15.2. Государственный водный кадастр

С давних пор проводятся работы по обобщению результатов гидрологических наблюдений на реках, каналах и других водных объектах. Систематизированный свод сведений о водных объектах за годичный период называют г и д р о л о г и ч е с к и м е ж е г о д н и к о м. Гидрологические ежегодники содержат сведения об у3ровне и расходах воды, о крупности наносов, расходах наносов, температуре воды, толщине льда и др. В России и СССР всего было издано 26 томов (41 книга) результатов гидрологических наблюдений за 1881–1935 гг. на реках и озерах. В дальнейшем материалы публиковались в гидрологических ежегодниках.

В Беларуси в 1876 г. были начаты стационарные гидрологические наблюдения в Бобруйске, Мозыре, Могилеве, Гродно, Витебске, Слониме, Белице, Столбцах, Мостах, Орше, Жлобине, Лоеве, Борисове.

Современные наблюдения за гидрологическим режимом рек и водоемов в республике проводятся на 136 постах (122 речных и 14 озерных) и 2 болотных створах. Посты расположены повсей территории Беларуси на больших, средних и малых реках, на наиболее значительных озерах и водохранилищах, имеющих научное и рекреационное значение (Нарочь, Лукомское, Освейское, Чигиринское). На некоторых озерных постах, кроме береговых наблюдений, проводятся наблюдения за режимом на акватории.

Государственный водный кадастр в современном понимании – это систематизированный свод данных учета вод по количественным и качественным показателям, регистрации водопользований, а также данных учета использования вод. Первый водный кадастр был составлен в 1931–40 гг. Он включал 4 серии – кадастры: морской, гидрометеорологический, подземных вод, поверхностных вод.

В настоящее время Республиканский гидрометеорологический центр (в г. Минске) осуществляет ведение Государственного водного кадастра по разделу «Поверхностные воды», подготавливает «Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод» по территории республики, куда входят сведения о гидрологическом режиме. Кроме этого, ежегодно подготавливаются издания специализированных наблюдений по болотной станции Полесская и наблюдений за испарением с водной поверхности.

Разработана и используется система, которая позволяет оперативно следить за всеми изменениями гидрографической сети, своевременно отражать их в материалах Государственного водного кадастра. Материалы последнего используются при решении водохозяйственных задач в гидротехническом строительстве и обосновании мероприятий, направленных на рациональное использование водных ресурсов Республики Беларусь.

По ежегодным результатам наблюдений пополняется в Республиканском гидрометеоцентре информационный банк данных («Гидрология – реки и каналы», «Озера и водохранилища» и др.), который является основой для подготовки справочников обобщения гидрологических характеристик, научно-исследовательских работ, подготовки Межведомственного Государственного кадастра, разделов экологического бюллетеня «Состояние природной среды Беларуси».

15.3. Автоматизированная информационно-аналитическая система мониторинга водной среды

Автоматизация гидрологических измерений возможна в тех случаях, если измеряемые величины могут быть преобразованы в пропорциональные им электрические сигналы. Выше были описаны измерительные преобразователи такого типа для уровней и глубин, скоростей и расходов воды. Аналогичный принцип используется и для измерения температуры воды, например, с помощью термометров сопротивления, принцип действия которых основан на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от температуры. Проволочка из чистой меди диаметром 0,1–0,2 мм помещена в баллончик и засыпана керамическим порошком. Она включается в качестве одного плеча в мост Уитстона, к измерительной диагонали которого подключается регистрирующий прибор. Таким является гидрологический термометр ГР–41М–1.

Совокупность средств измерений нескольких физических величин и вспомогательных устройств, предназначенная для получения и представления потребителю измерительной информации об исследуемом объекте в условиях его функционирования, называется и з м е р и - т е л ь н о й и н ф о р м а ц и о н н о й с и с т е м о й (ИИС). Если объекты удалены на значительные расстояния, то системы для сбора, передачи и обработки информации называются т е л е и з м е р и т е л ь -н ы м и (ТИС).

Современные ИИС создаются из законченных функциональных элементов, объединенных общим алгоритмом функционирования. К таким элементам относятся аналого-цифровые преобразователи, цифровые измерительные приборы, печатающие устройства (принтеры) средства визуального наблюдения и др. Принцип построения ИИС из отдельных функциональных элементов называется а г р е г а т и р о - в а н и е м и з м е р и т е л ь н ы х с р е д с т в. Для агрегатирования нужна совместимость элементов (способность соединяться без дополнительных устройств). Для объединения элементов в систему необходима унификация их метрологических, механических, электрических свойств. Эти задачи решают при помощи стандартных и н т е р ф е й с о в (от английского слова «сопрягать», «согласовывать»). Интерфейсы, предназначенные для ИИС, называют измерительными или приборными. Они обеспечивают все виды совместимости и взаимодействия с вычислительными устройствами. При создании таких интерфейсов используют м и к р о п р о ц е с с о р ы.

ИИС с централизованным управлением содержит единое устройство управления – программирующий контроллер, обеспечивающий согласование всех функциональных узлов по времени и по заданной программе, а также выбор необходимого числа и последовательности включения узлов. В состав программирующего контроллера входят: микропроцессор, запоминающие устройства (постоянное и оперативное); устройства связи с исследуемым объектом.

Одно из современных направлений в ИИС – это применение микро-ЭВМ. Последняя представляет собой вычислительную машину, содержащую микропроцессор, постоянную и оперативную память, средства ввода и вывода информации.

Телеизмерительная система преобразует физические величины в пропорциональные электрические и затем передает их на расстояние по каналу связи. Для этого применяют проводные (кабельные) линии и беспроводные каналы связи. Различают аналоговые, импульсные и цифровые ТИС.

В а н а л о г о в о й Т И С измеряемая величина предварительно преобразуется в непрерывный электросигнал – аналог (ток, напряжение, частоту), который передается по каналу связи измерительному прибору.

В и м п у л ь с н о й Т И С измеряемая величина предварительно преобразуется в интервал времени (типа азбуки Морзе). Различают время-импульсные, амплитудно-импульсные и импульсно-частотные ТИС.

В ц и ф р о в о й Т И С информация кодируется в цифрах. Для этого используется в основном двоично-десятичное представление чисел.

В Республиканском гидрометеорологическом центре создана и используется автоматизированная информационно-аналитическая система мониторинга, обработки и распределения информации о состоянии окружающей ( в том числе и водной) среды. Она обеспечивает проведение гидрометеорологических наблюдений на территории республики; передачу гидрометеорологической информации в областные и республиканский центры сбора с использованием модемной связи и электронной почты; обработку поступающей информации и представление результатов в виде гидрометеорологических прогнозов, карт, таблиц и аналитических обзоров. Оперативный контроль показателей гидрологической обстановки в бассейнах рек используется для статистического моделирования наводнений и отображения катастрофических наводнений, составления прогностической карты зон затоплений.

В НПП «Водкосмос» (ЦНИИКИВР) создана автоматическая гидрологическая станция (АГС), предназначенная для одновременного и непрерывного контроля количественных и качественных характеристик водной среды: уровня, температуры, расхода воды, скорости течения, содержания нитратов, нитритов, хлоридов меди, свинца, нефтепродуктов, растворенного кислорода, кислотности и минерализации воды. С помощью приемо-передающих устройств типа «Терминал» и центральной станции космической связи информация передается в Минск в главный центр для обработки и дальнейшего использования полученных результатов.