时间：2022-11-06 13:44:09
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一、水资源实时监控管理系统的特点及技术要求
什么是“水资源实时监控管理系统”呢?这个系统是以信息技术为基础，运用各种高新科技手段，对流域或地区的水资源及相关的大量信息进行实时采集、传输及管理；以现代水资源管理理论为基础，以计算机技术为依托对流域或地区的水资源进行实时、优化配置和调度；以远程控制及自动化技术为依托对流域或地区的工程设施进行控制操作。
这种系统的主要特点是：①对水资源进行实时监测。监测的内容包括水量和水质。实时监测的意义在于：只有掌握瞬时变化的水量信息，才能科学、准确地进行资源配置及调度；只有掌握瞬时变化的水质信息，才能对环境质量进行动态评价和有效监督，也才有可能应对水污染突发事件，保证供水安全。②这种系统以地理信息系统(GIS)为框架，除了采集水资源信息外，还广泛采集流域或地区内的气象、墒情等自然信息，水利工程等基础设施信息，经济与社会发展的基本信息以及需水部门的需水信息。③它不同于以往的水资源监测系统，仅仅具有监测功能。这种系统更重要的功能是进行实时配置调度。它是在监测的基础上，以大量的综合信息为基础，采用现代水资源管理数学模型，为水资源的实时配置、调度提供决策支持。这种模型势必突破“就水论水”局限，体现经济与社会发展——资源——环境的协调统一，体现水资源的可持续利用原则，体现“依法治水”的原则。④这种系统应是高新技术的集成。系统的设置应充分吸收国际上最新技术，坚持高起点。它包括监测技术、通信、网络、数字化技术、遥感、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机辅助决策支持系统、人工智能、远程控制等先进技术。⑤它的设置应是因地制宜的。针对不同流域、不同地区不同的经济发展水平及基础设施状况，水资源管理中不同的重点问题，水资源实时监控管理系统的设置也应具有不同的特点。系统的设置还应与防洪调度指挥系统的建设相结合。
这种系统的技术要求是：①以现代电子、信息、网络技术为基础，实现监测数据的自动采集、实时传输和在线分析，有效地提高监测数据的实时性和准确率，确保监测信息的有效性。②充分掌握所在地区水资源供需状况，建立相应的资料库和水量、水质模型、供需水模型及生态环境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工业用水、农业用水、生态环境用水等。③充分运用现代计算机和人工智能等技术进行高度技术集成，快速、高效、准确、客观地分析处理大量监测数据信息，并根据已建立的供需水模型和水环境分析模型等，动态生成水资源优化配置、调配计划等辅助决策方案。④以综合分析和辅助决策为基础，实现对水资源的优化配置、远程控制和科学管理等，即实现水资源调控的现代化。⑤系统应具有很强的实用性和动态可扩展性，以满足不同用户的需求。
二、水资源实时监控管理系统的基本结构
水资源实时监控管理系统应具备水资源实时测、水资源实时预报、水资源实时调度和水资源实时管理等功能。其功能概要详见图1。系统的总体结构又可分解为以下主要部分(参见图2)：①数据库(包含图形库、图像库和CIS系统)，②模型库(包括方法库)，③知识库，④在线数据采集子系统，⑤综合信息管理子系统，⑥综合分析与决策支持子系统，⑦实时控制管理子系统。其核心是综合分析与决策支持子系统以及数据库、模型库、知识库。其他各部分则为系统核心的补充、延展和支持。
系统总控目的是建立系统各部分之间的联系、控制各库和各子系统的协调运行。
在线数据采集子系统提供相关水资源与水环境监测数据的自动化采集和数据可靠性在线分析功能。其重点是对地表水和地下水(水量、水位、水质及水温等)的实时动态监测和监测数据的自动化采集、监测数据预处理，以及监测数据可靠性的实时在线分析处理等。该子系统还应提供与各类监测仪器衔接的数据采集接口，通过接口模块动态收集监测数据资料，确保存入数据库中的监测资料的有效性、完整性和可靠性。
综合信息管理子系统管理各种水资源水环境监控项目的数据资料，具有监测数据资料的输入、存储、整编、查询与传输等功能，对水资源监控数据资料进行综合管理和处理。该子系统还应提供对综合分析与决策支持子系统以及实时控制子系统的数据传输接口。
实时控制子系统主要完成两个功能：一是将系统综合分析与辅助决策的成果以实时报告(如水资源预报、水质分析公报、企业排污超标警报、水资源调配建议方案等)和多媒体报警信号(如大屏幕指示、声光警报等)的形式进行动态输出，以供决策部门进行水资源配置和管理参考；二是将输出指令直接作用于可控自动化水资源调配和控制设备(如给、排水闸门等)，通过有线/无线/远程控制技术对系统所涉区域内的重点给、排水设备及重点控制工程进行远距离的调节控制。
综合分析与决策支持子系统对实时监测获得的数据信息进行综合分析处理。其主要功能就是运用模型库中的相应模型对监测数据资料进行智能化的综合分析，参照知识库中的专家知识和有关法律、法规、规程规范，形成水资源(包括水量、水质、水情和水环境等)动态状况的分析成果；并根据分析成果，产生辅助决策报告或直接控制指令。系统还应专门设计有多库协同器，进行各库之间的协调。多库协同器提供系统各库的协同规划、综合调度、人机交互、资源共享、冲突仲裁和通信联络等处理功能。
综合分析与决策支持子系统是本系统的技术核心，它将以国内外近年在水源、水环境和农田水利等方面的科研成果为基础，结合现代高新技术进行综合开发，形成技术先进、功能完善、实用性强、又便于扩展和更新的具有决策支持能力的智能化综合分析系统。
数据库是整个系统运转的基础，准确高效地收集和及时处理大量复杂的监测数据资料是整个系统设计和开发的重点。数据库及综合信息管理子系统是面向数据信息存储和信息查询的计算机软件系统。本系统的数据库内容包括：①水利工程档案库，②监测仪器特征库，③原始监测数据库，④整编监测数据库，⑤监测网站资料库，⑥人工巡视检查资料库，⑦数据自动采集参数库，⑧模型输入输出数据库，⑨成果数据库，⑩实时控制日志数据库等。图形库和图像库是数据库的延展和补充。
模型库及其管理子系统提供相应分析处理使用的处理模型和计算方法的例程库。包括各种时态和空间模型、在线数据可靠性分析算法等。包括水情预报模型、水量评价模型、水量预测模型、水质评价模型、水质预测模型、水污染模型、需水模型、生态环境分析模型、洪水演进及仿真模型、决策支持模型等等。
知识库及其管理子系统是用于知识信息的存储及其使用管理的计算机软件系统。本系统的知识库内容包括：①各监控项目的监控指标，②日常巡视检查的评判标准，③监测数据误差限值，④专业规律指标，⑤专家知识经验，⑥水利法律、法规，行业规程、规范的有关条款等。
三、水资源实时监控管理系统的实施
本文作者：付亚荣李冬青付丽霞作者单位：中国石油华北油田
基础研究（学科分类：采油采气工程其他学科）。团队创新建立不同物性原油流变模型Binghum本构方程，揭示了影响原油低温脱水的因素，在系统回答影响原油低温脱水关键理论问题的基础上，提出了不同原油脱水低温破乳剂的研究方向。
