劉 凱，張衍福，趙 新

（山東省水利綜合事業(yè)服務(wù)中心，山東 濟南 250014）

山東省平原區(qū)地下水超采區(qū)面積為12210km2，約占全國超采區(qū)總面積的1/5，其中淄博至濰坊區(qū)域超采區(qū)面積達5 422 km2，占全省超采區(qū)總面積的44.4%，該區(qū)域是山東省最大的地下水超采區(qū)，出現(xiàn)了環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害及生態(tài)環(huán)境破壞現(xiàn)象，對當(dāng)?shù)氐乃鷳B(tài)環(huán)境、人民生產(chǎn)生活帶來了嚴(yán)重危害。為實現(xiàn)地下水超采區(qū)的綜合治理，有效解決區(qū)域水資源短缺、超采、時空分布不均等問題，促進水資源可持續(xù)利用，山東省全面開展實施了地下水超采區(qū)域綜合治理示范項目[1]。為保障項目的實施過程及建成后的日常管理工作，通過信息化的手段實現(xiàn)對地下水超采區(qū)域綜合治理的全面管理，建立一套綜合管理的信息化系統(tǒng)[2]，有利于為省、縣、工程三級管理部門提供信息數(shù)據(jù)和決策支持，實現(xiàn)建設(shè)過程“可管”、“可控”、“可監(jiān)督”，建設(shè)成果“可看”、“可用”、“可分析”，日常管理“便捷”、“高效”、“可協(xié)同”，全面提高地下水超采區(qū)綜合治理現(xiàn)代化水平[3]。

1 設(shè)計思路與建設(shè)原則

1.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)建設(shè)是個復(fù)雜的工程，需要綜合考慮各方面的實際情況，制定科學(xué)合理、切實可行項目的信息化建設(shè)的總體目標(biāo)及分階段目標(biāo)[4]，進行統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計，保障各個環(huán)節(jié)相互銜接。同時還要建立統(tǒng)一的技術(shù)基礎(chǔ)平臺和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在實施過程中嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 突出重點，分步實施

綜合考慮人力、物力、資金等多方面因素，把總體目標(biāo)分解為若干階段性任務(wù)，根據(jù)目前地下水超采區(qū)最核心、最關(guān)注的建設(shè)需要，合理安排運籌，并集中力量解決不同階段的重要問題。

1.3 整合資源，信息共享

充分利用以往信息化建設(shè)積累的可用資源，按照地下水超采區(qū)治理工程總體設(shè)計實現(xiàn)新舊資源的整合，增加相互之間的兼容性，實現(xiàn)不同系統(tǒng)間優(yōu)勢互補，并根據(jù)新的要求進一步拓展、完善和提升應(yīng)用系統(tǒng)的功能與質(zhì)量[5]。

1.4 加強管理，保證安全

借鑒國外先進的科學(xué)管理辦法，建立起項目管理制度，確保信息化工程的建設(shè)質(zhì)量。同時，采用新理念、新辦法、新手段，加強信息系統(tǒng)的運營管理，完善安全措施。

2 系統(tǒng)平臺架構(gòu)

整體系統(tǒng)架構(gòu)以水利信息化保障環(huán)境和系統(tǒng)安全運行環(huán)境為基礎(chǔ)[6]，自底向上地劃分為五個層次：采集層、通信層、云數(shù)據(jù)層、應(yīng)用服務(wù)層和用戶層。具體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 地下水超采區(qū)綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

采集層：主要將地下水超采區(qū)域綜合治理工程建設(shè)的水位、水質(zhì)、雨量地下水水位、水質(zhì)監(jiān)測站點以及壽光市已建設(shè)的水雨情自動測報系統(tǒng)、工情、視頻等各類數(shù)據(jù)匯集至系統(tǒng)。

通信層：主要利用移動網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、水利專網(wǎng)組成的水利通信網(wǎng)絡(luò)與信息傳輸通道進行各類數(shù)據(jù)信息的傳輸。

云數(shù)據(jù)層：主要包括綜合治理云平臺和綜合治理大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，綜合治理云平臺提供基礎(chǔ)的云服務(wù)設(shè)施和支撐軟件。綜合治理大數(shù)據(jù)系統(tǒng)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等組成，提供數(shù)據(jù)的匯集、存儲、清洗、加工、脫敏等功能。

