(遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110003)

遼寧省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目應(yīng)嚴(yán)格按照水利部制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)約進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計[1]，要按照滿足“紅線能顯、現(xiàn)狀能監(jiān)、管理有措、決策有助和應(yīng)急有策”的功能要求進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，其框架設(shè)計見圖1。 全面定制水利部統(tǒng)一開發(fā)的三級通用軟件(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng))，以滿足遼寧省(省、市、縣水行政主管部門)和水利部、流域機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)管理工作的需求。 充分利用現(xiàn)有可利用的信息系統(tǒng)資源，進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)的整合和集成，保證建設(shè)質(zhì)量，使系統(tǒng)獲得更豐富強(qiáng)大的功能， 并避免資源浪費，初步建立起遼寧省水資源監(jiān)控體系，并為未來系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)充提供經(jīng)驗。

圖1 水資源監(jiān)控能力建設(shè)功能框架

1 取用水監(jiān)控體系

1.1 取用水監(jiān)控對象及現(xiàn)狀

目前，遼寧省頒發(fā)取水許可證的取水許可總水量113.3億m3。其中，城市生活和工業(yè)取水許可水量63.8億m3，農(nóng)業(yè)取水許可水量49.5億m3。遼寧省自2004年開始，進(jìn)行了取水計量遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。系統(tǒng)覆蓋沈陽、鞍山、撫順等13個市的水資源費應(yīng)征額50萬以上的自備水源取用水大戶以及市、縣自來水公司，共280個取水戶650個監(jiān)測點，監(jiān)測水量為10.84億m3，目前只有朝陽、本溪、鐵嶺3個市的監(jiān)測系統(tǒng)仍在使用，而其他10個市的大部分站點由于系統(tǒng)建設(shè)缺少后續(xù)運行維護(hù)資金等原因，大多不能正常運行。遼寧省對農(nóng)業(yè)灌溉取用水戶的監(jiān)測點很少，水平衡測試工作進(jìn)行得也很少。因此，省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目中取用水監(jiān)控體系的建設(shè)內(nèi)容包括建設(shè)540個取用水國控監(jiān)測點，對325個取用水戶的取水量實現(xiàn)在線監(jiān)測。

1.2 取用水監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

取用水監(jiān)控體系由監(jiān)測點、監(jiān)控中心，以及監(jiān)測點與監(jiān)控中心的信息傳輸信道構(gòu)成。監(jiān)控中心統(tǒng)一部署在省水利廳的水資源監(jiān)控管理信息平臺， 取用水監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)見圖2。監(jiān)測點包括管道型、渠道水位型兩種形式，負(fù)責(zé)采集、發(fā)送水量監(jiān)控信息和終端管理信息。監(jiān)控中心主要是水資源監(jiān)控管理信息平臺部署的監(jiān)控服務(wù)器，邏輯上屬于信息傳輸與接收處理的一部分。系統(tǒng)運行時，監(jiān)控平臺接收各監(jiān)測點遙測的各種要素信息，所有信息經(jīng)處理后，再由其他應(yīng)用系統(tǒng)使用。監(jiān)測點與監(jiān)控中心的信息傳輸信道由水利政務(wù)外網(wǎng)和移動GPRS網(wǎng)絡(luò)組成，信息可雙向傳輸。按照取水監(jiān)測站點信息的安全等級，又分為普通型和加密型。省監(jiān)控平臺到監(jiān)測點的信息傳輸流程，均為普通型，由省監(jiān)控平臺服務(wù)器發(fā)出指令，經(jīng)水利信息政務(wù)外網(wǎng)、移動GPRS網(wǎng)絡(luò)傳遞到各監(jiān)測站的遙測終端機(jī)，遙測終端機(jī)根據(jù)省監(jiān)控平臺的命令，采取相應(yīng)動作，反向上報各種數(shù)據(jù)，完成一次命令的執(zhí)行。此信息流程主要用于對監(jiān)測點遙測終端機(jī)的遠(yuǎn)程召測和遠(yuǎn)程設(shè)置。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸流程

2 水功能區(qū)監(jiān)控體系

2.1 水功能區(qū)監(jiān)控對象及問題

水功能區(qū)監(jiān)控體系的建設(shè)包括原省水環(huán)境監(jiān)測中心及各分中心的改建，需補(bǔ)充購置新的儀器設(shè)備，進(jìn)行實驗室信息管理系統(tǒng)軟件的試點開發(fā)，系統(tǒng)地提高其監(jiān)測能力。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對全省540個水功能區(qū)、10個國家重要應(yīng)用水源和主要排污口的監(jiān)測。使列入《全國重要江河湖泊水功能區(qū)劃》考核名錄的重要江河湖泊水功能區(qū)的監(jiān)測達(dá)到100%，全國重要飲用水水源及保護(hù)區(qū)監(jiān)測達(dá)到100%，使省內(nèi)重要的水功能區(qū)得到全部監(jiān)測。

