于 磊，韓瑞光，王 琪，王 哲，薛麗娟

（水利部海河水利委員會(huì)，天津 300170）

華北地區(qū)特別是京津冀地區(qū)的水資源問(wèn)題，事關(guān)首都水安全、京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施和雄安新區(qū)建設(shè)，在政治和戰(zhàn)略上具有十分重要的意義。20世紀(jì)70 年代以來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水量需求大增，嚴(yán)重超采地下水，導(dǎo)致地下水位下降、河湖水面萎縮、地面沉降、海水入侵等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)保障國(guó)家水安全和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅。

2019年1月，水利部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部會(huì)同有關(guān)部門和地方，研究制定了《華北地區(qū)地下水超采綜合治理行動(dòng)方案》（以下簡(jiǎn)稱《行動(dòng)方案》），以實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡、解決地下水超采問(wèn)題。華北地區(qū)地下水超采綜合治理行動(dòng)涉及面廣，信息來(lái)源多，數(shù)據(jù)量大，指標(biāo)復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理技術(shù)要求高。水利部要求盡快建設(shè)華北地區(qū)地下水超采綜合治理信息管理系統(tǒng)，為監(jiān)督考核《行動(dòng)方案》治理目標(biāo)及任務(wù)提供重要手段，同時(shí)為評(píng)估綜合治理效果提供重要支撐。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)

1.1 建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)建設(shè)覆蓋北京、天津、河北3 個(gè)省市地下水超采區(qū)域，涉及11個(gè)地級(jí)市149個(gè)縣（區(qū)），占3省市總縣數(shù)的84%，總面積約8.7萬(wàn)km2，如圖1所示。依據(jù)華北地區(qū)地下水超采綜合治理目標(biāo)，遵循“一張表、一套圖、一個(gè)清單、一個(gè)系統(tǒng)”的總體思路，充分利用已建的信息化基礎(chǔ)設(shè)施和信息資源，在國(guó)控項(xiàng)目的建設(shè)框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，接入1 603 眼國(guó)家級(jí)（水利部）地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井、1 155眼自然資源部地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井以及部分省級(jí)地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建服務(wù)于華北地下水超采綜合治理措施跟蹤、效果評(píng)估、監(jiān)督復(fù)核、宣傳引導(dǎo)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“節(jié)”“控”“調(diào)”“管”等各項(xiàng)治理措施指標(biāo)落實(shí)情況和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況的上報(bào)、查詢和動(dòng)態(tài)跟蹤，評(píng)估分析地下水采補(bǔ)平衡狀態(tài)，有效提升國(guó)控項(xiàng)目水資源監(jiān)管服務(wù)能力，為監(jiān)督考核《行動(dòng)方案》實(shí)施成效、支撐華北地下水綜合管理提供重要技術(shù)手段。

系統(tǒng)建成后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)超采區(qū)“節(jié)”“控”“調(diào)”“管”等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（地下水、河湖補(bǔ)水、取用水等）、治理措施指標(biāo)和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況的動(dòng)態(tài)跟蹤和“一張圖”展示，以及治理成效的分析評(píng)估和模擬評(píng)價(jià)，在華北地區(qū)地下水超采綜合治理工作中發(fā)揮重要支撐作用。

圖1 華北地下水超采綜合治理范圍

1.2 建設(shè)任務(wù)

項(xiàng)目遵循“一張表、一套圖、一個(gè)清單、一個(gè)系統(tǒng)”的工作要求，以“監(jiān)控、跟蹤、評(píng)價(jià)、評(píng)估、考核、宣傳”為核心功能，涉及信息采集、數(shù)據(jù)中心、支撐平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、系統(tǒng)集成等建設(shè)內(nèi)容。

1.2.1 信息采集

建設(shè)信息采集平臺(tái)，充分利用海委現(xiàn)有監(jiān)測(cè)站網(wǎng)并接入實(shí)時(shí)地下水水位、水雨情、取水點(diǎn)、引調(diào)水等監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，在已有基本水文站的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充新建視頻點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目所需的地下水、雨量、引調(diào)水、河湖補(bǔ)水、取用水等監(jiān)測(cè)信息和補(bǔ)水河道視頻信息采集。開發(fā)信息填報(bào)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“節(jié)”“控”“調(diào)”“管”等現(xiàn)狀基準(zhǔn)年數(shù)據(jù)、任務(wù)跟蹤數(shù)據(jù)、效果評(píng)估數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)的定時(shí)報(bào)送。

