周元龍 王琦 崔雄輝 陳囯銀 黨榮

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流域“河長(zhǎng)制”踐行水資源信息化管理的系統(tǒng)建設(shè)模式

周元龍 王琦 崔雄輝 陳囯銀 黨榮

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

結(jié)合我國(guó)流域水資源面臨的復(fù)雜情勢(shì)，全面推進(jìn)河長(zhǎng)制的工作建設(shè)，通過(guò)水利設(shè)備、“3S”遙感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)等方式，為流域水資源大數(shù)據(jù)的信息化提供服務(wù)渠道與集成技術(shù)，依托通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行搭建，流域與區(qū)域分級(jí)負(fù)責(zé)管理，相互之間信息共享、數(shù)據(jù)交換，緊密聯(lián)系，優(yōu)化多重水資源的業(yè)務(wù)管理流程，發(fā)揮實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)防、應(yīng)用和保護(hù)作用。

遙感技術(shù)；流域；信息；系統(tǒng)；“河長(zhǎng)制”

引言

無(wú)錫市自2007年下半年起在全國(guó)首創(chuàng)“河長(zhǎng)制”。在當(dāng)時(shí)太湖治理背景之下，無(wú)錫市提出建立和實(shí)施“河長(zhǎng)制”的目的是改善河道水質(zhì)，恢復(fù)河道水生態(tài)，最終全面提升河道功能，促進(jìn)太湖治理，“河長(zhǎng)制”的內(nèi)容涵蓋著有利于恢復(fù)河道水生態(tài)，提升河道功能的各個(gè)方面[1]。

2018年1月1日開(kāi)始實(shí)施新修訂的《中華人民共和國(guó)水污染防治法》將河長(zhǎng)制正式入法[2]。我國(guó)河湖管理制度的創(chuàng)新進(jìn)入了新階段。目前，各個(gè)地區(qū)的“河長(zhǎng)制”制度正處于全面建設(shè)階段。為此，本文在“河長(zhǎng)制”制度建設(shè)管理層面，運(yùn)用了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)理論方法，在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)時(shí)代，將系統(tǒng)化、信息化的流域區(qū)域水資源管理方式深入推進(jìn)。

1 遙感技術(shù)在信息的采集與傳輸中的應(yīng)用

1.1 流域水管理中遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

遙感技術(shù)在流域“河長(zhǎng)制”的信息化管理中能夠應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，在水文的監(jiān)測(cè)、觀測(cè)、影像處理、實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、空間和時(shí)間分布分析等方面具有重要作用。在預(yù)測(cè)和模擬工程中，利用不同分辨率的衛(wèi)星影像圖，將影像圖和地面測(cè)量的數(shù)據(jù)相結(jié)合可以對(duì)空間降雨量進(jìn)行估計(jì)[3]。然后將這個(gè)估計(jì)值輸入所建立的模型中，就實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)信息的輸入。大的方面在上中下游流域規(guī)劃管理；小的方面在區(qū)域規(guī)劃實(shí)施監(jiān)測(cè)管理。

1.2 面向?qū)ο蟮男畔⒉杉c傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2.1 面向的對(duì)象與工具

基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所具備的數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)、遙感和地理數(shù)據(jù)分析之間的關(guān)系，以流域水資源為主觀對(duì)象，水資源管理的中心為決策者和執(zhí)行者，互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸、遙感監(jiān)測(cè)成像、專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域研究為輔助，在現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上提高信息采集、傳輸、處理的自動(dòng)化水平，擴(kuò)大信息采集的范圍，保證信息采集的精確性和傳輸?shù)臅r(shí)效性。

1.2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的建設(shè)結(jié)構(gòu)是信息采集與傳輸?shù)钠脚_(tái)，主要是在面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)上設(shè)立相應(yīng)的組織框架，建立專(zhuān)業(yè)的、明確的、精準(zhǔn)的傳輸與處理渠道，主要由監(jiān)測(cè)點(diǎn)、遙感平臺(tái)、監(jiān)控中心以及它們之間的連接設(shè)備與方式構(gòu)成，信息采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的主要功能有如下幾個(gè)方面。

①對(duì)所管轄河段的定期斷面流量與降雨量的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)汛期與旱期的水情。

②可收集水源并交由專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)水質(zhì)，含沙量與生化指標(biāo)。

③監(jiān)控相關(guān)工業(yè)企業(yè)在入河排污口的水功能區(qū)域的水排放問(wèn)題，并完成數(shù)據(jù)的報(bào)送。

（2）遙感平臺(tái)