以中间基原油低温破乳剂研究为例进行说明。中间基原油Binghum流体的流变模式为τ=87.31－0.102γ。根据原油的本构方程和“改头、交联、复配”思路，研发出冀中南部中间基原油低温脱水破乳剂及其制备方法，由此实现了现场节能减排。团队经过大量调查研究后发现，苯酚、四乙烯五胺、甲醛在同一体系中能形成具有互补性、优势性、高活性的破乳剂“头”——以甲苯封口、由酚醛、胺醛、酚胺树酯混合而成。并打破常规束缚制备破乳剂干剂，将氢氧化钠作为催化剂使中间体与环氧丙烷、环氧乙烷聚合，环氧氯丙烷封口，从而提高聚醚的活性。此外，团队创建了正交试验复配现场破乳剂的生产模式。通过正交试验确定合成低温破乳剂CDKT－HB04的起始剂、催化剂等指标（见表2）。通常，需要考察的指标包括在45℃温度并持续90分钟状态下得到的脱水率，以及污水水质与界面。团队围绕影响合成的7个因素，按照具体情况分别选出考察、比较的条件：（1）因素A（起始剂类型）：第一位级（水平）A1＝酚醛、胺醛、酚胺树酯混合类，第二位级A2＝多乙烯多胺类；（2）因素B（催化剂类型）：第一位级（水平）A1＝氢氧化钾，第二位级A2＝氢氧化钠；（3）因素C（PO、EO的接链顺序）：第一位级（水平）A1＝PO—EO，第二位级A2＝EO—PO；（4）因素D（封口剂类型）：第一位级（水平）A1＝环氧氯丙烷，第二位级A2＝醋酸；（5）因素E（反应温度）：第一位级（水平）A1＝120±5℃，第二位级A2＝125±5℃；（6）因素F（反应压力）：第一位级（水平）A1＝0.15MPa～0.30MPa，第二位级A2＝0.20MPa～0.40MPa；（7）因素G（反应时间）：第一位级（水平）A1＝1～2小时，第二位级A2＝2～3小时。对于合成的CDKT－HB04，需要考察脱水率（40℃或45℃、90分钟）、污水水质与界面。通过8次试验的合成结果，团队直接观察发现A1B2C2D2E2F2G1合成条件较好；通过计算极差数据观察发现A1B1C2D1E2F1G1合成条件较好。为掌握造成污水水质清、界面不齐的原因，团队在此基础上进行了第二批正交试验。在分析污水水质界面的影响因素后，挑选出3个因素及其相应位级实施正交试验。选定的因素分别为：（1）起始剂类型，位级A1为四乙烯五胺、位级A2为酚醛树酯；（2）封口剂类型，位级B1是环氧氯丙烷、位级B2是甲苯二异氢酸酯；（3）PO与EO接链顺序，位级C1为PO—EO、C2为EO—PO。通过试验发现，第一次试验所得到的两个合成组合，其效果一致（见表3）。冀中南部某油田属中间基原油，脱水温度65℃～70℃，每年升温需要消耗大量自用燃油（不含水原油）。团队依照“改头、交联、复配”方式，研制出高效、适合中间基原油的低温脱水破乳剂；并根据制定的合成路线，在室内复配合成了36个低温原油破乳剂样品，用车城油田中间基原油按SY-5281对合成样品进行脱水性能评价。针对筛选出的10个具有较高脱水率和较快脱水速率的单剂，进行单剂之间1:1总加量200mg/L的二元复配，试验温度为45℃。得到两种复配破乳剂脱水率比剂提高幅度超过8.5个百分点。团队将脱水率、水质作为评价指标，对温度、破乳剂加量、复配比例3个因素各取5个水平（温度40℃～44℃，总加量分别为100、150、200、250、300mg/L，复配质量比分别为3:1、2:1、1:1、1:2、1:3）进行正交试验。结果表明，3个因素中影响脱水率的极差不同：温度对脱水率极差影响小于2.5个百分点、复配比对脱水率极差影响最小，破乳剂的加量由100mg/L增为300mg/L时，脱水率曲线在200mg/L处出现拐点；复配比为1:2或2:1时，复配双剂的效果最好。因此，应用复配比为1:2或2:1双剂复配的破乳剂，在现场温度为40℃～44℃且实际加量为室内试验的1/2～2/3时，中间基原油脱水可满足生产需要。破乳剂成品则要求室内试验加药量在200mg/L、脱水温度为45℃时，90分钟的绝对脱水率最低达到93.5%，水质清、界面齐才能满足现场生产要求。因此，应利用控制图检验破乳剂的质量特性。绝对脱水率作为需要研究的重要质量特性，通过控制图加以控制。由于需控制的绝对脱水率是计量特性值，因此选用X-R控制图。以5个时段为一个样本，样本容量n=5，每小时取1个样本；收集25个样本数据（样本数k=25），按照观测顺序予以记录（见表4）。从表4可知，各样本平均值的平均值X=95.8384，样本极差平均值R=1.476。X图：中心线CL＝X=95.8384，UCL＝X+A2R，A2为随样本容量（n）而变化的系数。当n=5时通过查表得到A2＝0.577，则UCL=95.8384+0.577×1.476=96.69，LCL=95.8384-0.577×1.476=94.9867R图：中心线CL=R=1.476，UCL=D4R=2.115×1.476=3.12174，LCL=D3R；当n=5时D3为负数，因此LCL为0。按照判稳准则观测X-R控制图，连续25个点其界外点数（d）为0、过程的变异度与均值处稳定状态，说明破乳剂生产过程稳定、可满足生产需要。由于X=95.8384与容差中心M＝95.00不重合，因此对出现偏移的过程能力指数（Cpk）进行计算：Cp＝(Tu-Tl)÷6δ=1.76，K=｜M-u│T/2＝0.5589，Cpk＝（1-K）Cp=0.7763；统计控制状态下Cp=1.76＞1，由于u与M偏离，故Cpk＜1。根据对破乳剂的质量要求，当前的统计过程状态满足设计、工艺和现场生产要求。2007年5月起在冀中南部油田联合站应用时，原油脱水温度在40℃～45℃，低温破乳剂加量为50mg/L～80mg/L时，脱后原油含水小于0.2%、污水含油小于150mg/L，达到了原油外输标准，脱后污水中含油量达标。
石蜡基原油低温脱水破乳剂。团队以利用顶替学、胶溶学理论为依据，创建冀中南部石蜡基原油低温脱水破乳剂的生产方法，应用于现场并实现了重大突破。利用FC—N01碳氟表面活性剂能与所有溶剂互溶的优越性能及超低界面张力的特性，将脱水速度快、脱水率高、低温脱水性能好的多胺类聚氧丙烯聚氧乙烯醚AE8051，与具有乳化降黏、油污重垢清洗功能的聚醚多元醇型SAA和高黏稠油的破乳脱水脱盐剂聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚BP28，以甲醇和水为溶剂进行复配，突破了冀中南部石蜡基原油低温脱水的难题。2007年3月起在冀中南部油田的联合站应用，原油脱水温度为35℃～40℃、低温破乳剂加量在50g/L～80mg/L时，脱后的原油含水小于0.2%、污水含油小于100mg/L，达到了原油外输标准。脱后污水中含油量达标。
烷基原油低温脱水破乳剂。团队建立描述冀中南部环烷基原油特性的本构方程，找到其低温脱水的机理以及现场失稳的条件，提出了以含有松香胺的多胺类聚醚、烷基酚醛类聚醚、多亚乙烯多胺聚醚的复配路线。借助FC—N01碳氟表面活性剂的优良特性，以甲醇和水为溶剂，将含有松香胺成分的多胺聚醚，具有较强低温脱水、脱盐能力的烷基酚醛树脂聚醚和高黏稠油的破乳脱水脱盐剂多亚乙烯多胺聚醚进行复配，由此得到了冀中南部环烷基原油低温脱水的方法。环烷基原油即常说的稠油，其特点是黏度大、胶质含量高。稠油破乳一直是破乳剂研究的热点问题。提高脱水温度是满足破乳脱水必要条件(一般为60℃～65℃)；同时，为了提高原油采收率，常采用表面活性剂驱、聚合物驱、三元复合驱等方法；采出液多为O/W/O或W/O/W型乳状液，且含有一定量的泥砂。这些都需要提高脱水温度、延长脱水时间以满足破乳脱水的需要，由此造成大量的热能损失，也给系统带来了巨大的运行负荷，影响系统的安全运行。根据冀中南部环烷基原油的物性特征及本构方程，团队关于破乳剂的研制技术思路是将含有松香胺的多胺类聚醚、烷基酚醛类聚醚、多亚乙烯多胺聚醚进行复配。通过正交试验，团队确定了适合冀中南部环烷基原油低温破乳剂的基础配方，其原料组分重量比为：多胺类聚氧丙烯聚氧乙烯醚10%～15%，烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚30%～40%，多亚乙烯多胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚10%～15%；FC—N01氟碳表面活性剂0.05%～0.2%；甲醇20%～25%，水15%～22%。在具体操作上，团队将多亚乙烯多胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、多胺类聚氧丙烯聚氧乙烯醚、FC—N01氟碳表面活性剂、烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚4种原料，按比例加入搪瓷反应釜；缓慢升温至70℃～75℃，不断搅拌并加入甲醇；在继续搅拌30分钟后停止加热，边搅拌边冷却至常温。之后按比例加入水并同时搅拌，搅拌20分钟后出料，得到冀中南部环烷基原油采出液脱水低温破乳剂。2007年7月起在冀中南部油田的联合站得到应用，原油脱水温度在40℃～45℃、低温破乳剂的加量为50mg/L～80mg/L时，脱后的原油含水小于0.2%、污水含油小于120mg/L，达到了原油外输标准。