1.2.2 數(shù)據(jù)中心

依據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源、基礎(chǔ)服務(wù)、應(yīng)用支撐建設(shè)基礎(chǔ)，建設(shè)華北地下水超采綜合治理數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合利用，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)、存儲(chǔ)、備份和挖掘等服務(wù)。

1.2.3 支撐平臺(tái)

提供業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需要的信息交換和數(shù)據(jù)融合等各類服務(wù)。同時(shí)，針對(duì)京津冀三省市地下水綜合治理數(shù)據(jù)量大、范圍廣、指標(biāo)復(fù)雜等情況，配置服務(wù)器、操作系統(tǒng)、GIS軟件等設(shè)備。

1.2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

以多種形式為各類用戶提供地下水超采區(qū)綜合治理的數(shù)據(jù)匯集、業(yè)務(wù)管理、模擬評(píng)價(jià)和信息展示等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)地下水治理一張圖可視化展示、動(dòng)態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控、治理措施定期跟蹤、治理效果科學(xué)評(píng)估和治理目標(biāo)監(jiān)督考核等功能。系統(tǒng)包含基礎(chǔ)信息查詢、信息填報(bào)、任務(wù)跟蹤、效果評(píng)估、信息發(fā)布和系統(tǒng)管理等子系統(tǒng)。

1.2.5 系統(tǒng)集成

整合新建和已有資源，在基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用系統(tǒng)和地下水模型4方面進(jìn)行集成。系統(tǒng)建成后，接入國(guó)家水資源監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線和框架

2.1 技術(shù)路線

通過(guò)梳理現(xiàn)有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，分析本項(xiàng)目數(shù)據(jù)資源、業(yè)務(wù)功能等需求，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)工作，技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線

2.1.1 現(xiàn)狀梳理

海河流域水資源監(jiān)控系統(tǒng)、地下水監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)以及防汛抗旱指揮系統(tǒng)為項(xiàng)目建設(shè)提供了工作基礎(chǔ)。但現(xiàn)有系統(tǒng)尚不能完全滿足項(xiàng)目需求，無(wú)法反映各項(xiàng)治理任務(wù)進(jìn)展、主要目標(biāo)指標(biāo)完成情況、地下水水位恢復(fù)和回升情況、河湖生態(tài)恢復(fù)及治理成效等。充分利用現(xiàn)有成果，圍繞華北地下水超采綜合治理信息上報(bào)、數(shù)據(jù)審核分析、治理成效展示等業(yè)務(wù)實(shí)際需求進(jìn)行建設(shè)，是對(duì)已有項(xiàng)目的擴(kuò)展和延伸。

2.1.2 需求分析

在數(shù)據(jù)支撐方面，除整合利用現(xiàn)有系統(tǒng)的地下水位、雨水情和調(diào)水等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)外，主要對(duì)三省市上報(bào)的現(xiàn)狀基準(zhǔn)年、季度跟蹤和年度評(píng)估等數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)和審核分析，實(shí)現(xiàn)華北地下水超采綜合治理數(shù)據(jù)體系的統(tǒng)一管理。在功能支撐方面，集信息填報(bào)、任務(wù)跟蹤、效果評(píng)估、基礎(chǔ)信息查詢、治理成效可視化展示、信息發(fā)布等多項(xiàng)功能于一體，監(jiān)督考核《行動(dòng)方案》確定的治理目標(biāo)。

2.1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)

遵循已有系統(tǒng)建設(shè)框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需求分析成果和項(xiàng)目技術(shù)要求開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、集成、測(cè)試和試運(yùn)行工作。

2.2 系統(tǒng)框架

華北地下水超采綜合治理信息管理系統(tǒng)建設(shè)采用B/S 架構(gòu)，主要內(nèi)容包括信息采集、數(shù)據(jù)中心、支撐平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、移動(dòng)端和網(wǎng)頁(yè)端6 部分，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和系統(tǒng)安全體系貫穿于整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)框架如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)框架

3 系統(tǒng)應(yīng)用子系統(tǒng)建設(shè)

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括首頁(yè)面、基礎(chǔ)信息查詢、信息填報(bào)、任務(wù)跟蹤、效果評(píng)估、信息發(fā)布和系統(tǒng)管理等子系統(tǒng)。

