管理范围的环境管理内容主要有水土资源管理和灌区环境 管理。它也是灌区管理信息化系统的一个重要组成部分。 蒙开个灌区现状水利工程控制耕地面积为 49.65 万亩。灌区内堤防、沟渠 线路长，各种水工建筑物星罗棋布。由于量大、面广、点多，目前灌区工程 管理范围的环境管理比较粗放，尚未作为一个管理内容纳入正常的管理渠道。 为适应灌区管理信息化的要求，必须加强这方面的工作。 水土资源管理: 蒙开个灌区水土资源丰富，但分散在工程周围，分布特点以线为主，和 少量的点分布。水土资源管理业务包括资源的开发、利用和保护治理等。信 息化系统应依托先进的设备技术和制度，实现水质、水土流失等信息的监测、 预报自动化，集成先进技术，实现决策优化。 环境保护管理: 灌区的环境管理包括自然、人文和工程环境的开发、利用、保护和治理 等。在开发利用方面，本灌区所处的大环境系统条件优越。灌区所在地蒙自 县是享有盛誉的石榴之乡，蒙自过桥米线早已名闻遐迩；锡都个旧是世界第 二大锡矿，已经有十分悠久的开发历史，积累了丰富的锡矿开采与冶炼技术； 51 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 开远市乃我省滇南重镇，是我省重要的化工基地。灌区内分布有中型水库三 座（长桥海、大屯海、三角海），河网密集，这些水面对灌区气候的调节起到 了非常重要的作用。本灌区可充分利用周边的环境资源积极开发旅游业；充 分利用现代化系统对灌区内的点、面污染源和水土环境实施有效的监测、保 护；在本工程环境的美化、绿化、净化方面，要从自然、人文、工程、环境 角度全方位管理，美化自身的自然环境，人文环境和工程环境。创建文明队 伍、营造现代工程环境。 4.5.3 经营管理 经营管理是灌区运行财务环节的一部分，其中的水费征收管理（含城镇 用水水费、农业水费等）及相关的综合经营管理，经过信息化改造将更加规 范化。表现在水费的经营管理全部微机化，各种经营财务报表均能规范、系 统的进行归类管理。具体设计见图 4-14。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-14 经营管理系统框图 以上功能模块特别是水费管理系统，要同灌区相关单位相联接，实现统 一结算，统一管理。达到公平、公正计量收费的目的。 52 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 4.5.4 系统管理 系统管理是相对本决策系统而言，是对该系统的各项考核、统计、管理 指标进行统一的编码注册，并使其在管理中协调一致。另外，还定义管理运 行中各项业务额定指标参数，为系统运行提供基础数据支持服务。具体设计 见图 4-15。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-15 系统管理组成框图 权限管理是保障整个系统运行的基础，系统保证对使用人员的权限认定， 使用特殊密码加密算法，并能使操作者本人修改自己的密码，以提高系统的 安全使用效果。 综上所述，蒙开个灌区用水管理决策支持系统是结合灌区自身的运行实 际，在灌区通信与信息转输系统，灌区业务数据自动采集与处理系统，灌区 水工建筑物自动监控系统等系统的配合下，对灌区的水资源、土地资源进行 智能统计与处理，并结合灌区的运行模式，达到优化配置灌区资源，客观周 密调度决策的设计目的。 4.6 灌区办公自动化系统 蒙开个灌区的办公业务目前是传统的手工模式，单位、部门间协作、资 料传输全部是人工协调，纸质文档传阅，虽然现有办公模式能正常维持运转， 53 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 但办公效率不高。随着网络技术，特别是 Internet 技术的发展，使现代化协同 办公成为现实。以单位办公业务信息交流、共享为基础的办公自动化系统， 正广泛的得到应用，其提高工作效率、增强交流协作和决策支持的巨大作用 正日益显现，它已成为蒙开个灌区管理信息化所必须的条件。 根据灌区的具体业务情况进行分析归类，我们总体采用了目前国际上流 行的“工作流”技术，应用成熟通用的办公群件平台“ LOTUS DOMINO” ， 在该平台上开发设计出适合蒙开个灌区实际的办公业务系统（特别是防汛、 灌溉管理会商系统） 使灌区能从传统的办公模式平滑无缝地过渡到以计算 机为办公平台的应用中去。其总体业务设计如图 4-16。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-16 办公自动化系统框图 4.6.1 业务办公管理 业务办公管理主要是为灌区管理局调度中心进行防汛、灌溉业务服务的 系统，其具体设计见图 4-17。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-17 业务办公管理系统框图 54 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 4.6.2 公文管理 公文管理主要实现公文管理电子化，解决传统公文处理缓慢、信息不及 时，处理不同步等问题。