郭顯豪

(丹東市振安區(qū)商務(wù)及工業(yè)信息化服務(wù)中心，遼寧 丹東 118000)

0 引 言

到“十四五”期末及近三年，遵循“提升能力、改革創(chuàng)新，夯實基礎(chǔ)、補齊短板，安全第一、以人為本，防重于搶、預防為主”的原則，遼寧省防汛抗旱水利信息化工程建設(shè)主要包括水旱災害防御裝備與現(xiàn)代化工程、山洪災害動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)、水旱災害防御決策支持系統(tǒng)、水文預測預報預警能力、水旱災害風險調(diào)查評估成果數(shù)據(jù)庫等建設(shè)任務(wù)，以期推動由單一抗旱向全面抗旱、由洪水控制向洪水管理等防汛抗旱工作的轉(zhuǎn)變[1]。通過水利信息化建設(shè)，到“十四五”期末顯著增強城鄉(xiāng)旱災防御和供水能力，進一步提升區(qū)域、流域防洪能力，為促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供強有力的保障。

1 水旱災害防御裝備與技術(shù)現(xiàn)代化工程

圍繞流域防洪工程崩岸搶護、管涌與漫溢搶險、堤壩安全巡查、狀態(tài)評價與診斷、安全日常監(jiān)測等，開展水源地安全風險防控技術(shù)研究、現(xiàn)代化裝備與技術(shù)試點應(yīng)用、搶護管涌與漫溢險情關(guān)鍵技術(shù)裝備、堤壩管涌滲漏檢測設(shè)備、污染及訓堤監(jiān)視技術(shù)研究、分布式堤壩滲漏光纖溫度傳感器監(jiān)測系統(tǒng)等現(xiàn)代化技術(shù)裝備應(yīng)用試點，統(tǒng)計整理的現(xiàn)代化工程如表1。

表1 水旱災害防御裝備與技術(shù)現(xiàn)代化工程

2 山洪災害動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)建設(shè)

采用云計算和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)拓展、提升、鞏固山洪災害預警、預報及監(jiān)測能力，在維持原有山洪災害防御責任制體系和行政管理制度的情況下，升級完善山洪災害動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)和省級監(jiān)測預警信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)75個縣山洪災害信息資源整合、監(jiān)測預警系統(tǒng)集約管理和數(shù)據(jù)同步共享[2]。

2.1 升級監(jiān)測預警信息管理系統(tǒng)

以云平臺為依托升級改造省級監(jiān)測預警信息管理系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)提供可伸縮、高并發(fā)、高可用的計算環(huán)境，實現(xiàn)云服務(wù)的集中管控、統(tǒng)一配置和全面部署。有效整合氣象、水雨情、洪澇及山洪調(diào)查評價成果、預警響應(yīng)等各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，切實提高山洪災害防御監(jiān)測預警決策水平和抗洪搶險救災工作的快速反應(yīng)能力。

2.2 云平臺建設(shè)

1)規(guī)范、梳理山洪災害數(shù)據(jù)流程及數(shù)據(jù)源頭，保障山洪災害類數(shù)據(jù)的一源一數(shù)和數(shù)據(jù)來源的唯一性。同時，要全面收集用戶提供的資料與現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果，完善水利一張圖及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2)制定全省山洪災害業(yè)務(wù)服務(wù)標準規(guī)范，依照標準升級改造或開發(fā)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，從而滿足充分利用共享及新模式式下系統(tǒng)建設(shè)工作需求。

3 水旱災害防御決策支持系統(tǒng)建設(shè)

科學利用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)，打造各級公眾服務(wù)、業(yè)務(wù)管理、“智慧防汛抗旱”決策支持平臺，全面提升現(xiàn)代化防御水旱災害的水平和決策能力，支撐水旱災害應(yīng)急管理決策與防御情勢研判。從業(yè)務(wù)應(yīng)用、分析決策、數(shù)據(jù)管理、通訊傳輸、表達與交互、智慧感知等環(huán)節(jié)完善提升各業(yè)務(wù)模塊，加強情景分析、方案推演、水庫多目標聯(lián)合調(diào)度、多源信息集成等先進技術(shù)的應(yīng)用，不斷優(yōu)化調(diào)度決策方案。

3.1 云計算平臺與聯(lián)合調(diào)度模型開發(fā)

提升聯(lián)合調(diào)度能力的核心是云計算平臺及聯(lián)合調(diào)度模型庫開發(fā)，具體如下：

1)云計算平臺開發(fā)。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口和標準輸入輸出接口開發(fā)的各類模型，采用云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段統(tǒng)一維護與管理接入模型，向用戶提供云計算服務(wù)以實現(xiàn)各類調(diào)度與預測模型的開發(fā)、封裝[3]。同時，提供模型參數(shù)率定、參數(shù)配置、方案管理等功能。

