基于桑基圖的廣西取水口監測計量可視化統計分析

朱德瑜，滕 翔，韋鈞培

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 概述

為全面、準確、及時掌握取用水情況，提高水資源管理精細化水平，水利部下發了《水利部關于強化取水口取水監測計量的意見》（水資管〔2021〕188號）文件（以下簡稱“188號文”），要求以滿足水資源管理需求為目的，以提高監測計量覆蓋面、提升監測計量數據質量、加強監測計量數據成果應用為重點，堅持系統觀念、依法依規、因地制宜、分類推進，完善水資源前端信息采集、傳輸系統及承接管理平臺，健全責任明確、支撐有力、監管有效的取水口取水監測計量體系，為實施水資源剛性約束制度，促進生態文明建設和高質量發展提供有力支撐。

按照188 號文的要求，對廣西16 330 個取水口及其監測情況進行全面分析，通過桑基圖展示取水規模、取水用途、計量設施類型之間的組成和占比關系，闡述監測現狀存在的問題，確定廣西取水口監測計量水平的目標，并圍繞該目標提出2021—2023年廣西主要建設任務。

2 取水口監測計量現狀和存在問題分析

2.1 計量現狀

對2021 年7 月底廣西取用水專項整治行動取水口核查登記成果復核工作獲取的數據進行統計，全區取水口門總數為16 330個，有效數據12 866個，無效數據580 個，河道內用水取水口2884 個（不納入統計范圍）。

2.1.1 按取水口不同用途計量統計

2021年取水口不同用途計量統計見表1。

表1 2021年取水口不同用途計量統計表

2.1.2 按取水規模劃分

（1）非農業用水（包括工業、公共供水、生活、服務業、農村人飲及其他）規模以上：地表水年許可水量≥50 萬m3或地下水年許可水量≥5萬m3（未頒發取水許可證的取水口按年均取水量劃分）。

（2）農業灌溉用水規模以上：灌溉面積≥5 萬畝大中型灌區。

2021年取水口不同規模監測計量統計見表2。

表2 2021年取水口不同規模監測計量統計表

2.1.3 繪圖

為準確研判分析全區取水口總體現狀，根據統計結果繪制桑基圖（見圖1、圖2）。

2.1.4 計量現狀分析

結合表1、表2、圖1、圖2，對廣西取水口規模、取水用途、計量設施類型間的比例關系進行分析。

（1）全區已實現計量的取水口數量占總口門數較少，僅占36.77%，取水口在線計量率較低，僅為21.23%。重點針對取水量大的取水口開展計量，全區已實現計量的取水量占總取水量的69.58%，取水量在線計量率為66.60%。

（2）從取水口分類上看，非農業用水總體監測計量情況較好。工業用水及服務業用水取水口計量率均達到80%以上，公共供水取水口計量率達69.77%，絕大多數水量已實現在線計量；生活用水、其他用水取水口計量率均達到60%以上，半數以上水量已實現在線計量；農村人飲取水口計量率僅為20.66%，取水量在線計量率僅為1.22%。農業灌溉用水監測計量取水口數量雖不足1/3，但針對取水量大的取水口開展計量，故取水量在線計量率超過2/3。

（3）從用水規模上看，規模以上取水口及取水量計量情況較好，取水口計量率可達到60%以上，取水量在線計量率達86.18%；規模以下取水口計量率不足30%，取水量在線計量率僅為10%。

（4）從計量設施類型上看，工業、公共供水、生活、服務業、其他用水取水口在線計量設備多采用管道超聲波流量計及電磁流量計，農村人飲取水口多采用機械水表的離線計量方式；農業灌溉取水口采用折算、推算以及明渠在線測流設備等多種方式計量。明渠在線測流設備和管道超聲波流量計承擔了我區絕大多數用水量的在線計量工作。

2.2 存在問題

（1）取水口計量覆蓋面不全，在不同行業間差異較大。非農（除農村人飲外）取水口計量覆蓋率較高，農村人飲、農業灌溉用水的取水口計量率相對較低。農業灌溉取水口中，小型灌區、農用機電井、小型種植戶等取水口占絕對多數，取水口計量率不足10%，部分甚至不足5%，取水量計量率不足10%，大量的小型灌區取水口、農用機井無計量設施。

（2）取水口在線計量率偏低，國控形成的取水量在線計量能力不平衡。國家水資源監控能力建設廣西項目建成后，針對規模以上頒證取用水戶實現了在線計量，切實提高了我區頒證取水大戶的取水量在線計量率。但受各種條件制約，部分規模以上取水口仍為離線計量，且大多數規模以下取水口未能有效計量，自動化程度低，水行政主管部門獲得取水量信息時效性差。

（3）監測準確度存在問題，部分監測點數據不準確、不穩定。除國控項目建設的取用水在線監測站外，我區還存在部分取用水戶自建取水口監測站。取水戶自建計量設施安裝不規范，設備精度和穩定性水平參差不齊，設施運行維護、校準率定等工作嚴重不足，計量設施出現故障不能及時修復，部分監測點數據不準確、不穩定，計量數據存在一定誤差。計量設施經長期運行，出現一定的機械誤差，需定期校準。推算水量的準確性，受相關數據來源、人為經驗影響大，并缺乏核準依據。