设计见图 4-18。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、、 、 图 4-18 公文管理系统框图 4.6.3 公共信息管理 公共信息包括单位资料文件档案、公告通知、在线讨论帮助等，以供单 位工作人员利用其进行档案的调阅、业务通知、在线交流等。设计见图 4-19。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-19 公共信息管理系统框图 4.6.4 个人办公管理 个人办公系统模块涵盖单位工作人员起草公文、发送邮件。个人事务处 理等日常工作。其设计见图 4-20。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 55 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 图 4-20 个人办公管理系统框图 4.6.5 综合应用 综合应用是办公自动化系统的管理模块，其单元功能包含会议管理、系 统配置、车辆管理等。其设计见图 4-21。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-21 综合运用框图 系统配置是单位的公文格式、组织机构注册等相应功能的实施模块；日 程安排是管理单位的事务安排计划公布给所有单位工作人员的功能模块。 在应用办公自动化系统中，要考虑应用系统的分布设置，把灌区的各个 单位全部纳入到管理局的办公自动化系统中来，其布局见图 4-22。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ... ... ... 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-22 办公自动化系统分布图 56 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 4.7 基础设施建设 为达到信息系统建设的目的，必须对相应的基础设施进行改造和建设。 基础设施分为二个大内容，一是线路、机电及金属结构等，包括启闭机、电 机、闸门、涵管、设备基础等设施，与信息系统所规划的设备相配套；二是 量水等基础设施，主要以土建工程为主，包括测流标准渠段的配套、控制室 土建、信息中心及分中心楼、水位测井、闸槽改造、启闭房及观测房土建等， 也与信息系统所规划的站点及设备相配套。 基础设施的建设，一方面是为信息系统配套，另一方面也是灌区工程及 管理设施改造等“硬件”建设的需要。只有软、硬结合，才能使信息系统正 常运行，发挥最大的效率。 57 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第五章 施工组织与进度安排 5.1 施工组织 本项工程是蒙开个灌区水利现代化建设的关键工程之一，也是云南省灌 区水利现代化建设的重要示范性工程，覆盖范围广、结构复杂、涉及专业多、 影响面大。为了搞好工程建设，在云南省水利厅的指导下，蒙开个灌区工程 管理局成立信息化工程建设领导小组，由厅领导、工程管理局及地方政府部 门领导等有关部门及专家组成，负责指导、协调工程建设，并请水利部相关 部门的领导和专家进行技术指导。在工程建设小组的领导下，工程管理局作 为工程建设单位，具体负责工程实施管理，承担建设工程的质量、造价控制 等责任。 5.2 进度安排 一期项目建设拟在 2005 底完工，整个工期分为三个阶段：重点建设期 （2003 年）、系统建设期（2004 年）、扫尾调试期（2005 年）。 项目硬件工程分为四部分:计算机网络工程、通讯网络工程、信息点系统 工程和基础土建工程。具体实施计划见表 5-1。 58 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 表 5-1 蒙开个灌区信息化系统工程实施进度表。 2003 年 2004 年 2005 年 准 设计报告 调研 备 系统建设准备 量水标准断面建 土 设 建 公用电话网架设 工 典型灌溉区农作 物需水信息点基 程 础设施 基础土建 信 闸门监控信息点 雨情信息点 息 农作物需水信息 点 点 工 水质信息点 水情信息点 程 工情信息点 视频监测信息点 计 算 机 中心计算机设备 网 系统软件 络 软件开发 工 程 系统调试 工 程 验 收 验收报告 59 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第六章 工程管理 5.1 建设准则 灌区信息化建设是一项复杂的系统工程，要按照“科学规划，分步实施、 因地制宜、高效可靠”的原则进行。