遙感平臺(tái)是信息的采集工具與傳輸中轉(zhuǎn)站，主要借助衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)人為所不能直接到達(dá)的流域區(qū)域以及大面積水域情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤反饋。通過(guò)氣象衛(wèi)星影像圖和光波輻射的熱處理圖，能夠及時(shí)將區(qū)域的水質(zhì)大面積直觀表象變化和水情在時(shí)間空間的分布范圍信息反饋到監(jiān)控中心，方便執(zhí)行者及時(shí)做出判斷。

（3）監(jiān)控中心

監(jiān)控中心是系統(tǒng)的上級(jí)終端。在大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下，云計(jì)算中心的服務(wù)方便了信息在平臺(tái)之間的迅速傳輸、儲(chǔ)存、分享等，因?yàn)椴煌饔颉⒉煌瑓^(qū)域，在時(shí)間和空間跨度上有極大的不確定性[4]。信息的采集站點(diǎn)也分布于國(guó)內(nèi)廣大區(qū)域。因此在各部分統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)中心，整合數(shù)據(jù)資源，共享數(shù)據(jù)信息，處理與分析數(shù)據(jù)，上傳與下達(dá)指令，方便決策者與執(zhí)行者及時(shí)掌握實(shí)時(shí)狀況，并做出決策[5]。

圖1 面向?qū)ο蟮男畔⒉杉c傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 水資源信息的服務(wù)系統(tǒng)

2.1 水資源的信息服務(wù)與系統(tǒng)構(gòu)建

水資源信息的服務(wù)系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器、監(jiān)控中心與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)所建立的信息服務(wù)、分析與處理的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)水資源信息的匯總和綜合展示、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析等[6]。它是將通過(guò)在各個(gè)平臺(tái)、渠道獲取的水文、水資源狀況信息上傳到信息庫(kù)以后，由專(zhuān)門(mén)的人員或技術(shù)加以分析處理，然后將結(jié)果信息與動(dòng)態(tài)情況及時(shí)地反映在系統(tǒng)的界面，方便外界的監(jiān)督使用與信息查詢等方面的工作，實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息共享。

2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

水資源信息服務(wù)的系統(tǒng)劃分見(jiàn)圖2。

圖2 水資源信息服務(wù)的系統(tǒng)劃分

2.3 信息服務(wù)系統(tǒng)的功能

2.3.1 水資源服務(wù)

水資源服務(wù)項(xiàng)目功能見(jiàn)表1。

表1 水資源服務(wù)項(xiàng)目功能

2.3.2 水環(huán)境服務(wù)

水環(huán)境服務(wù)項(xiàng)目功能見(jiàn)表2。

表2 水環(huán)境服務(wù)項(xiàng)目功能

3 系統(tǒng)的管理與運(yùn)行

3.1 組織機(jī)構(gòu)的建設(shè)

水行政主管機(jī)構(gòu)可以在現(xiàn)有水資源管理組織體系的基礎(chǔ)上，依托現(xiàn)有業(yè)務(wù)單位或部門(mén)對(duì)現(xiàn)有水資源管理系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理[7]。各級(jí)水行政主管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)本流域的水資源利用、規(guī)劃、節(jié)約、保護(hù)等工作，下設(shè)不同區(qū)域段的河長(zhǎng)，根據(jù)統(tǒng)一的安排，由出任的河長(zhǎng)負(fù)責(zé)管轄區(qū)域的流域水資源的全盤(pán)工作，并向上級(jí)做出信息報(bào)告與整治方案。水資源主管部門(mén)協(xié)調(diào)河長(zhǎng)辦公室處理系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)也提供技術(shù)上、人才上與資源上的幫助。在體系中，水資源信息的采集的運(yùn)行工作依托水文相關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全以及信息傳輸?shù)冗\(yùn)行依托水行政管理部門(mén)的信息管理與防汛抗旱中心負(fù)責(zé)[8]。

3.2 管理制度的運(yùn)行

水資源管理在各個(gè)方面的運(yùn)行涉及面非常廣，體系復(fù)雜。要建立可行的管理制度，就要綜合以下幾個(gè)方面的因素。（1）明確職責(zé)和關(guān)系，建立“河長(zhǎng)制”的負(fù)責(zé)體系對(duì)流域水資源進(jìn)行管理維護(hù)，要在社會(huì)各界的監(jiān)督下明確職責(zé)與各個(gè)業(yè)務(wù)及部門(mén)之間的關(guān)系，從而完成管理目標(biāo)。（2）建立考核制度，提高管理體系的運(yùn)行水平，保證不管是在技術(shù)上，還是在人事上的穩(wěn)定發(fā)展。（3）按照法律法規(guī)的要求明確規(guī)章制度，尤其是在國(guó)家以及地方流域等各方面的水事法律關(guān)系調(diào)整上以及以“河長(zhǎng)制”為中心的內(nèi)部管理上必須建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的規(guī)章制度，以保證水管理層面的秩序有效運(yùn)行。