关键词：地下水水源热泵节能
武汉香榭里花园位于武汉市汉口香港路中段，是武汉市地税局开发建设的职工自用住宅小区，整个小区占地17亩，东西方向长约140m，南北方向长约100m，临街有幢70年代兴建的8层住宅楼，长度约60m。小区由三幢13层的小高层住宅围合而成，总建筑面积为40856m2,其中1号楼1单元1~7层为办公用房，办公用房建筑面积2856m2。小区建筑高度40M，共有住户188户。
本工程98年开始设计，2000年开始动工兴建，2002年11月竣工投入使用，现已使用一个完整的空调制冷供暖季，使用效果良好，达到了预期的设计目的。
1．设计参数
空调室外设计参数按《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87，2001版）武汉地区气象参数选取，室内设计计算参数按表1选取。根据室内外设计参数，计算出的室内空调冷负荷如下：1号楼（综合楼）空调冷负荷1164.6Kw，热负荷931.7Kw；2号住宅楼空调冷负荷1058.4Kw，热负荷846.8Kw；3号住宅楼空调冷负荷1464Kw，热负荷1171.2Kw。空调总冷负荷3687Kw，热负荷2950Kw。
表1空调室内设计计算参数序号
名称
夏季
冬季
温度（℃）
相对湿度（%）
温度（℃）
相对湿度（%）
1
办公
26
60%
20℃
40%
2
客厅
27
65%
20℃
40%
3
餐厅
27
65%
20℃
40%
4
卧室
26
65%
20℃
40%
2．空调冷热源
该场地位于长江一级堆积阶地中部，地势平坦，地面标高20.5m，根据场地岩土工程勘察报告和武汉地质工程勘察院2001年4月编制的“试验井水文地质报告”可知，场地内赋存丰富的地下承压水，开发利用条件极好，具备使用水源热泵的条件。
2.1场地水文地质条件和主要含水层水文地质参数
场地地层为第四系全新系统冲积层，为一元结构，自上而下分布为：杂填土，深度0~1.6m；淤泥质粘土，深度1.6~14.0m；淤泥质粉砂，深度14.0~17.0m；粉细砂，深度17.0~35.0m；属弱透水层，厚度18m；细砂，深度35.0~40.0m,主要含水层，层厚5m；含砾中粗砂，深度40.0~43.0m，砾径一般为0.5~1.0cm，主要含水层，层厚3m；砂砾石，深度43.0~46.0m，以砾石为主，砾径一般为1.0~5.0cm，最大达12cm，磨园度好，主要含水层，层厚3m；含砾粘土岩，深度46.0~47.0m，砾石大小混杂，以石英岩、石英砂岩为主，次为火遂石、硅质岩，为隔水层。因此，场地含水层总厚度为29m，其中主要含水层厚度为11m，分布在中下部。
2001年4月测得地下静止水位标高为17.8m（从井口标高21.0m算起埋深3.2m），含水层顶板标高3.5m，因此，地下水的类型为承压水，承压水头高度为14.3m。抽水试验系单井抽水试验，当用QJ-5/24型深井潜水泵抽出水量1200m3/d时，5分钟后地下水位基本稳定于标高14.7m处，水位下降值3.1m，水位稳定时间24小时。经过计算，水文地质参数为：渗透系数K值为14.55m/d，影响半径尺值为118.33m。
地下水为无色、无味、无肉眼可见物，实测水温为18.5℃，经水质分析，地下水水化学类型属重碳酸钙型水，PH值为7.2，总矿化度980.75mg/l，总硬度535.12mg/l，属中等矿化极硬水。总铁（Fe）含量为16mg/l，其中Fe2+含量为15.8mg/l，Mn含量为0.44mg./l，CL-含量为84.72mg/l。不经过专门处理，不适宜饮用和生活洗涤用。
2.2抽水井和回灌井设计
抽水井、回灌井的布置及设计必须根据场地环境条件进行，在保证水源热泵空调系统地下水长期稳定使用的前提下，又不致造成地下水利用期间地质灾害的出现。经过计算机和水源冷热水空调机组的选型，地下水开采量必须达到满足高峰空调负荷的3000m3/d。根据此用水量和试验井抽水试验数据，抽水井设计为三口，每口井水量1000m3/d,三口井三角形布设，间距80~120m，回灌井五口，每口井回灌水量600m3/d，总回灌水量3000m3/d，五口井呈梅花形布置，井间距最小大于40m。当三口抽水井与五口回灌井同时工作时，即抽取的地下水经水源热泵机组利用后全部回灌入五口回灌井时，经电子计算机专用程序计算后，并绘制出抽水井和回灌井同时工作状态下水位等值线图显示，场地东侧基本没有变化（变化小于0.5m），场地南侧地下水水位有不到1.0m的沉降，大部分场地的地面沉降均小于0.5cm，只有场地南侧地面沉降有1.0cm。大部分场地（包括原有8层住宅楼）不均匀沉降小于0.2‰，不会产生不良地质现象或影响建筑物的正常使用。地下水的开采与回灌设计由武汉地质工程勘察院进行，并由湖北省深基坑工程咨询审查专家委员会进行了咨询审查，设计方案得到了确认和通过。
抽水井的井结构为：井孔深度47.0m，孔径500mm，井管直径273mm，井管为壁厚8.0mm的无缝钢管，管与管采用对口焊接，井管下置深度47.0m，自上而下0~23.0m为实管，23.0~46.0m为过滤管，46.0~47.0m为沉淀管。井管与井孔均必须圆直，井管下入井孔时，井管必须有找中器，管底必须用钢板焊死，井孔与井管间从下而上回填标准砾砂（粒径2~3mm）至深度18.0m处，再用干粘土球填至地面。采用包网填砾过滤器，过滤管在深度23.0m处与实管连接，过滤管表面由梅花形孔眼排列而成，过滤管表面必须均匀地焊纵向垫筋17根，垫筋外面用3层60目尼龙网扎牢（取水时要求地下水含砂量小于二十万分之一）抽水井施工完毕后必须洗井直至水清砂净，方可用水泵进行抽水，每口井均必须经过抽水试验和试运行，方可正式投入使用。
回灌井的井结构为：井孔深度47.0m，孔径500mm，井管直径273mm，井管为壁厚8.0mm的无缝钢管，管与管间采用对口焊接，井管下置深度47.0m。井管从孔口算起0~34.0m为实管，34.0~6.0m为回灌过滤管，46.0~47.0为沉淀管，沉淀管底部用钢板焊死。井管与井孔间从下而上，回填标准砾砂（粒径2~5mm）到深度21.0m处，两用干粘土球填至深度10.0m处，最后用水下浇注法将水灰比为0.45的纯水泥浆浇注至孔口。采用缠丝包网填砾过滤管，过滤管在深度34.0m处与实管连接。过滤管的孔眼排列，孔径数量和孔隙率与抽水井的过滤管相同。过滤管表面焊接纵向垫筋的直径、材料、数量也与抽水井的过滤管相同，回灌井施工完毕后必须立即洗井，直至水清砂净，接着进行回灌水试验和试运行，并提出相应资料，方可投入使用。
为保证随时掌握地下水的使用和变化情况，还应该设置专门的水位观测井或利用抽水井与回灌井进行水位观测。抽水井与回灌井的科学设计和合理分布直接影响到水源热泵空调系统的长期稳定运行，必须找有资质的专业水文地质部门进行设计，凿井施工也必须严格按《供水管井设计施工及验收规范》（GJJ10-86）执行，以确保成井的质量。