具体建设过程中要结合灌区实际情况， 充分利用现有资源，采用成熟技术和产品，使信息系统具有良好的开放性， 兼容性和可扩展性。在分步实施过程中，遵循边建设边发挥效益的原则，并 适时进行阶段目标检查、控制和评价，确保建设质量，按期完成建设目标。 5.2 建设管理 工程建设按水利基本建设项目实施管理，严格按基本建设程序执行。搞 好工程初步设计和分项招标设计，按规定要求报批。实行招投标制和监理制， 分别按《云南省水利工程施工招投标实施办法》和《云南省水利工程建设监 理实施细则》等规定执行。工程的质量管理和监督，按国家和水利部颁布的 质量监督和规程执行。由省水利厅组织验收。工程运行后，分期进行系统后 评概，以总结经验、完善系统。 5.3 运行管理 5.3.1 管理机构 根据先进灌区的成功经验，结合本灌区的实际情况，实行“统一管理、 分级负责，专管与群管相结合及用水户参与管理”的管理体制。拟对灌区现 有管理机构进行调整，成立蒙开个灌区管理局，下设灌区管理处以及各受益 60 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 县（区）管理所。管理局为灌区管理的最高权力机构，对灌区建设、发展、 防汛抗旱、水资源调配、水费收缴、财务预决算等重大事项进行研究和决策， 代表国有工程管理组织对工程总体行使管理权。管理局由政府分管领导、农 委、水电局、灌区管理处和用水户协会代表组成。为加大用水户民主监督和 参与管理的力度，在基层成立“用水户协会”组织。用水产协会与其上级管 理部门之间不仅是业务隶属关系，而且还是供求关系，既体现了专管组织的 主导地位，又增强了用水户的民主监督力度和管理参与意识，做到专管与群 管的有机结合。 5.3.2 管理办法 在明确灌区的经营自主权后，实现灌区由单一的工程管理向经营管理的 转变，建立新型生产经营型管理模式。在灌区管理局指导下组建灌区管理处， 各受益县（区）组建管理所，在基层建立用水户协会。管理局实行事业单位 企业化管理，负责灌区的建设管理及工程的使用和维护。拥有生产经营、配 水、收费、收益分配等依法赋予的各项权利，实行经营管理责任制，承担资 产保值、增值任务。按照“产权清晰，责、权、利明确，政企分开，科学管 理”的现代企业制度，推行供需双方直接见面，实施用水户直接参与管理， 努力实现水商品的市场化、货币化，符合市场经济发展的客观要求，从而使 灌区步入“自主经营、自负盈亏、自我约束、自我发展”的良性运行机制和 可持续发展的轨道。 根据系统的特点，参照行业有关管理规定，建立健全各项管理规范、技 术规定、规章制度、计划；配置包括水利通讯、信息系统工程、计算机等专 业人员进行系统维护；建立考核制度，对系统各类运行维护人员分期分批进 61 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 行技术培训，由管理局组织专家系统编制教材，对管理人员进行上岗前培训， 合格者方可上岗，对已上岗人员也应根据实际需要进行再培训和技术更新。 信息系统分步投入运行后，长期发挥效益才是关键。为此，建议灌区管 理局成立信息化建设办公室，由其收集整个灌区信息系统的工作状况，并提 出需求，具体的建设及维护工作由专业公司完成，并签订相应的建设及维护 合同，实现建设及维护的市场化，使灌区信息系统工程始终处于良性运行状 态。 62 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第七章 环境影响评价 7.1 灌区现行环境概况 目前，灌区部分农田过度灌溉导致水资源污染是造成河湖富营养化的主 要原因。据长桥海污染源分析，农用化肥、农药等污染约占 67％。本规划实 施后，可对水环境作出重大贡献。本灌区目前农田灌溉处于放任自流状态， 串灌、漫灌，导致水、土、肥流失，一方面造成水资源浪费，作物减产；另 一方面也导致化肥过量使用，流入河流、湖泊，造成水资源污染。另外，灌 区肥力大量流失，耕地冷浸田或贫脊化相当严重，不仅污染河流，而且耕地 产出量也很低。概括起来有以下几个方面的突出问题： 一是灌区渠线布设不合理，绝大部分渠段为傍山开挖，弯道多，不安全 的因素多。加上原有排水、泻洪设施不配套，不但水土流失现象仍然存在， 而且雨洪极易造成渠水陡涨陡落现象，稍有不慎，就会导致渠水漫堤的事故 发生。同时，滑坡、崩塌现象也难于避免。无疑增加了管理工作的难度，给 环境带来负面影响。 二是部分输水渠道及建筑物的输水损失仍然严重，造成沿渠两岸低洼农 田成为冷浸田。地下水位升高、土壤潜育化及次生潜育化现象的加剧，给农 业生产带来较大的负面影响，制约着农业生产的持续发展。 三是灌区水管理计控设施、监测设施、通信设施等管理手段，距现代灌 区水管理的要求差距甚大，使灌区计划供（用）水工作难以向深度发展。导 致干旱年份上游大水漫灌、中游堵渠抢水、下游无水灌溉的现象仍然存在。 不仅上游大水漫灌对环境产生负面影响，尾灌区由供需矛盾引起的水事纠纷 63 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 影响着社会的安定。 