基于桑基图的广西取水口监测计量可视化统计分析

朱德瑜，滕 翔，韦钧培

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

为全面、准确、及时掌握取用水情况，提高水资源管理精细化水平，水利部下发了《水利部关于强化取水口取水监测计量的意见》（水资管〔2021〕188号）文件（以下简称“188号文”），要求以满足水资源管理需求为目的，以提高监测计量覆盖面、提升监测计量数据质量、加强监测计量数据成果应用为重点，坚持系统观念、依法依规、因地制宜、分类推进，完善水资源前端信息采集、传输系统及承接管理平台，健全责任明确、支撑有力、监管有效的取水口取水监测计量体系，为实施水资源刚性约束制度，促进生态文明建设和高质量发展提供有力支撑。

按照188 号文的要求，对广西16 330 个取水口及其监测情况进行全面分析，通过桑基图展示取水规模、取水用途、计量设施类型之间的组成和占比关系，阐述监测现状存在的问题，确定广西取水口监测计量水平的目标，并围绕该目标提出2021—2023年广西主要建设任务。

2.1 计量现状

对2021 年7 月底广西取用水专项整治行动取水口核查登记成果复核工作获取的数据进行统计，全区取水口门总数为16 330个，有效数据12 866个，无效数据580 个，河道内用水取水口2884 个（不纳入统计范围）。

2.1.1 按取水口不同用途计量统计

2021年取水口不同用途计量统计见表1。

表1 2021年取水口不同用途计量统计表

2.1.2 按取水规模划分

（1）非农业用水（包括工业、公共供水、生活、服务业、农村人饮及其他）规模以上：地表水年许可水量≥50 万m3或地下水年许可水量≥5万m3（未颁发取水许可证的取水口按年均取水量划分）。

（2）农业灌溉用水规模以上：灌溉面积≥5 万亩大中型灌区。

2021年取水口不同规模监测计量统计见表2。

表2 2021年取水口不同规模监测计量统计表

2.1.3 绘图

为准确研判分析全区取水口总体现状，根据统计结果绘制桑基图（见图1、图2）。

2.1.4 计量现状分析

结合表1、表2、图1、图2，对广西取水口规模、取水用途、计量设施类型间的比例关系进行分析。

（1）全区已实现计量的取水口数量占总口门数较少，仅占36.77%，取水口在线计量率较低，仅为21.23%。重点针对取水量大的取水口开展计量，全区已实现计量的取水量占总取水量的69.58%，取水量在线计量率为66.60%。

（2）从取水口分类上看，非农业用水总体监测计量情况较好。工业用水及服务业用水取水口计量率均达到80%以上，公共供水取水口计量率达69.77%，绝大多数水量已实现在线计量；
生活用水、其他用水取水口计量率均达到60%以上，半数以上水量已实现在线计量；
农村人饮取水口计量率仅为20.66%，取水量在线计量率仅为1.22%。农业灌溉用水监测计量取水口数量虽不足1/3，但针对取水量大的取水口开展计量，故取水量在线计量率超过2/3。

（3）从用水规模上看，规模以上取水口及取水量计量情况较好，取水口计量率可达到60%以上，取水量在线计量率达86.18%；
规模以下取水口计量率不足30%，取水量在线计量率仅为10%。

（4）从计量设施类型上看，工业、公共供水、生活、服务业、其他用水取水口在线计量设备多采用管道超声波流量计及电磁流量计，农村人饮取水口多采用机械水表的离线计量方式；
农业灌溉取水口采用折算、推算以及明渠在线测流设备等多种方式计量。明渠在线测流设备和管道超声波流量计承担了我区绝大多数用水量的在线计量工作。

2.2 存在问题

（1）取水口计量覆盖面不全，在不同行业间差异较大。非农（除农村人饮外）取水口计量覆盖率较高，农村人饮、农业灌溉用水的取水口计量率相对较低。农业灌溉取水口中，小型灌区、农用机电井、小型种植户等取水口占绝对多数，取水口计量率不足10%，部分甚至不足5%，取水量计量率不足10%，大量的小型灌区取水口、农用机井无计量设施。

（2）取水口在线计量率偏低，国控形成的取水量在线计量能力不平衡。国家水资源监控能力建设广西项目建成后，针对规模以上颁证取用水户实现了在线计量，切实提高了我区颁证取水大户的取水量在线计量率。但受各种条件制约，部分规模以上取水口仍为离线计量，且大多数规模以下取水口未能有效计量，自动化程度低，水行政主管部门获得取水量信息时效性差。

（3）监测准确度存在问题，部分监测点数据不准确、不稳定。除国控项目建设的取用水在线监测站外，我区还存在部分取用水户自建取水口监测站。取水户自建计量设施安装不规范，设备精度和稳定性水平参差不齐，设施运行维护、校准率定等工作严重不足，计量设施出现故障不能及时修复，部分监测点数据不准确、不稳定，计量数据存在一定误差。计量设施经长期运行，出现一定的机械误差，需定期校准。推算水量的准确性，受相关数据来源、人为经验影响大，并缺乏核准依据。

188号文明确了广西取水口监测计量点建设的主要目标：在国控项目建设成果基础上，利用3年左右时间（2021—2023年），实现进一步提高监控体系尤其是非农取用水口及大中型农业灌区渠首取水口水量计量全覆盖，下沉非农取水口在线监测规模线，实现取水量计量率和在线计量率显著提高，监测计量设施满足相关技术标准和规范要求，形成与实行最严格水资源管理制度基本适应的水资源监控能力，基本满足水资源定量管理和最严格水资源管理制度考核的信息化支撑需要。