應(yīng)用服務(wù)層：為各類用戶提供各類業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，包括流域“一張圖”、工程信息管理、項目管理、日常工作管理、智能分析等功能[7]。

用戶層：為省、市、縣以及工程管理單位提供不同權(quán)限的服務(wù)，部分公共類、服務(wù)類信息及業(yè)務(wù)對社會公眾、企業(yè)單位提供服務(wù)。

3 功能設(shè)計

為滿足壽光市水行政主管單位對地下水超采區(qū)域綜合治理情況的總覽、工程信息的監(jiān)管、項目進度的進展以及巨淀湖對地下水影響智能分析等方面的需求，設(shè)計了水利信息“一張圖”、工程信息管理、項目管理、日常工作管理、地下水智能分析五項功能。具體功能設(shè)計如表1。

表1 系統(tǒng)功能模塊表

3.1 流域“一張圖”

流域“一張圖”以地下水超采區(qū)所在流域信息數(shù)據(jù)和壽光市各類水利相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于三維地理信息系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)了適應(yīng)流域圖形化展示特點的直觀便捷、靈活多樣、適應(yīng)性強的圖形化展示系統(tǒng)。系統(tǒng)匯集流域相關(guān)的各種信息，提供地圖、各類報表、統(tǒng)計圖表等多種展示方式，“流域”一張圖提供基礎(chǔ)信息、綜合監(jiān)控、斷面監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)控、預(yù)警管理及統(tǒng)計分析六個功能模塊，可實現(xiàn)各級管理人員及時、快速地了解工程情況、河道信息、治理情況、河道各監(jiān)測斷面和河面建筑的監(jiān)控情況以及水質(zhì)檢測結(jié)果，實現(xiàn)對當(dāng)前工程、河道、綜合治理情況的信息服務(wù)。為水利工作人員在綜合治理工作的動態(tài)和成效提供多樣化的信息展現(xiàn)渠道。

3.2 工程信息管理

工程信息管理提供對綜合治理范圍內(nèi)相關(guān)水利工程信息的管理和維護，主要包括工程信息查詢模塊、信息維護模塊及統(tǒng)計分析模塊。

3.3 項目管理

項目管理主要提供對地下水超采綜合治理所修建開發(fā)的各類建筑物及設(shè)施的基本資料管理以及建設(shè)監(jiān)督等功能，包括項目基本信息模塊、項目進度管理模塊、質(zhì)量與安全監(jiān)督管理模塊。

3.4 日常工作管理

日常工作管理主要向行政主管單位提供對內(nèi)部公文、通知進行管理的功能，主要包括收文管理、發(fā)文管理、公文查詢和通知管理。

3.5 地下水智能分析

系統(tǒng)針對地下水超采區(qū)中的巨淀湖周邊地下水實際狀況，集成了MODFLOW等專業(yè)水文軟件并對巨淀湖地下水環(huán)境進行三維建模，實現(xiàn)巨淀湖周邊地下水流場、溶質(zhì)運移模型、地下水水位等信息的三維模擬，為實施精細化水利工程管理和調(diào)度打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

本文對地下水超采區(qū)綜合治理信息化系統(tǒng)進行了設(shè)計和研究，并初步實現(xiàn)了一套可以應(yīng)用于實際管理的信息化系統(tǒng)，有利于對業(yè)務(wù)管理流程進行規(guī)范，有利于對整個項目資料、項目建設(shè)過程、項目進展、運行等各個階段的關(guān)鍵性文件和步驟進行留檔和監(jiān)督，智能分析模塊的建設(shè)也為傳統(tǒng)的信息化建設(shè)提升了分析和決策能力，可為管理者進行評價和決策提供一定的支撐和幫助。但是水利模型、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等先進技術(shù)如何進一步同信息化建設(shè)相融合仍然是一個需要不斷深耕研究的課題，由于受限于采集體系不完善、模型邊界較模糊等條件限制，當(dāng)前僅可以為用戶提供一定可參考的信息，但還需要管理者依靠自身的經(jīng)驗和專業(yè)素養(yǎng)對其結(jié)果進行判斷和分析后再進行利用。而在未來，隨著采集體系的不斷完善和豐富，模型算法、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等諸多方法可以和水利業(yè)務(wù)管理深度的融合，可為用戶提供更加方便、快捷、智能、有價值的信息，真正實現(xiàn)水利管理的現(xiàn)代化。