目前，就全省范圍而言，監(jiān)測能力總體上處于較低水平，監(jiān)測設(shè)備缺乏，主要有以下問題：?水功能區(qū)的監(jiān)測覆蓋率很低，在全省675個水功能區(qū)中，僅監(jiān)測350個主要水功能區(qū)(包括國家重要水功能區(qū))，其他部分基本沒有監(jiān)測；?重要水功能區(qū)監(jiān)測頻率低，仍無法滿足水功能區(qū)監(jiān)督管理的需求[2]；?監(jiān)測項目不全，仍有很多水功能區(qū)不能按照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實施全部基礎(chǔ)性監(jiān)測項目，而目前已經(jīng)監(jiān)測的水功能區(qū)監(jiān)測項目平均在20～27項，仍有幾個項目沒有開展常規(guī)監(jiān)測；?除了省中心具有一些現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測能力外，其余中心現(xiàn)場監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測能力較低，甚至大多數(shù)分中心沒有現(xiàn)場監(jiān)測能力，無法應(yīng)對緊急情況或及時快速的現(xiàn)場監(jiān)測。

2.2 水功能區(qū)監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

水功能區(qū)監(jiān)控體系建設(shè)按照目標(biāo)與手段相匹配、任務(wù)與能力相適應(yīng)的要求，以自動化、信息化為方向，結(jié)合各重要江河湖泊水功能區(qū)國控監(jiān)測點監(jiān)控的實際需要[3]，對建設(shè)范圍內(nèi)的重要飲用水水源地和實驗室在其現(xiàn)有基礎(chǔ)上配置基本監(jiān)測設(shè)施，實現(xiàn)監(jiān)測能力基本達(dá)標(biāo)要求。

水功能區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)主要由兩部分組成：?實驗室能力建設(shè)；?實驗室信息管理。本項目確定的需加強(qiáng)水功能區(qū)監(jiān)測能力的省水環(huán)境監(jiān)測中心實驗室1個，水環(huán)境監(jiān)測分中心12個。根據(jù)水功能區(qū)監(jiān)測點布設(shè)的總體情況以及目前的水質(zhì)監(jiān)測水平，遼寧省水功能區(qū)監(jiān)測點主要以巡測為主(水質(zhì)巡測即經(jīng)常性水質(zhì)監(jiān)測、取樣實驗室化驗方式)，所有水功能區(qū)和飲用水水源地均采用巡測方式。通過實驗室能力建設(shè)，為省中心或分中心配備必要的水質(zhì)采樣車輛、現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備和實驗室分析儀器，以滿足監(jiān)測的實際需要。采集的樣品在實驗室內(nèi)分析，通過實驗室信息管理系統(tǒng)進(jìn)行流程管理，控制檢測精度和檢測質(zhì)量，以自動或人工的方式收集檢測數(shù)據(jù)，并在完成數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量評估后，報送至水資源監(jiān)控管理信息平臺數(shù)據(jù)庫。

3 省級水資源監(jiān)控管理信息平臺

遼寧省水資源監(jiān)控管理信息平臺為各級水行政主管部門實施最嚴(yán)格水資源管理制度及未來一個時期整個水資源管理提供了基礎(chǔ)信息和決策支持平臺[4]，對科研規(guī)劃設(shè)計機(jī)構(gòu)及政府相關(guān)部門在水資源及相關(guān)問題的研究、規(guī)劃設(shè)計及政策制定等方面發(fā)揮了舉足輕重的輔助作用。

3.1 總體框架

信息平臺的整體架構(gòu)由7個層次組成，分別是信息采集傳輸層、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層、硬件設(shè)備層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和應(yīng)用交互層，總體框架見圖3。系統(tǒng)建設(shè)要遵從項目的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系要求，以達(dá)到保障應(yīng)用協(xié)同、信息共享、節(jié)省成本、提高效率、易于升級改造的目標(biāo)。與此同時，系統(tǒng)建設(shè)還必須符合安全系統(tǒng)的要求，包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全和安全管理，以確保系統(tǒng)的安全應(yīng)用。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

遼寧省水資源管理監(jiān)控信息平臺建設(shè)充分考慮了水資源管理各方面的信息需求和環(huán)節(jié)[5]，功能涵蓋了現(xiàn)行管理體制中各方面的業(yè)務(wù)處置和管理內(nèi)容。系統(tǒng)建設(shè)主要包括4個方面：水資源信息服務(wù)、水資源業(yè)務(wù)管理、水資源應(yīng)急管理和水資源調(diào)配決策，支撐用水總量、用水效率、水功能限制納污“三條紅線”管理和水資源管理監(jiān)督考核等主要業(yè)務(wù)應(yīng)用，并滿足未來一個時期水資源管理的需要，其結(jié)構(gòu)見圖4。