四是灌区绝大多数农田仍未摆脱中国传统耕作与灌溉模式，田间灌排设 施既不配套，又不标准，串灌串排现象严重，造成跑水跑肥以及因田间地下 水位升高而导致农田土壤潜育化及次生潜育化现象的加剧，对环境将产生负 面影响。 五是由于缺乏现代管理手段和有效的管理措施，沿线部分村民向输水渠 道倾倒垃圾、污物或抛入动物尸体的现象时有发生，导致水资源污染等。 灌区现行的环境问题，需通过灌区续建配套节水改造项目、灌区水管理 信息化系统建设等项目的实施，才能陆续予以克服。 7.2 建后环境影响分析与结论 建设灌区信息化系统的目的在于通过提高工程标准、完善灌区配套等途 径来提高管理手段，是克服灌区现行环境问题的主要措施之一。无疑地，灌 区水管理信息化系统的建立，对克服灌区工程对现有环境的负面影响将发挥 积极的作用，体现在以下几个方面： （1）灌区信息化系统的建成应用，由于能实时掌握水情、雨情状况，为 灌区工程的正常运行提供了第一手资料。众所周知，水位的陡涨陡落、超标 准的冒险运行都将对渠堤工程造成负面影响，尤其是渠堤不允许有溢水现象 发生，一旦出现渠（库）水溢堤的现象，将会导致溃堤（坝）事故，造成的 后果是不堪设想的。在信息技术不发达的年代，调度人员、水管理人员控制 灌区工程的正常运行比较困难。应用信息系统以后，由于能实时掌握灌区各 控制断面的水位变化状况以及各测站的降雨过程，为调度人员的安全调度提 64 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 供了依据，有利于灌区工程的防汛保安，能有效地防止因运行不当而导致溃 堤等影响区内自然环境、生态环境及社会安定的恶性事件的发生。 （2）灌区信息化系统的建成应用，能实时掌握灌区工程的运行状况，为 确保灌区工程效益的发挥创造了条件。可从三个方面进行分析：一是通过信 息化技术的应用，能及时掌握工程的病变状况，为制定并实施维修、治理方 案提供依据。提前预防、治理的结果，可以避免或减少因工程隐患而导致渠 道停水抢修现象的发生；二是通过信息化技术的应用，能及时发现工程的异 常现象，从而采取切实措施防止灌区工程突发性事件的发生；三是通过信息 化技术的应用，能较好地收集灌区重要建筑物的运行数据，掌握其运行状况， 为制定建筑物的维修养护计划提供依据。这三个方面的共同结果，均是提高 灌区工程正常运行的保证率，减少灌区工程停水抢修的机率，确保灌区工程 效益的发挥，这对于提高灌区工程社会环境效益将起到积极的作用。 （3）灌区信息化系统的建成应用，对及时掌握农作物的需水状况、适时 适量地满足其灌溉要求提供了条件。造成自流灌区部分农田潜盲化及次生潜 盲化现象的加剧的原因除了渠堤渗漏、田间入渗所致以外，与盲目、超量灌 溉的结果是分不开的。信息化技术应用后，选择有代表性的农田作为典型灌 溉区，对农作物的需水要求进行实时的信息采集，灌区水管理人员根据农作 物的需水要求进行适时适量的灌溉，能够避免盲目地、超量灌溉的现象，有 利于降低地下水位、减轻农田土壤潜育化及次生潜育化现象，对生态环境和 社会环境都将产生有利的影响。 （4）灌区信息化系统的建立应用，能及时了解灌区的水质状况，这对于 防止水资源污染，为灌区用户提供优质、可靠的水源产生积极的影响。水资 65 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 源污染是现代社会的一大公害，不但对人类的健康造成危害，而且对水生生 物的环境带来严重的负面影响。对水资源的污染既有周期性的，也有突发性 的；既有客观存在的，也有人为的。因此，水质的变化状况是动态的。在用 人工方法监测水环境的条件下，是无法按照动态的要求完成监测任务。只有 应用现代信息技术，才能按照要求及时掌握灌区的水质状况，并采取针对性 的预防措施，以确保水质标准。这对生态环境和社会环境都有着理想的正面 影响。 （5）灌区信息化系统的建成应用，对于提高灌区工程社会环境效益有着 积极的影响。要实现灌区水资源优化配置、优化调度、优化利民的水管理目 标，需要应用系统工程学理论。而系统工程技术也只有在情况非常清楚的情 况下才能确定其最优方案。显而易见，要实现优化的水管理目标，灌区管理 人员必须要及时掌握灌区水资源状况、工程运行状况、气象状况、农作物需 水状况、各用户对水资源的需求状况等基本资料。这在人工管理手段的条件 下是无法做到的，只有应用现代信息技术才能满足这一管理条件。水资源优 化配置、优化调度、优化利用的结果，不仅提高灌区工程的社会效益，而且 提高水管单位的内部经济效益。可见，灌区水管理信息化系统的应用，对区 内社会环境的正面影响是可观的。 （6）灌区信息化系统的建成应用，为促进管理人员和管理水平的全面提 高创造了条件。由于信息系统是人类的现代科学技术，包括通信技术、传感 技术、网络技术、控制技术、软件技术等多学科技术。信息技术在灌区水管 理工作中的应用，是信息技术与水管理技术有机结合的体现。