（1）加快实现工业、生活、服务业等非农取水口计量全覆盖。工业、生活、服务业等取水应全面配备计量设施。其中，地表水年许可水量50 万m3以上、地下水年许可水量5万m3以上的取水均安装在线计量设施，即规模线以下的非农取水口实现计量全覆盖，规模线以上的做到在线计量全覆盖。

（2）分类推进地表水灌区取水口监测计量。对5万亩以上的大中型灌区以及典型小型灌区渠首取水口，到2022 年全部实现在线计量；
对其余中型灌区渠首取水口，通过安装计量设施或折算进行取水计量；
对小型灌区，按照国家水资源监控能力建设规定实施灌区面积比例推算法进行小型灌区取水计量，满足区域小型灌区用水统计数据核算要求。

（3）对已有监测计量设施改造升级。对不符合国家有关技术规范和标准要求的监测计量设施，限期取用水户更换、维修，并依法申请检定或校准，保障计量设施正常运行。对取水规模达到在线计量要求而未实现在线计量的，限期取用水户实现在线计量。对同一取水口已安装多个取水计量设施的，综合考虑准确度、传输能力等因素，经有关计量技术机构对计量设施进行检定或校准后，确定一个设施作为计量水量的依据。

根据监测计量目标及要求，结合广西现状，统计取水口和取水量的计量率、在线计量率的目标见表3。

表3 全区取水口监测计量目标统计表%

4.1 建设任务划分

按188 号文提出的目标及要求，根据上述对取水口监测现状的调查分析成果，广西取水口监测计量点建设任务主要分为以下几种类型：

（1）新建在线计量站点（规模以上取水口），新建离线计量（规模以下取水口），对不具备计量设施安装条件的1～5万亩中型灌区采取以电折水等方式计量水量、小型灌区采用推算方式计量水量。

（2）将规模以上取水口已建离线计量站改建为在线计量站，对已上报不能正常运行的流量监测设备进行维修。

4.2 建设任务统计

根据取水口不同用途及取水规模，按照上述建设任务分类，围绕全区取水口监测计量目标，提出以下建设任务。

4.2.1 非农取水口

全区非农取水口监测计量建设任务统计见表4。

表4 全区非农取水口监测计量建设任务统计 个

（1）工业用水。重点完善工业用水36 个规模以上取水口的在线计量，以及105 个规模以下取水口的离线计量，同时完成22个故障流量监测点的设备维修工作。

（2）生活用水。重点完善生活用水23个规模以上取水口的在线计量，以及46个规模以下取水口的离线计量，完成2个故障流量监测点的设备维修工作。

（3）公共供水。重点完善公共供水98 个规模以上取水口的在线计量，以及275 个规模以下取水口的离线计量，完成22个故障流量监测点的设备维修工作。

（4）服务业用水。重点完善服务业用水8个规模以上取水口的在线计量，以及16个规模以下取水口的离线计量，完成1 个故障流量监测点的设备维修工作。

（5）农村人饮。重点完善农村人饮1262 个规模以上取水口的在线计量，以及2383个规模以下取水口的离线计量，完成15个故障流量监测点的设备维修工作。

（6）其他用水。重点完善其他用水24 个规模以上取水口的在线计量，以及196 个规模以下取水口的离线计量，完成17个故障流量监测点的设备维修工作。

4.2.2 农业灌溉取水口

全区农业灌溉取水口监测计量建设任务统计见表5。

表5 全区农业灌溉取水口监测计量建设任务统计 个

（1）完成5万亩以上大中型灌区25个规模以上取水口的在线计量，完成4 个故障流量监测点的设备维修工作。

（2）其余中型灌区的29 个取水口采用折算进行取水量计量，完成3 个故障流量监测点的设备维修工作。

（3）完成典型小型灌区299个取水口的在线计量，完成5个故障流量监测点的设备维修工作。

（4）其他小型灌区的3777 个取水口采用推算计量。

4.3 项目实施效果

项目实施后取水口、取水量监测计量桑基图分别见图3、图4。

由图3、图4 可知，管道流量计（超声波、电磁流量计等）、明渠流量计及水位计在我区取用水在线计量中得到广泛应用；
规模以下非农取水口均采用机械水表进行离线计量，其中大多数来自于农村人饮取水口；
小型灌区通过推算法进行取水计量，虽没有安装实体计量表计，但推算水量能满足区域小型灌区用水统计数据核算要求，为有效监管取水口取水监测计量，实施水资源刚性约束制度提供了有力保支撑。

项目建设完成后，全区非农取水口及取水量计量将实现全覆盖，规模以上取水口全部实现在线计量。全区5万亩以上的大中型灌区以及典型小型灌区渠首取水口全部实现在线计量；
对其余中型灌区渠首取水口及取水量计量实现全覆盖；
对小型灌区通过灌区面积比例推算法实现小型灌区取水计量。全区总取水口计量率由建成前的36.77%提升到70.64%，取水口在线计量率由建成前的21.23%提升到42.01%；
全区总取水量计量率由建成前的69.58%提升到80.80%，取水量在线计量率由建成前的66.60%提升到77.65%。