2)模型庫開發(fā)包括防洪調(diào)度模型與水文預報模型，其中防洪調(diào)度模型包括大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)算法、智能算法(如遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、灰色系統(tǒng)理論、模糊數(shù)學)、多目標分析法、網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法、優(yōu)化調(diào)度方法(非線性、線性、動態(tài)規(guī)劃等)、常規(guī)調(diào)度方法(如簡易估報法、龍格庫塔法、試算法、調(diào)度規(guī)則、調(diào)度圖表等)；水文預報模型包括河道演算模型(如納須模型、馬斯京根法等)、匯流模型(如滯后演算、瞬時單位線、經(jīng)驗單位線等模型)、產(chǎn)流預報模型(超滲產(chǎn)流、大伙房、經(jīng)驗相關(guān)、遼寧指數(shù)、蓄滿產(chǎn)流、新安江等模型)。

3.2 多源異構(gòu)水旱災害信息共享系統(tǒng)

為滿足其他相關(guān)單位與水旱災害防御管理單位之間的數(shù)據(jù)共享、信息資源整合需求構(gòu)建多源異構(gòu)水旱災害信息共享系統(tǒng)，在形成相關(guān)交換機制的情況下與公安、交通、測繪等部門建立視頻、音頻監(jiān)控數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)；與氣象部門建立多要素氣象預報產(chǎn)品、衛(wèi)星云圖、天氣預報、氣象站雨情信息等數(shù)據(jù)公交換共享服務(wù)，與自然資源、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門、應(yīng)急部門等建立數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)，獲取地質(zhì)災害分布數(shù)據(jù)、實時旱情監(jiān)測信息和接入應(yīng)急部門的防汛應(yīng)急事件信息，為防御災情提供信息支撐[4]。

3.3 水利信息化系統(tǒng)項目建設(shè)

截至2020年，遼寧省防汛相關(guān)部門已經(jīng)開展了水庫調(diào)度管理系統(tǒng)、省直水庫洪水預報調(diào)度系統(tǒng)、實用洪水預報調(diào)度系統(tǒng)、防汛會商平臺等一系列水利信息化建設(shè)項目。隨著防汛業(yè)務(wù)需求的提升以及信息技術(shù)的快速發(fā)展，為充分發(fā)揮現(xiàn)有防洪調(diào)度系統(tǒng)的功能作用，急需升級改造，建設(shè)的大尺度流域聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)要考慮全省范圍內(nèi)的水利工程，主要模塊如圖1。

2016年以來，谷城縣資金使用管理逐步規(guī)范，建立健全了覆蓋資金分配、撥付、使用、監(jiān)管和績效評價全過程的扶貧統(tǒng)籌資金管理制度體系。

圖1 水工聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)功能

3.4 防汛抗旱公眾服務(wù)平臺

面向公眾構(gòu)建全方位的防汛抗旱公眾服務(wù)平臺，包括公眾微信號、手機APP、網(wǎng)站等功能模塊，以地圖、視頻、圖片、文字等方式展示災險情信息(各類隱患、險情、災情)、降雨信息(雨強、日雨量)、臺風信息(預警、預報信息)、重點區(qū)域信息、水庫信息、河道信息、氣象信息(雷達圖、衛(wèi)星云圖)等，提供可靠、豐富的信息資源服務(wù)和公眾應(yīng)用系統(tǒng)。

3.5 智慧調(diào)度輔助決策支持系統(tǒng)

采用信息化手段、現(xiàn)有預案模式和方案體系，全范圍管理源方案，以完整的數(shù)字化預案管理方案實現(xiàn)原資源可視化、責任明確化、任務(wù)流程化、模板規(guī)范化。結(jié)合以往案例信息、人工智能技術(shù)及數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)，從物資管理、歷史水文、城市內(nèi)澇、歷史災情、山洪災害調(diào)查評價、實時雨水情等已有數(shù)據(jù)庫中搜集整理防汛抗旱行動經(jīng)驗總結(jié)、應(yīng)對處置措施、防洪部署、防汛會商決策等信息，為升級領(lǐng)導決策以及指揮人員快速啟動應(yīng)急響應(yīng)程序提供準確、全面、完善的防汛風險管理經(jīng)驗資料。

4 水文預測預報預警能力建設(shè)

水文預測預報預警能力建設(shè)包括各級水情中心硬件設(shè)備及環(huán)境升級改造、流域及省級信息服務(wù)平臺與水文預測預報預警建設(shè)[5]。