如果没有相应 业务技术素质的管理人员，是难以适应现代灌区管理的要求，这就为灌区水 66 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 管理人员钻研业务技术增加了压力。随着灌区改革的深入，竞争机制的引进， 新技术的应用，水管理人员的素质将会得到全面的提高。在管理人员素质提 高的情况下，灌区水管理水平也会相应地提高。可以说，在灌区管理水平提 高以后，对灌区社会环境、自然环境、生态环境都将产生有利的影响。 从上面的分析可知，蒙开个灌区信息化系统的建成应用，对灌区内的环 境影响有利无弊，将给灌区的社会环境、自然环境、生态环境带来理想的正 面影响。 67 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第八章 投资概算 8.1 工程内容 工程内容即为前述蒙开个灌区信息化系统建设(2005 年)的规划内容，具 体包括：信息点建设工程、计算机网络建设工程，通讯网络建设工程及其配 套的基础土建工程。 信息点工程包括：水情、工情、雨量、农作物生长需水及水质采集点共 计 29 个,闸门状况及渡槽状况监测点 21 个,闸门控制点 2 个。 计算机网络工程包括：1 个中心,6 个分中心及其基础软件系统的配置和 信息管理应用软件的研制开发。 通讯网络工程包括：超短波通信系统的建设改造，主要是个旧大连花山 通信系统的改造和 1 个中继站建立，视频监测点与中心之间宽带无线数据通 讯 GPRS/CDMA 系统的建立。 基础土建工程包含测流标准渠段的配套、控制室土建、信息中心及分中 心楼、水位测井、闸槽改造、启闭房及观测房土建等，也与信息系统所规划 的站点及设备相配套。 信息点建设工程中实际包含了终端计算机及其应用软件的建设及通信装 置的建设。投资概算时这部分不再分别划入计算机网络工程与通讯网络工程 中，而是作为信息点建设工程的一部分。 8.2 概算依据 蒙开个灌区水管理信息化系统建设规划的投资额，是根据本报告第 4 章 68 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 信息化系统建设实施内容，并依据如下文本进行概算： （1）水利电力部（86）《水利水电建筑工程预算定额》。 （2）水利部（94）《水利水电建筑工程补充预算定额》。 （3）水利部、能源部（91）《水利水电工程施工机械台班费定额》 。 （4）规划阶段设计文件、图纸及工程量。 由于本工程不同于一般水利工程，其系统工程的分项投资只能参考有关 专项规划设计或已建、在建水利工程自动化控制系统项目的典型设计，进行 类比概算，概算编制的价格水平年为 2002 年。 8.3 概算编制结果 根据上述的概算依据和方法，经计算，实施蒙开个灌区信息化系统建设 的规划内容，共需总投资（静态）1527.2 万元，其中直接费用 1440.75 万元， 基本预备费 86.45 万元。 蒙开个灌区信息化系统建设投资总概算表 表 7-1 编号 一 二 三 3.1 3.2 四 一至四项合计 五 六 一至六项合计 基本预备费 静态总投资 项 信息点工程 通讯网络工程 计算机网络工程 调度中心网络 软件费用 土建工程 目 临时工程费（1309.77×5%） 其它费用（1309.77×5%） （1440.75×6%） 单 位 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 数 量 161.35 61.67 516.95 309.05 207.90 569.80 1309.77 65.49 65.49 1440.75 86.45 1527.2 69 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 蒙开个灌区调度中心（蒙自）网络投资估算表 表 7-2 数量 单价(元) 合计(元) 主服务器 1 60000 60000 备用服务器 1 25000 25000 数据库服务器 1 25000 25000 WEB 服务器 1 25000 25000 MAIL 服务器 1 25000 25000 工作站 30 8000 240000 交换机 1 17800 17800 交换机 6 6000 36000 打印服务器 1 15000 15000 打印机 20 2500 50000 绘图仪 1 80000 80000 UPS 电源 3 58000 174000 磁盘阵列柜 1 178000 178000 路由器 1 32000 32000 路由器 1 20000 20000 防火墙 1 85000 85000 调制解调器 8 700 5600 病毒防火墙 1 76800 76800 数码摄相机 1 18000 18000 防汛指挥屏 1 1580000 1580000 视频编辑设备 1 168000 168000 网络布线及其设施 258 560 144480 MOSCAD 前置通 信计算机 1 9800 