濱海新區塘沽地下水資源管理系統

丁尚起 李時博 樊彥文

0 引言

地下水是復雜的生態環境系統中的一個敏感的組成因子,過量開采地下水,會造成地下水水位下降、地面沉降、海水入侵、水質惡化等一系列環境地質問題[1];同時,地下水又是一種寶貴的基礎性資源,人類社會的可持續發展離不開包括地下水資源在內的資源承載力的提高[2]。天津市塘沽是21世紀國家重點建設的濱海新區中心區,人均占有水資源量不足全國人均水資源量的1/17。因此,必須深入研究地下水資源優化配置方法,解決在保護地質環境前提下,進一步提高地下水資源承載力的問題。

作者采用了GIS,.NET等技術開發了塘沽地下水資源管理系統。通過該系統的實施,可以實時直觀地了解地下水資源的各種數據,可以進一步對地下水資源進行優化配置,對塘沽社會經濟與地質環境可持續協調發展具有重要意義。

1 總體結構

按照業務要求和功能要求,系統采用了C/S體系結構;根據多層體系結構的軟件設計思想,將系統劃分為數據層、中間層、業務層和應用層4個層次。系統總體結構如圖1所示。

數據層包括地理空間數據庫、靜態水文地質數據庫和地下水動態監測數據庫三個部分,分別存儲基礎空間數據、水文地質數據和實時動態監測數據。在數據層和業務層之間設有中間層,包括數據庫引擎和空間數據引擎兩個部分,以實現各類數據之間的快速匹配和查詢。業務層采用軟件組件的方式實現系統的業務功能。應用層可以通過客戶端操作界面實現對地下水資源信息的管理、查詢、分析和展示等應用操作。

2 主要功能

2.1 資料管理

該部分實現地下水資料和系統運行數據的管理功能,具體包括文檔管理、數據管理、圖形管理、系統管理和打印輸出5個功能模塊。

2.2 單井查詢

該部分實現對單個機井的基本情況、水位、水量、水質、結構與地層、文檔等進行查詢瀏覽的功能。對水位信息進行查詢時,可以采用數據表格和水位歷時曲線兩種表現方式,如圖2所示。

2.3 統計分析

統計分析包括水文地質條件分析、機井運行狀態分析、區域水位變幅分析、地下水水量統計分析和地下水水質統計分析5個功能模塊。

2.4 三維展示

建立地表、地層、含水組、機井、水位等地物的三維模型和附屬信息模型,采用剖切、漫游和歷時漸變等方式,對三維模型及其附屬信息進行形象直觀的展示。

2.5 輔助決策

建立輔助決策模型,通過對水位、水質、開采強度、水文地質結構等的綜合分析計算,實現成井位置和開采量的輔助決策功能。

3 系統特點

1)按照設定的時間周期,與數據采集系統協調工作,實現了地下水動態數據的自動檢測功能,提高了數據分析應用的實時性;2)采用人工數據備份和自動數據備份相結合,以及SMS實時通知備份信息的模式,確保數據存儲安全可靠;3)使用獨立的等值線生成算法,避免了對Surfer等第三方軟件的過度依賴,有利于軟件模塊的重用和系統升級開發。

4 結語

塘沽地下水資源管理系統是一個集GIS,.NET和3D等技術于一體,具有自動檢測、數據安全、技術先進等特點的綜合性信息系統。該系統實現了對地下水資源相關文檔、數據、圖形的管理、查詢、分析以及輔助決策和三維展示功能。該系統的建設和應用對實現水資源可持續利用、經濟與環境協調發展具有重要意義。

[1] 楊 旭,黃家柱,許建軍,等.基于組件式GIS的地下水動態管理系統設計與開發[J].地理與地理信息科學,2004,20(1):47-50.

[2] 戴長雷,遲寶明,高淑琴,等.基于GIS的地下水信息管理系統分析[J].世界地質,2004,23(2):158-161.