4.1 水情預測預報預警能力提升項目

采用智能化、數(shù)字化、云平臺、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)升級改造水情預測預報預警系統(tǒng)，構(gòu)建實用高效、功能齊全的各級水情預測預報預警系統(tǒng)，全方位提升預測能力，全面及時準確的提供水生態(tài)保護、水資源管理、水旱災害防御等信息。項目建設(shè)內(nèi)容主要包括水情信息云服務(wù)系統(tǒng)、水情預警匯集發(fā)布統(tǒng)一平臺、水文干旱綜合評估與應(yīng)急水情預測分析系統(tǒng)、歷史典型災害性洪水干旱大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、多源信息融合的洪水風險識別預警系統(tǒng)、大江大河洪水預報系統(tǒng)、重點區(qū)域多源信息融合暴雨預報預警系統(tǒng)、中長期雨水情預測系統(tǒng)[6]。升級改造14個地級市、1個省級水情中心硬件設(shè)備及環(huán)境，結(jié)合前期建設(shè)成果要重點提升服務(wù)器計算能力、視頻會商系統(tǒng)、測站視頻管理系統(tǒng)等。

4.2 省級水文水資源信息服務(wù)平臺

升級改造水文預測預報系統(tǒng)，加快完善大江大河洪水預報模型和信息服務(wù)平臺，整合現(xiàn)有綜合服務(wù)平臺及各類預測預報系統(tǒng)，建成集泥沙、冰清、徑流、洪水、墑情、實時雨水情、氣候等功能的一站式預警預報綜合服務(wù)平臺，平臺要有利于下級機構(gòu)的本地化應(yīng)用，具備可復制性和可移植性的特點。實現(xiàn)在線整編、自動拍報、水位流量關(guān)系交互或自動生成、實測數(shù)據(jù)處理、測站基礎(chǔ)信息管理等功能。

5 水旱災害風險調(diào)查成果數(shù)據(jù)庫建設(shè)

5.1 水旱災害重點隱患排查數(shù)據(jù)庫

整合遼寧省水利工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、防汛抗旱指揮系統(tǒng)項目以及全省第一次水利普查成果，建設(shè)水旱災害重點隱患排查與風險調(diào)查數(shù)據(jù)庫，加工、整理、收集全省范圍地形地貌及水文氣象等數(shù)據(jù)資料，建立完善的流域水系拓撲關(guān)系和適于多層次需求的成果管理系統(tǒng)。

結(jié)合水旱災害重點隱患排查成果以及風險調(diào)查數(shù)據(jù)類別，應(yīng)用大數(shù)據(jù)模型架構(gòu)設(shè)計建設(shè)干旱災害風險調(diào)查與評估數(shù)據(jù)庫，蓄滯洪區(qū)蓄洪能力、重點水庫防洪能力、流域防洪能力復核評估與風險隱患排查成果庫庫，暴雨洪水調(diào)查分析成果庫。

5.2 水旱災害風險調(diào)查成果管理平臺

1)為滿足水旱災害重點隱患排查與風險調(diào)查數(shù)據(jù)庫運維管理需求構(gòu)建水旱災害風險信息運維子系統(tǒng)和風險管理輔助體系，實現(xiàn)水旱災害隱患點、風險等調(diào)查數(shù)據(jù)維護、導入、采集，以及數(shù)據(jù)庫運行情況管理、災情險情信息維護、特征指標值維護、特征指標項定值等功能。

2)為滿足水旱災害相關(guān)管理與決策需要構(gòu)建風險調(diào)查評價成果查詢展示子系統(tǒng)，利用分析圖、趨勢圖、統(tǒng)計表、統(tǒng)計圖、GIS圖等多種形式直觀展示水旱災害風險調(diào)查評價相關(guān)成果，并提供打印、輸出、統(tǒng)計、查詢等功能。

3)為滿足水旱災害移動化管理需求構(gòu)建風險調(diào)查評價成果管理APP，實現(xiàn)在移動端展示、查詢、運維水旱災害風險信息等功能。

5.3 水旱災害風險調(diào)查成果集成共享

為滿足水旱災害相關(guān)數(shù)據(jù)庫和重點隱患排查與風險調(diào)查數(shù)據(jù)庫的集成、共享需求構(gòu)建水旱災害風險調(diào)查評價成果共享平臺，采用SOA、WEB Service等技術(shù)實現(xiàn)在線管理數(shù)據(jù)服務(wù)的操作、訪問、發(fā)布、注冊等功能。

6 結(jié) 語

水利信息化的持續(xù)深入和快速發(fā)展，在很大程度上促進了非工程措施提升防汛抗旱工作的效率。近年來，遼寧省利用多種信息化技術(shù)與分析、展示、預報水旱災害后果及其危害，能夠?qū)崿F(xiàn)省市縣多級聯(lián)動和水旱災害有針對性地提前預防，保證治理行動的準確性、科學性和各項應(yīng)對措施的有效性。文章結(jié)合遼寧省實際情況和防汛抗旱工作特點，提出水旱災害防御裝備與技術(shù)現(xiàn)代化工程、山洪災害動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)、水文預測預警能力建設(shè)、水旱災害防御決策支持系統(tǒng)及調(diào)查評估數(shù)據(jù)庫建設(shè)等措施，有利于整體提升防汛抗旱效果和穩(wěn)步實施“兩個轉(zhuǎn)變”，對于實現(xiàn)經(jīng)濟社會、生態(tài)環(huán)境和水土資源的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。