3 監測計量目標

188號文明確了廣西取水口監測計量點建設的主要目標：在國控項目建設成果基礎上，利用3年左右時間（2021—2023年），實現進一步提高監控體系尤其是非農取用水口及大中型農業灌區渠首取水口水量計量全覆蓋，下沉非農取水口在線監測規模線，實現取水量計量率和在線計量率顯著提高，監測計量設施滿足相關技術標準和規范要求，形成與實行最嚴格水資源管理制度基本適應的水資源監控能力，基本滿足水資源定量管理和最嚴格水資源管理制度考核的信息化支撐需要。

（1）加快實現工業、生活、服務業等非農取水口計量全覆蓋。工業、生活、服務業等取水應全面配備計量設施。其中，地表水年許可水量50 萬m3以上、地下水年許可水量5萬m3以上的取水均安裝在線計量設施，即規模線以下的非農取水口實現計量全覆蓋，規模線以上的做到在線計量全覆蓋。

（2）分類推進地表水灌區取水口監測計量。對5萬畝以上的大中型灌區以及典型小型灌區渠首取水口，到2022 年全部實現在線計量；對其余中型灌區渠首取水口，通過安裝計量設施或折算進行取水計量；對小型灌區，按照國家水資源監控能力建設規定實施灌區面積比例推算法進行小型灌區取水計量，滿足區域小型灌區用水統計數據核算要求。

（3）對已有監測計量設施改造升級。對不符合國家有關技術規范和標準要求的監測計量設施，限期取用水戶更換、維修，并依法申請檢定或校準，保障計量設施正常運行。對取水規模達到在線計量要求而未實現在線計量的，限期取用水戶實現在線計量。對同一取水口已安裝多個取水計量設施的，綜合考慮準確度、傳輸能力等因素，經有關計量技術機構對計量設施進行檢定或校準后，確定一個設施作為計量水量的依據。

根據監測計量目標及要求，結合廣西現狀，統計取水口和取水量的計量率、在線計量率的目標見表3。

表3 全區取水口監測計量目標統計表%

4 建設任務

4.1 建設任務劃分

按188 號文提出的目標及要求，根據上述對取水口監測現狀的調查分析成果，廣西取水口監測計量點建設任務主要分為以下幾種類型：

（1）新建在線計量站點（規模以上取水口），新建離線計量（規模以下取水口），對不具備計量設施安裝條件的1～5萬畝中型灌區采取以電折水等方式計量水量、小型灌區采用推算方式計量水量。

（2）將規模以上取水口已建離線計量站改建為在線計量站，對已上報不能正常運行的流量監測設備進行維修。

4.2 建設任務統計

根據取水口不同用途及取水規模，按照上述建設任務分類，圍繞全區取水口監測計量目標，提出以下建設任務。

4.2.1 非農取水口

全區非農取水口監測計量建設任務統計見表4。

表4 全區非農取水口監測計量建設任務統計 個

（1）工業用水。重點完善工業用水36 個規模以上取水口的在線計量，以及105 個規模以下取水口的離線計量，同時完成22個故障流量監測點的設備維修工作。

（2）生活用水。重點完善生活用水23個規模以上取水口的在線計量，以及46個規模以下取水口的離線計量，完成2個故障流量監測點的設備維修工作。

（3）公共供水。重點完善公共供水98 個規模以上取水口的在線計量，以及275 個規模以下取水口的離線計量，完成22個故障流量監測點的設備維修工作。

（4）服務業用水。重點完善服務業用水8個規模以上取水口的在線計量，以及16個規模以下取水口的離線計量，完成1 個故障流量監測點的設備維修工作。

（5）農村人飲。重點完善農村人飲1262 個規模以上取水口的在線計量，以及2383個規模以下取水口的離線計量，完成15個故障流量監測點的設備維修工作。

（6）其他用水。重點完善其他用水24 個規模以上取水口的在線計量，以及196 個規模以下取水口的離線計量，完成17個故障流量監測點的設備維修工作。

4.2.2 農業灌溉取水口

全區農業灌溉取水口監測計量建設任務統計見表5。

表5 全區農業灌溉取水口監測計量建設任務統計 個

（1）完成5萬畝以上大中型灌區25個規模以上取水口的在線計量，完成4 個故障流量監測點的設備維修工作。

（2）其余中型灌區的29 個取水口采用折算進行取水量計量，完成3 個故障流量監測點的設備維修工作。

（3）完成典型小型灌區299個取水口的在線計量，完成5個故障流量監測點的設備維修工作。

（4）其他小型灌區的3777 個取水口采用推算計量。

4.3 項目實施效果

項目實施后取水口、取水量監測計量桑基圖分別見圖3、圖4。

由圖3、圖4 可知，管道流量計（超聲波、電磁流量計等）、明渠流量計及水位計在我區取用水在線計量中得到廣泛應用；規模以下非農取水口均采用機械水表進行離線計量，其中大多數來自于農村人飲取水口；小型灌區通過推算法進行取水計量，雖沒有安裝實體計量表計，但推算水量能滿足區域小型灌區用水統計數據核算要求，為有效監管取水口取水監測計量，實施水資源剛性約束制度提供了有力保支撐。

5 結語

項目建設完成后，全區非農取水口及取水量計量將實現全覆蓋，規模以上取水口全部實現在線計量。全區5萬畝以上的大中型灌區以及典型小型灌區渠首取水口全部實現在線計量；對其余中型灌區渠首取水口及取水量計量實現全覆蓋；對小型灌區通過灌區面積比例推算法實現小型灌區取水計量。全區總取水口計量率由建成前的36.77%提升到70.64%，取水口在線計量率由建成前的21.23%提升到42.01%；全區總取水量計量率由建成前的69.58%提升到80.80%，取水量在線計量率由建成前的66.60%提升到77.65%。