2.3水源冷热水机组选用
地下水在夏季和冬季的实际需要量，与空调系统选择的水源冷热水机组性能、地下水温度、建筑物内循环温度和冷热负荷以及热交换器的型式、水泵能耗等有密切关系。电脑软件选型分析及实际工程使用结果表明地下水使用温差较大时，水源冷热水机组的能效比较高，地下水的使用量较小，其配套井水泵的功率也较小。因此，在实际选用水源热泵系统时，应尽可能加大地下水的使用温差，减少地下水用量，这对提高水源热泵系统的能效比和减少地下水量的开采，保护水资源都是极为重要的，如此合理高效地利用地下水资源才能产生最好的节能环保效益。经过多方技术论证，设计中最后选用意大利克莱门特公司生产的BE/SRHH/D2702型水—水螺杆冷热水机组3台，因地下水氯离子含量偏高（84.72mg/l），为防止水源冷热水机组被腐蚀和泥沙堵塞，地下水抽取后先进入板式换热器，设计中选用的板式换热器为阿法拉伐公司的M15-EFG8型板式换热器。板式换热器采用小温差（对数温差2K）设计，制冷时地下水进/出口温度为18/32℃，进入机组温度为20/34℃；制热时，地下水进/出口温度为18/10℃，进入机组温度为16/8℃，每台机组地下水冬夏季的使用量均为80m3/h。采用板式热交换器间接换热，水源冷热水机组的能效比约降低5%左右，但能保护机组稳定正常运行，提高机组的使用寿命。
3．空调系统形式
水源热泵空调系统水环路的设计与常规冷水机组水系统的设计略有差异，必须根据各生产厂家的技术要求进行考虑。用户侧及地下水侧空调循环水泵与水源冷热水机组均采用先并后串的方式，循环水泵既可与冷热水机组实现“一对一”供水，又可互相调节互为备用。对于水源冷热水机组来说其实现夏冬季节制冷供暖的转换，是通过水路系统阀门的转换来进行的，夏季用户侧通过蒸发器回路供应冷冻水，冬季用户侧则通过冷凝器回路供应供暖热水。因此夏冬季节水环路转换阀最好采用调节灵活、性能可靠的电动阀，采用普通蝶阀时也一定要采用关断灵活、密闭性好的阀门。地下水井抽水泵可采用深井潜水泵，潜水泵下放深度应在动水位之下5m处，安装要平稳，泵体要居中。一般依据井管内径、流量和扬程要求，根据生产厂家提供的样本选配合适的水泵，再根据所需电功率选择电机及配套电缆。潜水泵的扬程应包括井内动水位至机房地面高度，管道及板式换热器阻力，水泵管道阻力及回灌余压。地下水回灌管道设计应根据各回灌井的距离进行阻力平衡计算，以保证各灌井流量的均衡。
空调室外水环路和室内立管均采用机械密闭同程式系统，每个户型由上至下均设有空调供回水管井，下供上回，户内空调水管路为异程式。每户供水管上设有分户计量装置，回水管上设有流量平衡阀。户内空调末端设备均为卧式暗装风机盘管，根据装修布置情况顶送顶回或侧送底回。风机盘管及户内连接水管的布置均根据户型设置情况尽量利用走道、进门过道，卫生间、厨房等对房间使用功能影响较小的位置，做到隐蔽、美观并与室内装修融为一体。空调室内供回水管保温采用难燃橡塑管套，室外空调供回水水管采用聚氨脂现场发泡保温直埋管，并作五层防水防腐保护层和玻璃钢护壳，穿越马路的直埋管增设钢套管，并保证埋设深度在1m以上。
4．空调自控及减振
克莱门特水源冷热水机组采用CVM300电脑微处理器，功能齐全，可自动调温，调节流量、故障报警、记录及自诊断功能，可进行联网监控，实现无人值守。多机控制系统除具备单机自动化配置及功能外，还具备显示多机组运行情况，根据回水温度电脑自动判断空调系统是部分机组运行还是全部机组运行。机组根据负荷侧回水温度进行逻辑计算，控制机组的运行状态及启停机，每台机组采用无级能量调节实现机组的高效节能运行。机组还具备控制多台压缩机的均衡运行功能，能控制调整每台压缩机的运行时间，确保压缩机的长期高效运行。
水源冷热水机组压缩机的下面设置弹簧减振器，减振效率在85%以上，即振动传递率小于0.15，降低了机组的振动及系统的振动，从而降低了机组的运行噪声。空调水泵、机组进出口均采用橡胶接头软性连接，冷水机房内的空调水管均采用减振支吊架，避免因机组、水泵及管径系统的振动而产生的噪声。
5．设计总结
香榭里花园水源热泵空调系统于2002年11月竣工投入使用，经过系统调试和一个完整的空调制冷供暖季运行检验，空调使用效果良好，达到了预期的设计目的。对今年6、7月份中央空调用电的运行记录进行分析，可以看到6月份日均用电量为4970Kw，按小区建筑面积40856m2计算，每平方米建筑面积空调耗电0.122Kw/d，电费支出0.064元/d；7月份因连续高温日均用电量略有上升，达到6342Kw，每平方米建筑面积空调耗电0.155Kw/d，电费支出0.082元/d。以户均面积200m2计，一户日均空调电费支出为12.8元，月支出为384元，相当于一台2匹空调的费用支出，可以看出其运行费用是很低的，既低于常规冷水机组中央空调系统，更低于户式中央空调系统。进一步的分析可以看到，水源热泵中央空调系统运行费用之所以如此低廉，除水源热泵空调系统较常规冷水机组中央空调系统能源利用效率高，中央空调系统在大面积居住小区中使用较户式中央空调具有更大的负荷调节性和节能性，居住小区面积越大其用户空调的同时使用率就越低，其负荷的参差性就越大，中央空调系统满负荷运行的时间就越短，其优越性和节能性就越显著。按以上6、7月份的运行数据折算，6月份的中央空调系统每天满负荷运行时间为5.24小时，7月份的每天满负荷运行时间也仅为6.68小时，远低于户式中央空调系统和分体式空调器的满负荷运行时间。
香榭里花园中央空调系统设计时，风机盘管采用了电动二通阀的变流量系统，热泵机组主机供回水总管上设压差旁通控制。因住宅小区空调同时使用率较低，其节能效果应是非常显著的，遗憾的是其主在后期因为控制整个投资成本，而砍掉了电动二通阀的节能控制系统，否则此中央空调系统节能效果应更优于现在的实际运行情况。另外，从实际运行情况来看，空调水泵的能耗占到系统总能耗的32%以上，因为住宅的同时使用率较低，空调负荷的变动性较大，通过空调水泵的联控和变频改造以适应空调负荷的变化，降低空调水泵的运行费用，其节能效果也将是较为可观的。
由此可见，在住宅小区中采用水源热泵中央空调系统在有可长期利用的地下水源的条件下是确实值得大力推广的，其节能环保效益是显而易见的，在解决了投融资及物业管理的问题后，其给住户带来的舒适的中央空调系统和合理的运行费用及给开发商带来的良好经济效益和超卓的楼盘形象，都将会是不言而喻的。
参考文献
1．陈焰华等，武汉地区水源热泵系统应用前景分析，暖通空调新技术，第4辑，2002
2．陈焰华等，住宅建筑的中央空调系统设计，建筑热能通风空调，2002，2
科研项目作为免税项目增值税进项税月末需转出，如不区分科研项目支出还是经营支出，则会产生很大的税务风险。例1：一家科研院所，2010年5月购进了一批材料10万元，进项税额1.7万元，其中：某科研项目领用4万元材料，经营项目领用6万元。当月将材料进项税额1.7万元进行了抵扣。月末未做进项税转出。2011年1月当地的税务机关在核查时，发现了某科研项目领用4万元材料，应进项税转出0.68万元，做出如下惩罚决定：该科研院所补交0.68万元的增值税，并处以0.34万元的罚款和相应的滞纳金。根据《中华人民共和国增值税暂行条例》第十条规定：免征增值税项目的进项税额不得从销项税额中抵扣，因此在实际操作别要注意区分免税项目和应税项目。在例1中，某科研项目领用的4万元材料涉及的进项税额不应该抵扣，在月末应做进项税转出0.68万元（4×0.17）。如果未做转出，税务机关可按已抵扣而未转出进项税额最低百分之五十进行罚款，并按税款额每天万分之五加收滞纳金。