3.1 首頁(yè)面

包括治理范圍、治理目標(biāo)、治理效果、治理措施和空間展示5 個(gè)功能模塊，集中展示了“一個(gè)清單”“一套圖”“一張表”中涉及的主要指標(biāo)，以曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等形象直觀展示各類內(nèi)容。

3.2 基礎(chǔ)信息查詢子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括地下水位信息、埋深信息、河湖補(bǔ)水信息、雨情信息、取水信息和文檔查詢6 部分內(nèi)容，基于“一張圖”思路，按照行政區(qū)劃、補(bǔ)水河湖、自定義分區(qū)等不同查詢條件，對(duì)各類監(jiān)測(cè)點(diǎn)、線、面等要素進(jìn)行空間定位和基礎(chǔ)信息、監(jiān)測(cè)信息、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析信息交互式綜合查詢，實(shí)現(xiàn)綜合反映華北地下水超采區(qū)地下水水位（埋深）、雨水情、重要取水戶、灌區(qū)引水和河湖補(bǔ)水等動(dòng)態(tài)情況。

3.3 信息填報(bào)子系統(tǒng)

按照“縣級(jí)填表——市級(jí)入庫(kù)——省級(jí)初審——流域級(jí)詳審、匯總?cè)霂?kù)——中央級(jí)（水利部各責(zé)任司局）把關(guān)”的總體路線進(jìn)行，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)超采治理措施信息、目標(biāo)指標(biāo)信息、重要文檔、工程信息和項(xiàng)目成果信息的收集查詢、審核、統(tǒng)計(jì)分析以及短消息自動(dòng)督辦等功能。

3.4 任務(wù)跟蹤子系統(tǒng)

對(duì)“一個(gè)清單”的任務(wù)落實(shí)、目標(biāo)完成及資金投入使用等情況進(jìn)行跟蹤，形成“有措施就有指標(biāo)，有指標(biāo)就有跟進(jìn)，有跟進(jìn)就有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)就有跟蹤結(jié)果”的不間斷、無(wú)遺漏的跟蹤體系。

3.5 效果評(píng)估子系統(tǒng)

在項(xiàng)目治理措施動(dòng)態(tài)跟蹤的基礎(chǔ)上，利用監(jiān)測(cè)及現(xiàn)有數(shù)據(jù)，結(jié)合水資源評(píng)價(jià)、數(shù)值模擬、衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)等技術(shù)，通過(guò)對(duì)治理方案的匯總分析，從不同角度評(píng)估“一張表”各治理目標(biāo)指標(biāo)的效果，包括基準(zhǔn)年評(píng)估、動(dòng)態(tài)評(píng)估和年度評(píng)估。系統(tǒng)提供基準(zhǔn)年情況、治理措施和治理成效的聯(lián)動(dòng)展示及“一套圖”的查詢分析功能，為目標(biāo)達(dá)效評(píng)估提供有力支撐。

3.6 信息發(fā)布子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括治理進(jìn)展與成效、大事記和評(píng)估報(bào)告3 部分內(nèi)容，提供項(xiàng)目措施進(jìn)展、壓采目標(biāo)完成、治理成效、治理行動(dòng)重要節(jié)點(diǎn)以及評(píng)估報(bào)告等關(guān)鍵信息的查詢和展示功能。

3.7 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括系統(tǒng)監(jiān)控和用戶管理，主要目的是及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)情況以及使用情況，實(shí)現(xiàn)用戶管理和權(quán)限控制，管理所有的用戶數(shù)據(jù)和組織機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)。

4 小結(jié)

華北地區(qū)地下水超采綜合治理信息管理系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目是海委落實(shí)水利部部署要求，助推《行動(dòng)方案》落實(shí)，切實(shí)解決華北地區(qū)地下水超采問(wèn)題，逐步實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡的重要舉措。工程的實(shí)施將為水利部門全面掌握超采區(qū)地下水開采量、河道補(bǔ)水水量、水面面積恢復(fù)、地下水水位變化等地下水超采綜合治理進(jìn)展情況提供更加高效、便捷的平臺(tái)，切實(shí)解決綜合治理涉及面廣、信息來(lái)源多、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)處理技術(shù)要求高等難題，為各項(xiàng)治理行動(dòng)開展提供重要技術(shù)支持，為全面評(píng)估分析華北地區(qū)地下水采補(bǔ)平衡狀態(tài)、充分展示綜合治理成效持續(xù)提供技術(shù)支撐。