9800 备 注 系统所有信息点总 计 258 点 调度中心网络费用合计 309.05 万元 70 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 蒙开个灌区计算机网络软件投资估算表 表 7-4 项 目 数量 单价(万元) 合计(万元) 网络操作系统 5套 1.2 6.0 微机操作系统 30 套 0.2 6.0 MOSCAD 计算机工 业组态软件 1套 5.4 5.4 数据库管理系统 7套 2.5 17.5 GIS 系统软件 1套 20.0 20.0 无线图像数据传输 开发软件 1套 3.0 3.0 开发工具软件 1套 20.0 20.0 总体设计 20.0 综合数据库 55.0 水情预报系统 15.0 办公自动化系统 20.0 工程管理系统 15.0 经营管理系统 5.0 软件费用合计 207.9 万元 蒙开个灌区通讯网络工程投资估算表 表 7-5 项 数量 单价(万元) 合计(万元) 一、 中心 1个 16.07 16.07 1 超短波通信系统 1套 14.0 14.0 2 无线图像数据传输系 统（GP/CDMA） 1套 2.0 2.0 3 公共电话网系统 有线 modem 2个 0.07 0.14 二 、中继站 2个 7.95 15.9 1 进口数传电台 2 1.00 1.00 2 太阳能电池板 1 0.80 0.80 3 充电控制器 1 0.25 0.25 4 蓄电池 1 0.80 0.80 5 天线、馈线 1 0.20 0.20 6 双工器 1 0.20 0.20 7 同轴避雷器 1 0.20 0.20 8铁 1 4.50 4.50 塔 目 备 注 71 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 三 信息点 2个 14.85 29.7 1 超短波通信系统 1套 8.95 8.95 2 进口数传电台 1台 1.0 1.0 3 太阳能电池板 1套 0.25 0.25 4 充电控制器 1台 0.8 0.8 5 蓄电池 1台 0.2 0.2 6 UPS 电源 1台 0.48 0.48 8 全向天线、馈线 1套 0.2 0.2 9 双工器 1个 0.2 0.2 10 同轴避雷器 1台 0.2 0.2 11 铁塔 1座 2.5 2.5 2个 0.07 0.14 12 公 共 电 话 网 系 统 moden 通讯网络工程费用合计 61.67 万元 蒙开个灌区信息化建设土建工程费用估算表 表 7-6 项 目 数量 单价（万元） 合计（万元） 569.8 中心楼建设及其他 备 注 569.8 工程费用合计 569.8 万元 标准单孔闸门控制信息点费用 表 7-7 名称及规格 单位 数 量 单价(元) 复价(元) 1 闸位计 个 1 4500 4500 2 水位计 个 2 3800 7600 3 监控终端 PLC 个 1 30000 30000 4 电源及保护装置 套 1 21500 21500 5 电缆 km 2 2500 5000 6 起闭机 台 1 65000 65000 7 控制台 座 1 6000 6000 8 闸门监控软件 套 1 10000 10000 9 推流软件 套 1 10000 10000 62 孔闸门控制信息点设备费用合计 989.52 万元 72 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第九章 资金筹措 蒙开个灌区主要担负着农田灌排和防洪除涝等公益性任务，而本工程是 蒙开个灌区现代化建设的基础设施，也是云南省大型灌区进行水资源管理与 灌区管理体制改革，实现灌区持续发展的技术示范工程。根据《关于开展大 型灌区信息化建设试点工作的通知》，建设资金即试点经费以地方自筹为主， 中央在大型灌区续建配套节水改造项目中适当给予扶持。 根据上述的估算，蒙开个灌区信息化建设本阶段共需总投资 1527.2 万元 （其中调度中心办公楼建设 569.8 万元由地方自筹）。根据水利部司局文件农 水灌〔2002〕15 号文件，灌区信息化建设试点经费以地方自筹为主，中央在 大型灌区续建配套项目中适当给予扶持。年度灌区信息化建设资金不超过灌 区续建配套节水改造年度投资规模的 15％。 73 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 第十章 经济评价 经济评价应包国民经济评价和财务评价两部分，考虑到本项工程财务收 入依附于整个灌区工程，很难加以分割，所以只进行国民经济评价而未作财 务评价。 蒙开个大型灌区信息化建设是一个系统工程，只有站在全局的高度才可 以做经济评价，所以本阶段（2003~2005）不便做出相应的经济评价，为不失 报告的完整性，以下仍然沿用规划阶段的评价依据。 10.1 国民经济评价 10.1.1 效益分析方法和内容 蒙开个灌区信息化系统建成后，不仅可以大大提高灌区现代化管理水平， 而且可以通过优化调度、准确合理地分配流量，彻底改变渠道沿线漫灌的浪 费水现象，可以大大改善灌区的灌溉条件，效益十分显著。