科研院所每年的水电费是一笔很大的支出，由于对每个项目不会单独计量用电用水量，通常会将水电费等费用按项目工时或直接材料等的比例分摊进入各个项目，也包含免税科研项目和缴纳营业税的非应税项目，在分摊水电费的同时，应将免税的科研项目和非应税项目分摊的水电费对应的进项税额转出，单从核算上看都没问题，但税务检查时常常出现争议，存在一定的税务风险，会出现补缴税款和罚款情况。
在进行固定资产进项税额抵扣时，用于集体福利的固定资产不得抵扣；以建筑物或者构筑物为载体的附属设备和配套设施，无论在会计处理上是否单独记账与核算，均应作为建筑物或者构筑物的组成部分，其进项税额不得在销项税额中抵扣。附属设备和配套设施包括给排水、采暖、卫生、通风、照明、通讯、煤气、消防、中央空调、电梯、电气、智能化楼宇设备和配套设施。近年来，国家对科研院所的固定资产投资较多，科研院所在组织实施这些投资项目时，要注意这些问题，避免出现多抵扣少纳税的现象。
科研院所一般研发能力强，技术力量雄厚，经常会出现设备自己研发、自己制造、自己使用的现象。对于自制设备财务处理通常是按项目在科研成本中归集核算，待设备完成验收后，按照科研事业单位的会计制度，减少该设备科研成本发生金额和修购基金科目金额，同时按自制设备的成本增加固定资产和固定基金，在纳税申报时，未作视同销售处理。
新形势下科研院所承担了大量市场化研究和生产任务，由于科研院所产品具有研究创新的特点，项目研制周期往往比较长，产品交付验收后，在合同款没有全部到位的情况下，为控制经营风险，存在大量预收账款挂账现象，不按税法规定及时确认营业收入，不能按规定时点申报纳税，存在巨大的税务风险。
对于上述存在而常常忽视的增值税税务风险，根据科研院所的业务特点，对免税项目进项税转出的税务风险的管理，科研院所需要从科研项目源头上开始重视。随着国家科研体制发生变化，科研项目除政府拨款外需科研单位自筹部分资金完成，所以上报科研项目预算时要进行税务策划，尽量将涉及进项税转出购进货物等在自筹资金中开支，不涉及进项税转出的费用在科研拨款中开支。在下达科研项目任务计划时，分为国拨和自筹项目分别下达并分别核算，每月按在国拨经费中购进货物支出金额为依据，计算当月进项税转出金额。对免税和非应税项目中的水电费开支进项税额转出，依据我国《增值税暂行条例实施细则》第二十六条规定：一般纳税人兼营免税项目或者非增值税应税劳务而无法划分不得抵扣的进项税额的，按下列公式计算：不得抵扣的进项税额＝当月无法划分的全部进项税额×当月免税项目销售额（非增值税应税劳务营业额合计）÷当月全部销售额（营业额合计）根据此公式计算进项税额转出金额，按月及时进行进项税额的转出。对自制设备的税务风险控制，科研院所在自制设备完成验收后，要及时结转固定资产，同时要作为视同销售处理，特别要做好自制设备价格认定，自制设备计税价格最好征得税务机关的意见，税务机关同意后，按同类设备的价格来计算增值税，及时缴税。对预收账款的税务风险要积极进行防范，严格执行有关应税行为的时间规定，按照合同进展情况，履行纳税义务，将预收账款及时确认为营业收入，并在纳税申报时进行专项说明，待合同款全部到位的情况下，开具发票，避免重复纳税。
个人所得税税务风险及防范
科研院所作为个人所得税的代扣代缴义务人，要及时准确计算个人所得税，并按时缴纳。但是在实际操作中，总有纰漏，主要有：科研院所由于工作需要和受工资总额的限制，往往需要雇用季节工、临时工、实习生、返聘退休的技术人员，或接受外部劳务派遣用工。如何界定上述支出的性质，是劳务费还是工资？在扣缴个人所得税时季节工、临时工等的支出，科研院所往往按工资税目扣税，存在个人所得税的代扣核算不准确的问题。评审费在科研单位是普遍现象，为了鼓励专家，在科研项目评审中给专家发放评审费，经常是拟制发放表，由领导批准，专家签领。项目评审费不按要求代扣个人所得税。对于上述存在的个人所得税的问题和风险，防范措施主要是科研院所要认真研究个人所得税条款，准确界定费用性质和套用税目。对于内部职工发放评审费应纳入工资范畴一并计算当月个人所得税；对于聘请的外单位专家，评审费应作为一次性劳务报酬计算个人所得税，这样就从源头上消除了税务风险。
企业所得税税务风险及防范
科研院所企业所得税汇算清缴除了企业经常遇到的问题和税务风险外，还有科研院所特殊业务引起或忽视的问题带来的税务风险。
（一）税收优惠的事前审批与事后备案
在企业所得税汇算清缴过程中，科研院所要享受的减免税优惠，需要在规定的期限内报备，有些事项需事前审批，有些事项需事后备案，税务机关审批备案认可后方可享受税收优惠。由于历史的原因，科研院所往往以上级机关的批准文件为依据，而忽视事前审批与事后备案工作，会带来很大的税务风险。因此在年度所得税汇算清缴过程中，享受税收优惠需根据有关规定在要求的时间内到税务机关进行事前审批与事后备案工作。特别是在研究开发费用加计扣除备案中，要按照税务机关规定的程序，及时报送新技术新产品新工艺的开发费预算、开发人员编制和名单、费用归集表、项目立项决议文件、项目研究成果报告等。特别要注意在研究开发费用中列支的差旅费、办公费等是不允许加计扣除的。
（二）不征税收入
根据财税［2011］70号文件规定，只要符合文件规定的三个条件，科研院所获得专项财政资金可作为不征税收入。但同时规定，上述不征税收入用于支出所形成的费用，不得在计算应纳税所得额时扣除，用于支出所形成的资产，其计算的折旧、摊销不得在计算应纳税所得额时扣除。科研院所往往忽视此条规定，造成不必要的税务风险。
（三）应税收入弥补免税项目的亏损
科研院所用应税收入抵补免税项目亏损，亏损只能用减免税项目所得来弥补。在计算应纳税所得额时，合并计算应税所得和免税项目亏损，存在少缴企业所得税的风险。根据国税函［2010］148号规定，科研院所要分别核算应税所得和免税项目，对取得的免税收入、减计收入以及减征、免征所得额的项目不得弥补当期以及以前年度应税项目亏损。
（四）所得税汇算期前后取得有效凭证
科研院所在科研生产过程中，因债务纠纷，资金情况、质量问题等原因，难免会发生无法取得合法、有效的入账凭证，在实际执行中会遇到既未在成本费用发生年度取得，也未在汇算清缴时补充，但在以后年度取得该成本费用的有效凭证，不论业务发生多长时间，均在取得年度扣除。根据国家税务总局2012年第15号公告的相关规定，多缴的企业所得税税款可向以后年度递延抵扣或申请退税，但不能超过五年，五年后取得入账凭证在取得年度不能扣除。
其他税务风险及防范
（一）会计账务处理产生的税务风险
固定资产的盘盈和处置收入作为修购基金的增加，房租收入在事业单位会计中作为住房基金的增项处理，而税法会作为应税收入。对于这些会计处理与税法的不同，在所得税汇算清缴时应进行收入的纳税调增，否则会带来少纳所得税的税务风险。
（二）转拨经费产生的税务风险
1.1生态遗留地保护原则
滨水区通常是城市的命脉，对整个城市的生态环境具有重要作用，所以在设计中要保护滨水区的自然格局，并且保护水体不受污染，延续其防洪功能。
1.2人性化设计原则
首先要注重人文方面的设计，其次要合理规划滨水空间的交通问题，最后要满足人们亲水的愿望，亲水空间要给人舒适、愉快的感觉，兼顾美观与实用。
1.3植物多样性原则
在滨水植被设计方面，应增加植物多样性，依据景观生态学原理，模拟自然江河岸线，以绿为主体，创造自然生趣。
2国内外滨水空间的成功案例
2.1查而斯顿水滨公园
查而斯顿水滨公园是美国南卡洛莱纳州查而斯顿半岛最后一块进行规划和开发的滨水地带。整个公园的规划设计是为人们创造一个接近水面，集观景、作息、漫步、垂钓等多种功能为一体的滨水开放空间。
2.2日本东京LaLaportToyosu码头休闲区环境景观设计项目
在填海的场地上，建立绿色、水和地球3个渐进式的景观主题，并设置咖啡厅、电台等布置于场地中，场地中白色泡沫状、珊瑚状的长凳则散置在模拟海浪起伏的场地当中。游客在场地中可以感受航海旅行的感觉，自由通行，且能发现不同以往的惊喜。
2.3沈阳市新开河带状公园