圖3 “河長(zhǎng)制”管理的組織結(jié)構(gòu)

表3 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能

3.3 組織管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

3.3.1 組織管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架

“河長(zhǎng)制”管理的組織結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

3.3.2 組織管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)各級(jí)功能

管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能見(jiàn)表3。

4 落實(shí)水資源管理的系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)造在“河長(zhǎng)制”之下的管理應(yīng)用

我國(guó)水資源總體量大，種類(lèi)多；但因水資源分布不均，人口基數(shù)大，導(dǎo)致我國(guó)人均持水量少，近年來(lái)又因環(huán)境污染，城市化發(fā)展，本就稀缺的水資源顯得更為珍貴。所以國(guó)家對(duì)水資源的保護(hù)的重視程度逐年增加，并于2017年將“河長(zhǎng)制”加入《中華人民共和國(guó)水污染防治法》?！昂娱L(zhǎng)制”中的“河長(zhǎng)”負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)河流的水環(huán)境治理和水質(zhì)改善，其實(shí)質(zhì)是領(lǐng)導(dǎo)督辦制、環(huán)保問(wèn)責(zé)制衍生出來(lái)的水環(huán)境管理制度，作為所負(fù)責(zé)河道的第一負(fù)責(zé)人，對(duì)水生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善和斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)負(fù)領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，負(fù)責(zé)牽頭組織河道綜合治理，抓工作推進(jìn)和協(xié)調(diào)，落實(shí)長(zhǎng)效管理的措施，是一項(xiàng)嚴(yán)密的行政管理機(jī)制和嚴(yán)格的行政責(zé)任追究制度[9]。

踐行水資源管理的建設(shè)系統(tǒng)，是輔助“河長(zhǎng)制”有效進(jìn)行的理論方法和技術(shù)措施，以創(chuàng)新發(fā)展理念、管理手段和服務(wù)模式為目標(biāo)，打造以河長(zhǎng)負(fù)責(zé)制為主體、技術(shù)手段與運(yùn)行體系為工具的信息化管理系統(tǒng)，這是將科學(xué)方法投入到實(shí)踐運(yùn)用中我們不斷探索的主題。基于“河長(zhǎng)制”管理要求，在未來(lái)“河長(zhǎng)制”的發(fā)展中值得繼續(xù)研究推廣。

[1]艾小榆，梁海濤. 中小河流“河長(zhǎng)制”長(zhǎng)效管理模式探討[J]. 廣東水利水電，2016（5）：1-2.

[2]金春久，王憲恩，田竹君. 松花江流域現(xiàn)代水資源保護(hù)管理的理念、水質(zhì)模型系統(tǒng)與實(shí)踐[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2012：53-58.

[3]汪黨獻(xiàn)，王浩，倪紅珍，等. 水資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展模型及其應(yīng)用研究[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2011：138-149.

[4]周瓏. “河長(zhǎng)制”管理工作的實(shí)踐與探索[J]. 科技視野，2015（29）：1-2.

[5]周建國(guó). 公共視域中的水治理[M]. 南京：南京大學(xué)出版社，2012：35-43.

[6]張立中. 水資源管理[M]. 北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2006：150-163.

[7]林洪孝. 水資源管理理論與實(shí)踐[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2003：239-246.

[8]蔣云鐘，萬(wàn)毅，張淑玲. 水資源管理系統(tǒng)建設(shè)導(dǎo)論[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2011：70-71，150-151.

System Construction Mode of Implementing Water Resources Information Management in the Basin of River Chief System

Zhou Yuanlong Wang Qi Cui Xionghui Chen Guoyin Dang Rong

College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Gansu Lanzhou 730000

Combining the complex situation faced by water resources in the River Chief System, comprehensively promoting the construction of the river system, and using the water conservancy equipment, 3S remote sensing technology, internet platform, database management platform and application system to provide service channels and integration technologies for the informatization of the Basin of River Chief System. Relying on communication and computer network systems to build, watershed and regional grading to manage, mutual information sharing and data exchange, close contact, so as to optimize multi-water business management processes, and plays a role of real-time monitoring, prevention, application and protection.

remote sensing technology; watershed; information; system; “The River Chief System”

TV213.4；TP391

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