因此，灌区信息 化系统应用后所获得的效益属增量效益，增量效益的测算可采取比较法及反 推法，即应用信息化系统后的灌区工程效益，与现行管理手段条件下的灌区 工程效益之比，便可得出增量效益；应用信息化系统后灌区工程事故的机率 减少，用减少的损失来反推增量效益。根据蒙开个灌区信息化系统建设规划 实施后的主要效果，效益测算的内容包括：信息化系统的应用，提高灌区工 程安全运行保证率所获得的效益；信息化系统的应用，提高灌区水资源优化 配置、优化调度、优化利用程度获得的效益；信息化系统的应用，提高灌区 防汛抗旱效果获得的效益等测算内容。 74 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 10.1.2 效益分析结果 根据上述效益的测算方法和测算内容，现对蒙开个灌区信息化系统建设 规划实施后的效益分别进行测算。 （1）灌区信息化系统的应用，提高灌区工程安全运行保证率获得的增量效益 测算。 从前面的陈述已知，灌区信息化系统的应用，由于能及时掌握水情、雨 情及工情状况，为确保工程的正常运行创造了条件，从而提高了灌区工程安 全运行的保证率，如果用避免溃堤等工程事故挽救的损失来反推增量效益， 其数值显然是很大的。因此，按比较保守的分析来测算增量效益是完全可以 接受的。根据本灌区多年来的运行实践，应用现代管理手段后干渠年均减少 3 天停水抢修时间是比较恰当的。按全灌区总干渠首正常输流 38m3/s 计算，年 均增加供水量 985 万 m3。按照蒙开个灌区范围内综合单方水效益 0.6 元计算， 获得的社会效益增量值 592 万元。 （2）信息化系统的应用，提高灌区防汛抗旱效果获得的增量效益测算 关于信息化系统应用以后，提高灌区防汛抗旱效果带来的增量效益，体 现在两个方面：一是减少洪灾导致尾灌区工程受损的增量效益。由于在提高 灌区工程安全运行保证率的增量效益中考虑了这方面的因素，在这里就不再 考虑了；二是提高抗旱效果减少灌区水稻缺水损失所获得的增量效益。本灌 区现有约 15 万亩为尾灌区农田，在每年供需矛盾突出的旱期用水比较紧张， 很难满足适时适量的灌溉要求。灌区信息化系统应用后，由于提高了抗旱的 效果，对适时适量地满足尾灌区农田的灌溉要求将迈进一大步，按每亩农田 减少 25.5kg 产量损失，年均减少 383 万 kg 的产量损失，按蒙开个灌区稻谷影 75 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 子单价 1.00 元/kg 计算，测算年均增量效益值 383 万元。 （3）信息化系统的应用，提高灌区水资源优化配置、优化调度、优化利用程 度获得的增量效益测算 由于本灌区的水资源是坚持以灌溉为主，在满足农田灌溉的前提下，再 进行综合利用的原则，因此，水资源优化配置、优化调度、优化利用的结果， 可以增加城市环境用水。据测算，信息化系统建成后，可年增加城市环境用 水 933 万 m3（按 4 个流量，年供 270 天计）。按环境用水价格 0.03 元/ m3（该 价格低于农业用水价格）计算，测算年均增量效益值 28 万元。 （4）信息化系统的应用，实时监测灌区水环境获得的增量效益测算 应用现代技术实时监测灌区水环境的结果，为治理污染源、向用户提供 优质的符合标准的水源创造了条件，不但有利于人民的身体健康，而且增加 用户对供水单位的信任程度。在有利于人民身体健康方面难以用数值表达,且 不去考虑这方面的增量效益。在水质标准提高、用户信任程度增加的情况下， 加上灌区续建配套、节水改造方面的工程措施，通过现有用户增容以及新增 用户两条途径，年增加工业和生活用水量各 200 万 m3 是完全可能的，按现行 供水价格（工业供水为 0.15 元/ m3、生活供水为 0.10 元/ m3）测算其年均增量 效益值为 50 万元。 根据上面的分析、测算，蒙开个灌区信息化系统建设规划内容全部实施 后，年获得的增量效益值为 1053 万元。 10.1.3 费用计算 为了合理论证灌区信息化系统建设在宏观上的可行性，我们在比较符合 76 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 客观实际的投资估算、效益测算的基础上，根据中华人民共和国行业标准《水 利建设项目经济评价规范》（SL72—94）“改、扩建水利建设项目经济评价” 的规定，对规划的建设项目进行国民经济评价。灌区水管理信息化系统建设， 是在现有灌区工程规模、管理手段、管理水平的基础上进行的，因此，所进 行的国民经济评价，系针对项目实施的增量费用和增量效益而言的。 1、基本资料 根据前面估算的投资和测算的效益值计算得出如下基本资料数据。 (1)年运行费 基础工程年运行费系指维持工程正常运行每年所需支付的费用。包括工 程维护费、管理人员工资福利、燃料费及动力费等。