圖3 遼寧省水資源監(jiān)控管理信息平臺

圖4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3.2.1 水資源信息服務(wù)系統(tǒng)

水資源信息服務(wù)系統(tǒng)用于向(省、市、縣)水行政主管部門、取用水戶、社會公眾、科研規(guī)劃設(shè)計部門、政府相關(guān)部門等各類用戶提供水資源及水資源管理信息的服務(wù)。依據(jù)需求分析，水資源信息服務(wù)系統(tǒng)按照信息服務(wù)內(nèi)容分4個信息服務(wù)子系統(tǒng)來設(shè)計，分別是“三條紅線”監(jiān)控與預(yù)警子系統(tǒng)、水資源實時動態(tài)信息服務(wù)子系統(tǒng)、水資源基礎(chǔ)信息服務(wù)子系統(tǒng)和水資源管理信息服務(wù)子系統(tǒng)。同時，建立信息分發(fā)子系統(tǒng)，為水管部門之外的其他用戶提供信息服務(wù)。信息服務(wù)系統(tǒng)可以根據(jù)不同用戶的信息需求提供相應(yīng)的信息服務(wù)，不同用戶可以獲取的信息受各自權(quán)限限制。各類用戶通過門戶系統(tǒng)來獲取信息，水行政主管部門通過對內(nèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用門戶獲取信息服務(wù)，其他用戶通過信息服務(wù)門戶獲取信息服務(wù)，系統(tǒng)模塊見圖5。

圖5 水資源信息服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.2 水資源業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

水資源業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)主要服務(wù)于水資源管理的各項日常業(yè)務(wù)處理[6]。根據(jù)對水資源業(yè)務(wù)管理需求的分析，水資源業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)共分為5個子系統(tǒng)，包括用水總量控制管理、用水效率控制管理、水功能區(qū)限制納污管理、水資源管理監(jiān)督考核以及支撐保障。水資源業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)通過定制國家三級通用軟件的方式實現(xiàn)，遼寧省將全部定制，不單獨開發(fā)。

3.2.3 水資源應(yīng)急管理系統(tǒng)

各類自然災(zāi)害和人為事故造成的水資源應(yīng)急管理需求可分為兩類：?突發(fā)性水污染事故的應(yīng)急管理；?突發(fā)事件引起的供水問題的應(yīng)急管理。因此，需建立應(yīng)急水污染事故應(yīng)急管理和應(yīng)急供水管理兩個子系統(tǒng)。

突發(fā)水污染事件應(yīng)急管理子系統(tǒng)分別建立應(yīng)急管理預(yù)案制定與調(diào)整主模塊和應(yīng)急事件信息管理、事件影響分析、應(yīng)急預(yù)案管理、預(yù)案編輯、決策會商5個子模塊，基本結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 突發(fā)水污染事件應(yīng)急管理子系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

當(dāng)一個或一些水源由于緊急情況而無法供水或根據(jù)原始數(shù)量和質(zhì)量要求無法供水時，需要采用新的供水方案，使各行各業(yè)盡快得到供水。應(yīng)急供水方案擬定與調(diào)整作為應(yīng)急供水管理決策支持子系統(tǒng)的核心模塊， 下設(shè)5個子模塊，分別是事件信息管理、供水問題分析、應(yīng)急預(yù)案管理、方案編輯、決策會商等，基本結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 應(yīng)急供水管理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.4 水資源調(diào)配決策支持系統(tǒng)

此系統(tǒng)的設(shè)計重點是水資源分配方案制定(總量控制紅線制定)、年度用水計劃制定以及年內(nèi)水資源調(diào)度的決策支持[7]。由于水資源分配方案制定所需要的信息支持不同于年度用水計劃制定和年內(nèi)水資源調(diào)度，因此本調(diào)度決策支持系統(tǒng)將分別建立兩個子系統(tǒng)：?水資源分配決策支持子系統(tǒng)，用于制定和調(diào)整水資源分配計劃；?調(diào)度決策支持子系統(tǒng)，用于年度用水計劃編制和年內(nèi)水資源調(diào)度。

4 結(jié) 語

遼寧省國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目作為水資源管理現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，為監(jiān)督和考核最嚴(yán)格水資源制度的實施提供了重要支撐，為未來水資源管理提供了多方位、多層次、多渠道的綜合服務(wù)和技術(shù)支持。此項目的實施在提高水資源管理效率和信息資源的利用效率、改善水資源科學(xué)管理方面發(fā)揮了重要作用。這對遼寧省水資源的合理、高效和可持續(xù)利用，對水環(huán)境狀況的改善和水生態(tài)修復(fù)發(fā)揮了重要的、持久的作用，進(jìn)而對提高遼寧省的社會生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，對全省居民提高生活水平、保障用水安全、改善生活環(huán)境等都發(fā)揮了積極作用。