沈阳市新开河带状公园，包含12个游园绿地，同时进行了服务设施规划、纪念广场、文化设施等规划，以全线中心地段的联合路桥为界分为上游地段和下游地段，建立13条绿带，丰富了沈阳市的园林绿化景观，同时为市民提供了休闲游憩的好去处。
3城市滨水空间园林景观设计的新思路
3.1打造立体亲水空间
在保证滨水景观安全性的基础上，应逐步拉近人与水体的距离，实现人与水资源的亲密接触。亲水性设计主要体现在河堤沿岸或湿地周围的立面处理上，利用景观节点打造复合岸线结构，满足人们的亲水需求。以往的设计师注重平面构成原则，但对于人的视觉来讲，垂直面上的变化远比平面上的变化更能引起关注与兴趣。滨水景观设计中立体设计包括软质景观设计和硬质景观设计。软质景观如在种植灌木、乔木等植物时，先堆土成坡形成一定的地形变化，再按植物特性种类分高低立体种植；硬质景观则运用上下层平台、道路等手法进行空间转换和空间高差创造。
3.2植物元素的多层次选择
滨水空间植物造景可将水边植物、驳岸植物、水面植物等进行多层次组合。水边植物的作用在于丰富岸边景观视线、增加水面层次、突出自然野趣。在北方，常植垂柳于水边，或配以碧桃、樱花等韵味无穷。南方水边植物种类更丰富，如水杉、水蒲桃、榕树类、羊蹄甲类、木麻黄、落羽杉、乌桕、椰子等。在驳岸植物选择上，除了通过迎春、连翘等柔长纤细的枝条来柔化岩石混凝土砖的生硬线条之外，还能在岸边栽植一些花灌木、地被、宿根花卉等。水面植物的栽植不宜过密，要与水面的功能分区结合，预留出游人的观赏视线。
3.3与景观照明、雕塑小品等现代元素相结合
在滨水景观设计中植入景观照明系统，可一定程度上延长滨水景观的观赏时间。除了考虑水体自然流动造成的声音效果，更多时候，设计师们倾向于塑造一种随环境改变的智能声音控制体系，再配合河堤沿岸、水面的景观照明，使得整个滨水景观尤其是在夜晚呈现出一种立体动态的综合性艺术效果。景观小品是滨水景观的重要组成部分，在其设计中注重地域文化的植入，可以直观地反映出城市的历史文化风貌和形象特征，呈现原生态的生活面貌，折射出滨水城市的历史文化底蕴。
4天然环保建筑材料的应用
由于我国独特的自然地理条件和复杂的水文水资源特点，决定了我国的水资源问题比较复杂，虽然各流域经过四、五十年大规模的水利工程建设，取得了巨大成就，但水资源短缺和污染问题，不仅没有得到根本性的解决，还有日益严峻的趋势。为了更有效地解决或缓解所面临的“水少、水脏”问题，需要深入地分析现状下垫面条件下的流域水循环规律和地表水与地下水之间的相互转化关系，通过研究流域水资源实时监控管理的基础理论和技术方法，开发和建设流域水资源实时监控管理系统，以充分利用和挖掘现有水利工程的内部潜力与整体综合优势，确保流域水资源的合理开发和高效利用，有力地支持社会经济的可持续发展。
2系统的构成与技术关键
研制流域水资源实时监控管理系统的主要目的是，以水利信息化促进水利现代化，以水利现代化保障水资源的可持续利用，并以水资源的可持续利用来支撑社会经济的可持续发展。该系统是以水资源实时监测系统为基础，以现代通信和计算机网络系统为手段，以水资源优化调度和地表水、地下水、污水处理回用、海水（微咸水）及外调水的联合高效利用为核心，追求节水、防污、提高水资源利用效率和最终实现水资源的可持续利用为目标，通过水资源信息的实时采集、传输、模型分析，及时提供水资源决策方案，并快速给出方案实施情况的后评估结果等，以确保实现水资源的统一、动态和科学管理，做到防洪与兴利、地表水与地下水、当地水与外调水、水质与水量、优质水与劣质水之间联合调度与管理，确保水资源与社会经济、生态环境之间的协调发展，以支撑社会经济的可持续发展。
流域水资源实时监控管理系统是一种动态的交互式计算机辅助决策系统，由水资源实时监测、实时评价、实时预报、实时管理、实时调度、决策会商、控制和后评估子系统所组成，是基于可持续发展的思想，根据现代水文水资源科学的有关理论，利用当代先进的系统分析、人工智能、计算机、多媒体及网络等技术，通过有关专业模型计算、分析和知识推理、判断等，为决策者提供流域水资源实时管理、调度方案，并允许决策者或专家根据自己的智慧、知识、经验、偏好和决策风格等进行定性分析与判断，直接干预方案生成及评价整个决策过程。
根据流域水文水资源特点和供用水特征，基于目前流域所面临的水资源短缺和水环境恶化问题，研究和开发流域水资源实时监控管理系统。该系统的技术关键主要包括：
（1）水资源监测网的调整和完善，河流纳污能力及其环境容量，水库或水库群运行规则、技术参数的校核与调整，洪水资源调控、污水处理回用与地下水人工回灌，污水总量控制与生态环境需水量，防洪与兴利统一调度，地表水与地下水资源联合运用管理等研究，以及水资源实时调度管理方案付诸实施后效益与风险分析、系统的标准化等。
（2）该系统由庞大而复杂的基础数据库、模型数据库、结果数据库、专业模型库和知识库等组成。其特点是系统规模庞大、处理的数据信息量大，模型运算复杂以及数据传输接口多，如何实现信息存储、加工、传输的专业化管理，是一个技术难点。流域的水价政策及水权分配问题，也是影响流域水资源合理开发和高效利用以及实时、统一管理的关键。
（3）如何建立和完善与现代水资源管理要求相适应的组织机构和高效、精干的执法队伍，以及如何制定科学的流域水资源管理规章制度、有关政策和法规条例等，以保障流域水资源实时管理、调度方案的付诸实施，指导流域水资源开发利用和保护。
3系统的主要功能
流域水资源实时监控管理系统的主要功能包括：水资源（及水质）的实时监测、评价、预报和决策支持（实时预报、管理及调度）以及控制、后评估等（如图1）。
图1流域水资源实时监控管理系统的功能框图
3.1水资源实时监测
水资源实时监测内容主要包括水情、水质、旱情以及其他信息等。在现有监测站网的基础上，建立和完善统一的水资源（包括大气降水、地表水、土壤水与地下水）动态监测（站点）网或监测系统（包括雨量、蒸发、径流、水位、水质、水温、墒情等监测站点），以及各取水口取水量、开采机井抽水量等监测网，各监测网或系统之间互通有无、资料共享，为水资源的合理开发、高效利用和有效保护及时快速、准确地提供完备的实时监测数据资料。
（1）雨量观测。目前采用的雨量观测手段主要是普通自记和人工观测，为了达到实时监测的目的，需要适时更新现有的观测设备，装配翻斗式雨量计并配备固态存储器等，使雨量观测工作方式更新为无人值守，有人看护的观测方式，实现雨量信息的自动采集及传递。
（2）水位观测。水位观测分为地表水和地下水两种，地表水多指河流水位和水库水位等，而地下水就单指地下水位。
①对于基本水尺在桥梁上（或附近有公路桥）的水位观测，特别是含沙量较大的站，建议采用气介质超声波水位计，再采用有线或无线方式将水位信息传输到站房。
②对于山区性河流，或断面稳定，含沙量较小的水位观测，采用测井式水位观测，装配浮子式或压力式水位计，通过有线或无线方式将水位信息传输到站房。
③水库站一般有自记井，只对其重新装配浮子式或压力式水位计，通过有线或无线方式将水位信息传输到站房
④地下水位监测目前主要分为手工测绳和自动监测仪两种。自动监测仪主要通过固态存储、电话网传输、手机网传输和电台传输等方式将实时监测到的数据传输到中心站。
总之，水位监测，建议均装配与雨量结合的水位雨量固态存储器，装配具有记录、传输、存储、分析等功能的自动监测系统，最终实现水位遥测自记，自动测报等功能。
（3）流量测验：在各中心站配备不同形式的桥测车及先进的仪器设备，开展桥测及周围地区的巡测；缆道及船测站，对现有设施设备进行更新改造，实现水文缆道程控自动化，配备机船，配备先进的测验仪器设备，全面提高流量测验的精度，充分满足防汛、抗旱和水资源统一调配的需要。对水库站现有的水文缆道进行维修、改造，实现水文缆道的程控自动化，保证流量测验的精度要求。