参照有关规定，本阶段 计算运行各项费用按项目投资形成的固定资产计取费率分别为：工程维修费 取 1.5%，燃料材料及动力费取 0.2%，管理费取 0.5%，其它费用取 0.3%。由 于灌区现有管理人员比较多，项目实施以后所需的运行管理人员，绝大多部 分可以沿用，只需新增 40 名素质较高的专业技术人员便可满足系统的运行管 理要求。按人均年工资福利 1.8 万元计算。 （2）流动资金 流动资金按正常运行期第一年年运行费的 10%计算。 （3）关于基准年及计算期的确定 由于该项目规划实施的时间较长（2003—2010 年），并计划分三个阶段实 施，根据实施的内容可将第一阶段（2003—2005 年）确定为重点实施阶段， 视作建设期；第二阶段（2006—2008 年）次之；第三阶段（2009—2010 年） 为扫尾阶段。将第二、第三阶段视作运行初期。规划内容全部实施后便投入 77 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 正常运行。确定整个计算期为 30 年。项目开始实施的第一年（2003 年）为基 准年，年初为基准点，工程效益和费用均安年末发生和结算。 （4）固定资产形成率取 89%。 （5）社会折现率取 12%。 （6）各年的增量效益，系根据该年度实施规划内容的比重，并根据蒙开个灌 区的客观实际予以测算。 （7）固定资产及流量资金回收。固定资产余值按项目总固定资产的 2.5%考虑。 固定资产余值和流动资金均在计算期末一次回收，并计入工程的效益中。 （8）增量效益及增量费用均用静态值计算。 10.1.4 评价结论 根据《蒙开个大型灌区信息化建设规划报告》提供的投资估算、效益增 量以及有关的基本资料，求得的主要经济指标为： 经济内部收益率（EIRR）： 18.82% 经济净现值（ENPV）：1474.18 万元 经济效益费用比（EBCR）：1.40 以上指标符合现行《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）。 78 国民经济效益费用流量表 表 10-1 单位：万元 年 序 号 项 目 建设期 2003 2004 份 运行初期 正常运行期 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 …… 2032 1 增量效益流量 264 354 444 533 714 1585 1053 1053 …… 1053 1.1 新增效益 264 354 444 533 714 1585 1053 1053 …… 1053 1.2 回收固定资产余值 1.3 回收流动资金 2 增量费用流量 585.78 522.5 532.31 671.76 692.74 713.72 734.7 742.89 191.1 173.7 …… 173.7 2.1 固定资产投资 565.38 484.61 477.21 581.54 581.54 581.54 581.54 569.19 2.2 流动资金 2.3 年运行费 20.40 37.89 55.10 90.22 111.20 132.18 153.16 173.7 173.7 173.7 …… 173.7 3 增量净效益流量 -585.78 -522.5 -268.31 -317.76 -248.74 -180.72 -20.7 842.11 861.9 879.3 …… 879.3 4 累计增量净效益流量 -585.78 -1108.28 -1376.59 -1694.35 -1943.09 -2123.81 -2144.51 -1302.4 -440.5 438.8 …… 9256.05 评价指标 17.4 经济内部收益率：18.82% 经济净现值(is=12%)：1474.18 万元 经济效益费用比(is=12%)：1.40 79 云南省蒙开个灌区信息化建设 2003~2005 实施方案 10.2 综合评价 灌区信息化系统实施后，通过灌区通讯与信息传输及防洪系统，保障 了灌区的防洪安全，避免或减少了灾害的发生和其带来的损失；通过灌区 水工建筑物自动监控系统，保证了灌区水工建筑物的安全、快速、精确运 行；通过灌区水资源优化调度系统，优化了水资源的配置，提高了水资源 的利用率和利用效率，减少和避免了水资源的废弃和浪费，实现灌区计划 用水，科学用水和计量收费，提高了灌区供水保证程度；适时适量灌溉， 促进了灌区农业增产、增效，降低了供水成本，减轻了农民负担；通过灌 区办公自动化系统，提高了管理工作效率，减少了管理人员，减轻了劳动 强度，改变了灌区管理体制和运行机制；通过灌区决策支持系统以及其他 各个系统，为领导决策提供了快速、准确、直观的图象、资料及有关实测 数据，提高了决策科学性。随着灌区续建配套与节水改造工程的实施、完 成和与其结合的信息化建设规划的实施、完成，蒙开个灌区的信息化将会 早日实现，并将造福于整个灌区。同时也为我省及全国其他大型灌区的信 息化建设，提供经验、技术、示范和模式。 80