（4）取水口及灌区流量观测：对水库各取水口分明渠和管道两种，水位主要采用超声波自记水位计，流量测验分不同情况，选择适用的测流设备。而灌区的水位观测主要采用超声波自记水位计等，流量采取不定期电波流速仪率定方式，用水位～流量关系线推求径流量。
（5）机井开采量实时观测：地下水开采机井抽水量的观测，目前一般只有一些机井安装了水表，大部分机井均未安装水表。为了能准确取得地下水实际开采量的数据，掌握准确的地下水开采量，需要逐步或有重点地在地下水开采机井上安装水表。
（6）水质实时监测：水质污染具有理化成分复杂、多样和点多面广的特点，不仅受污染源的大小和数量影响，而且还受汛期洪水、降雨的影响。由于多种因素导致的综合结果，水质参数在成分和时空上的变化非常复杂。传统的人工现场水样采集、化验方式周期太长，难以及时、准确地反映水质变化的性质和过程，所以水资源的开发利用和保护等工作得不到有效监控与科学的管理。水质实时监测就是采用水质自动监测仪器、远程传输设备、在线监控和数据处理软件，实现对水质参数的连续采集、分析、存储，并在监测指标超过污染标准时，发出警报，做出污染类型分析等。
（7）墒情实时监测：主要针对大中型灌区的土壤墒情进行实时监测，为适时、适量的节水高效灌溉提供信息支持。并在条件许可的情况下，探讨利用遥感技术实时预报土壤墒情（中小尺度上）的可能性，即利用实时遥感信息，根据大中型灌区土壤墒情的实时监测数据，通过与遥感解译模型进行联接和耦合计算，实时提供整个流域不同灌区的土壤墒情，为流域节水高效农业的健康发展提供可靠的依据。
3.2水资源实时评价
水资源实时评价主要是指在时段初对上一时段的水资源数量、质量及其时空分布特征，以及水资源开发利用状况等进行实时分析和评价，确定水资源及其开发利用形势和存在的问题等。
（1）水资源数量实时评价：根据雨量、河川径流、地下水位等实时监测资料等，通过与历史同期的对比分析，确定和评价水资源数量及丰枯形势等。
（2）水资源质量实时评价：根据实测的河流、水库、引水渠的水质实时观测和地下水质实时监测资料等，通过与历史同期的对比分析，确定地表水和地下水的水质状况及污染态势。其主要评价内容包括：污染程度、范围及主要污染物，水资源质量，重要河流污染负荷及削减量等。
（3）水资源开发利用实时评价：通过对各取水口取水量、开采机井抽水量和地下水位等实时监测资料，对供用水量进行实时评价，通过与历史同期的对比分析，实时分析和评价各种水利工程的供水量、不同行业的实际用水量，供用水结构、节水水平，水资源开发利用程度以及当地水资源进一步开发潜力，并实时圈定地下水的开采潜力区、采补平衡区和超采区等。
3.3水资源实时预报
水资源实时预报主要包括来水预报和需水预报两部分，来水预报又分为水量预报和水质预报。水量预报包括地表水资源量预报和地下水资源量预报，地表水资源量预报既可细分为当地水和外来水（包括引调水）预报，又可分为汛期径流预报和枯季（非汛期）径流预报。需水预报分为工业、农业、生活和生态环境需水量预报。
（1）河川径流量实时预报。根据河川径流的形成机理和产流规律，将河川径流量实时预报分为汛期径流实时预报和枯季径流实时预报两种。汛期产汇流机制主要是超渗产流和蓄满产流、超渗与蓄满综合产流模式：而枯季径流主要是遵循流域的退水规律。因此，汛期径流实时预报模型与枯季径流实时预报模型是不同的，需要分别建立预报模型对汛期径流量和枯季径流量进行实时预报。
（2）地下水资源量实时预报。首先分析地下水的形成规律和补给、径流、排泄条件，以及地下水的赋存规律；然后根据抽水试验等确定含水层的参数分区，并利用试验资料和长观资料确定有关水文地质参数；最后利用均衡法或数学模拟模型法，分析和预报地下水资源量、可开采量及地下水动态分布。
（3）水质实时预报。利用获得的实时水质监测和污染物排放量等信息，通过所建立的水质实时预报模型，实时预报地下水与地表水水质状况、污染物类型、污染范围及污染程度，及时提供水资源污染态势等信息。
（4）需水量实时预报。根据需水量预报要求，本次将需水门类分为生活、工业、农业、生态环境等四个一级类，每个一级类可以再分成若干个二级类和三级类。根据具体情况和需要，还可以再细分为四级类。根据上述分类方法，可比较容易地合并有关各需水项，获得需水量过程。
3.4水资源实时决策支持
水资源实时决策包括水资源实时预报、水资源实时管理和调度，以及决策会商等。
（1）水资源实时预报。对于水资源实时预报，尤其是汛期径流预报和需水预报，由于受到诸多非确定性因素的影响比较大，很难准确预报，因此需要专家的会商支持、吸收和借鉴领域专家的知识和经验，以便较准确地预报和确定未来的来水与需水过程等。
（2）水资源实时管理。利用水资源实时评价和实时预报结果等，通过水资源实时管理模型计算，结合领域专家或决策者等积累的知识、经验和偏好，分水协议、水价政策的经济调节作用等进行综合分析，最后提出水资源的实时管理方案，为水资源的合理开发利用和保护等提供决策依据，为水行政主管部门科学地行使其监督和管理职能提供支持，以确保水资源的可持续利用。
（3）水资源实时优化调度。通过前面制定的年度内水资源管理方案，确定水资源优化调度的规则和依据；根据各时段水资源的丰枯情况和污染态势，通过建立水资源优化调度模型，确定水资源实时调度方案。
（4）水资源决策会商。决策会商是指通过对实时、历史和预报、管理与调度的各类信息进行重组和加工处理，为讨论和分析水资源的丰枯形势和污染态势，以及最终确定水资源实时管理和调度方案提供全面的支持。根据利用水资源实时管理模型和调度模型确定的若干管理、调度方案，以及提供的每一种方案的综合效益分析结果，领导决策层和领域专家，通过全面分析对比和协商、讨论，如认为其中一个方案合适则选择之，并付诸实施。如认为必须进一步做新的方案，则通过水资源实时管理、调度系统，计算和提出新的管理、调度预案，供决策者对新老方案进行对比和选择。
总之，在面临重大的水资源决策时，决策会商机制显得非常重要，有关利益冲突的各方，可以根据所提供的各种预案，包括水资源实时预报方案、实时管理预案和实时调度预案，分析其优劣，进行协商，确定能为有关各方所接受的方案。
3.5远程自动控制
控制可分为手工控制和自动控制、半自动控制等，主要是对重要的取水口和开采机井、引水闸门等的控制。根据需要和可能，有重点和有选择地建立一些远程自动控制系统是必要的，也是将来的一种发展方向。
3.6监控管理后评估
为了不断改进和完善系统的各项功能，需要对系统的重点功能进行后评估。主要内容包括：针对水资源实时调度、管理方案的合理性、实施效果以及预报方案的准确性、控制情况等进行评估，重点分析导致调度、管理方案不合理和效益不好、预报不准确的原因等。
最后，将研制的有关部分内容和功能模块进行集成，最终建立一套较完整的基于GIS的水资源实时监控管理系统，并进行试运行；通过系统的试运行不断进行修改和完善，最后正式交付使用，并保证系统能够稳定运行。
一公式选择很重要
水闸闸孔总净宽计算，是工程设计中所首要解决的问题之一。
《水闸设计规范》SL265-2001（后称新规范）已于2001年4月1日起实施了，代替了原试行的《水闸设计规范》SD133-84（后称老规范）。按宽顶堰淹没出流计算平底闸闸孔总净宽，新规范分别给出了以堰上水头为主要因素和以流速水头为主要因素的两个计算公式，即：
新规范称：规范公式2，当堰流处于高淹没度（hs/H0≥0.9）时也可采用。
我市属淮北平原地区，地势平坦，把上下游水位落差定得很小，水深为3.0m～8.0m，过闸水流符合淹没宽顶堰流的条件。笔者统计，我市已建、在建及待建中型水闸的淹没度hs/H0都在0.93以上，均大于0.9，这就意味着新规范两个计算公式都可采用。设计实践中发现，同样边界条件下，两个公式计算闸孔总净宽是不相同的，而且相差较大。
利用规范公式1计算闸孔总净宽，淹没系数σ的取值是个关键。规范公式1与老规范公式的表达式是相同的仅对淹没系数σ取值进行了调整。老规范淹没系数σ是根据别列津斯基的试验成果及原安徽省水科所对某闸高淹没堰流水工模型试验成果。但别列斯基的试验模型条件基本上是二元的，边界条件也与一般平底闸不同。
新规范在给出淹没系数值的经验公式的同时还给出了淹没系数表。经验公式是南京水科院最新研究成果提供的经验公式基础上，对其拟合系数稍作修改而成的[参1]。南京水科院给出的淹没系数表中数据及拟合公式，是根据平底水闸典型实例的试验结果制定的，并经原型观测资料验证，有较大的实用性及可靠性[参3]。
笔者通过对奎濉河治理工程中部分新建水闸闸孔总净宽分别用规范公式1、规范公式2，老规范公式及南京水科院公式进行核算分析比较，结果见下表：
涵闸
名称
设计
流量(m3/s)
上游水深(m)
下游水深(m)
落差(m)
行近流速水头(m)
Hs/Ho
规范公式1
(m)
规范公式2
(m)
老规
范公式
(m)
南京水科院公式
(m)
马元闸
299
5.0
4.9
0.1
0.101
0.9606
26.32
31.57
27.41
24.33
浍沟闸
787
5.1
5.0
0.1
0.201
0.9433
57.56
67.28
58.22
52.37
枯河闸
896
5.0
4.9
0.1
0.191
0.9439
67.87
79.39
68.71
62.27
结果表明：规范公式1结果比较接近稍大于南京水科院公式，小于老规范公式，规范公式2结果最大。笔者认为采用规范公式1，对平原地区水闸较适用，经济安全可靠。
二落差取值要斟酌
规范公式1计算闸孔总净宽，影响最大的是上下游的过闸水位落差（简称落差）。落差决定了淹没系数σ的值。特别是高淹没度时，闸孔总净宽的影响主要是淹没系数σ，其它收缩影响可忽略不计。因此在水闸设计中，落差的采用，对水闸的工程造价关系极大，在条件允许的情况下，采用较大的落差，可缩减闸孔总净宽，降低工程规模投资。
下图是对奎濉河治理工程中部分新建水闸按设计条件绘制的落差～闸孔总净宽关系曲线，由图分析可知，落差对闸孔总净宽的影响是很大的，落差愈小影响愈大。如小李庄闸：落差0.05m，总净宽21.86m；落差0.1m，总净宽18.20m；落差0.2m，总净宽仅14.88m。
当然，在水闸设计中，对落差的采用还应结合水闸的功能特点、运用要求及其它具体情况综合考虑。平原地区，地势平坦，把水流过闸落差定得很小，规范规定：一般情况下，平原地区水闸的落差可采用0.1m～0.3m。在平原地区采取较小的落差，对于排涝闸，是为了争取时间抢排，尽量减免涝情；对于进水闸与分水闸，是为了在低水位情况下，能够获取较多的流量；对于拦河节制闸，是为了减轻上游堤防的负担。
但是把落差定得太小也是不对的，造成的浪费也是惊人的。长期以来，个别规划人员不论具体情况，不进行经济分析，河道规划设计时，水闸一律按设计落差为0.1m采用，计算时按0.1m落差计算，出图时往往又留富裕度，0.1m带出10m（如某闸计算闸孔总净宽81.1m取9孔10m）。实际核算落差远小于0.1m。如在建的濉河八里桥节制闸对落差核算仅为0.0125m。已建成使用的唐河草沟节制闸10孔6m，总净宽为60m。该闸闸址处河道底宽77m，上游河道断面底宽37m，行成了所谓“大肚子”闸。采用新规范公式1按设计落差为0.1m核算该闸总净宽为34.20m，这就意味着10孔6m仅需6孔6m。核算实际落差时出现负值。
闸孔的孔径取整是造成实际工程的核算落差小于规划阶段规定设计落差原因之一。笔者建议：规划阶段对设计落差规定一个经济合理的区间范围，如0.1m≤落差≤0.2m，这样就可避免了落差过小的情况发生。
值得一提的是那些大量的沟口涵闸，因控制流域面积小，作物种植结构又允许，下游防冲因外河客水与大沟来水组合情况不同已采取措施，加大落差是完全可行的。沟口涵闸，洞身对造价影响最大，落差加大，闸孔尺寸减小，洞身工程量减少，就可以有效降低工程造价。
当然落差的加大使闸孔总净宽减小了，单宽流量却加大了，对下游消能不利。经分析，落差在规范规定0.1m～0.3m范围内，单宽流量基本都在允许范围内。对于平原河道节制闸工程，下游消能防冲一般不是受排涝及泄洪条件的控制，而是在蓄水期下游水位很低或下游无水等恶劣放水条件控制的，此时通过对闸门的开启高度的控制限制单宽流量，满足下游消能防冲设施的设计要求。
三行近流速水头要重视
由于平原河道落差定得很小，行近流速水头虽然不大，但相对比重不小，因此要利用好这宝贵的行近流速水头。
在计算闸孔总净宽时，行近流速水头必须考虑进去，否则就会出现荒谬的结论。宿迁节制闸，若不考虑行近流速水头，落差等于零，流量理应为零，而实际通过的流量仍达到200m3/s，可见行近流速水头的重要性［参3］。上述唐河草沟节制闸核算其落差出现负值也说明行近流速水头起的作用，其“大肚子”行成就因为当初设计时，行近流速水头没有考虑造成的，按老规范不考虑行近流速水头计算闸孔总净宽为55m取10孔6m。
下表是对奎濉河治理工程中部分新建水闸按设计条件计入行近流速水头和不计行近流速水头分别对闸孔总净宽进行计算，分析可知行近流速水头对闸孔总净宽的影响是很大的，大流量时，影响更甚。如浍沟闸、枯河闸不计行近流速水头比计入行近流速水头闸孔总净宽多算1/3。
涵闸
名称
流
量(m3/s)
落差(m)
行近流速水头(m)
计入行近流速水头B0计入(m)
不计行近流速水头B0不计(m)
B0不计—B0计入差值
(m)
(m)
小李庄闸
139
0.1
0.031
18.22
20.25
2.03
11%
黄桥闸
170
0.1
0.091
16.80
21.76
4.96
30%
马元闸
299
0.1
0.101
26.32
34.87
8.55
32%
浍沟闸
787
0.1
0.201
57.56
89.76
32.20
56%
枯河闸
896
0.1
0.191
67.87
104.49
36.62
54%
在计算行近流速水头时，断面应选距堰的上游3～5倍上游水深，翼墙以上上游河道断面，该断面为渐变流动的区域。笔者发现，有些计算机程序在计算行近流速中的断面面积直接采用闸总宽乘闸上水深，显然是不对的。有些计算机程序忽略上游流速水头，同样是不对的。以上情况对于有程序清单的，可修改源程序；对于已编译的程序见不着程序清单的，使用时要格外注意，要反核算一下，不要拿来就用。
目前，一些河道进行了治理，标准提高了，相应原建的水闸不能满足泄水要求，需要扩建，对扩建水闸闸前行近流速水头的取值是一个值得研究的问题。奎濉河老汪湖上的小李庄退水闸，由于孔径偏小，底板高程偏高，与设计河底高程相差近2m，共同排水时老闸流量只相当于拟扩建的新闸流量的1/5。对这样的工程，笔者认为，老闸在核算流量时可偏安全地忽略行近流速水头。如果采用与扩建的新闸相同的行近流速水头，显然是不合适的，偏不安全。
结语
水闸的闸孔总净宽一定程度上决定了工程规模，而闸孔总净宽的计算也一定程度上受人为因素的影响。有人认为，闸孔总净宽大了，有好处，没有坏处，过流能力增强了，排涝防洪的标准提高了，但恰恰忽略了这样会造成国家资金的浪费。过去一些单位为争项目争投资，主观上想加大投资规模，如在采用公式上按有利于扩大工程规模的公式；在行近流速水头上打埋伏，少算甚至不算；把上下落差定得很小。从而出现了“大肚子”闸工程，造成不必要的工程投入。
水闸的闸孔总净宽公式的选择使用，落差的合理取值应引起高度重视。落差选择是一个综合经济分析比较优化设计的问题，作为今天商品经济的设计人员，不仅要精通“CAD”，更要“神机妙算”。要研究它的“性价比”，再也不要出现那些“大肚子”闸工程了。
参考文献
[参1]《水闸设计规范》SL265－2001(简称新规范)水利电力出版社
