章廣騰，朱建坤，邊曉南

（1.德州市水利局，山東 德州 253014；2.樂陵市水利局，山東 樂陵 253600）

1 前言

2017年，水利部辦公廳印發(fā)了《水利信息化工作要點》，明確提出要“進(jìn)一步強(qiáng)化水利網(wǎng)絡(luò)安全保障、全面推進(jìn)水利信息化發(fā)展”。為深入貫徹落實黨中央關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作的決策部署，深入學(xué)習(xí)貫徹黨的十八大及習(xí)近平總書記系列重要講話精神，全國各地陸續(xù)開展水利信息化建設(shè)工作，水利信息化建設(shè)由此發(fā)端，并陸續(xù)取得很大成績。水利部黃河水利委員會利用云技術(shù)建成了水情、工情會商綜合系統(tǒng)，其中包括信息收集、雨洪水預(yù)測、防汛抗旱調(diào)度以及黃河汛期決策等模塊，在2021年的防汛抗旱信息化建設(shè)中取得了突出成績[1]。江蘇省利用本區(qū)域的信息采集系統(tǒng)，提高軟硬件和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平，實現(xiàn)了全省“智慧水利”全面發(fā)展[2]。浙江省將數(shù)字化轉(zhuǎn)型與水利數(shù)字化建設(shè)完美結(jié)合，建成了以“調(diào)度、監(jiān)測、監(jiān)管”為核心的“智能水網(wǎng)”[3]。遼西利用衛(wèi)星遙感開展水土保持區(qū)域監(jiān)管工作，提高了水土保持監(jiān)管精準(zhǔn)度[4]。就目前來看，全國的水利信息化建設(shè)主要依托“互聯(lián)網(wǎng)+”[5]技術(shù)，“互聯(lián)網(wǎng)+”是水利信息化建設(shè)的主要技術(shù)支撐，是對新一代創(chuàng)新信息技術(shù)的高度概括，是互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)融合發(fā)展的新模式、新形態(tài)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”要求促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)共享共治[6]。為加快推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展、適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展形勢，2021年水利部部長李國英提出“數(shù)字孿生流域建設(shè)”目標(biāo)，用于強(qiáng)化全國七大流域大江、大河的治理和監(jiān)督管理。

2 德州市水利信息化建設(shè)成就及問題

2.1 水利信息化建設(shè)成就

德州市水利局緊緊圍繞全國水利改革發(fā)展任務(wù)和目標(biāo)，以需求為導(dǎo)向，以實際應(yīng)用為核心，以安全為保障，開拓創(chuàng)新，融合高科技，加快推動水利信息化建設(shè)，強(qiáng)化水利信息資源共享，不斷推動“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了水利信息化與德州市水利發(fā)展的“同步化”和“可持續(xù)化”。2010—2020 年，德州市水利局積極申請政府專項資金，共建設(shè)水利信息化系統(tǒng)6 項，分別為德州市引黃濟(jì)津供水線路水閘泵站監(jiān)控系統(tǒng)、德州市縣二級防汛視頻會商系統(tǒng)、德州市水資源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、德州市三大干流18 個點涵閘視頻監(jiān)控系統(tǒng)、德州市農(nóng)村飲水安全信息化系統(tǒng)、德州市引黃灌區(qū)節(jié)水改造信息化系統(tǒng)。目前，各個系統(tǒng)運行正常，緊密貼合水利工作，實現(xiàn)了“實時服務(wù)”“精準(zhǔn)服務(wù)”等便利快捷操作。

2016 年，為加強(qiáng)全市水資源監(jiān)督管理，德州市水利局投入專項資金建設(shè)了德州市水資源管理系統(tǒng)[7]，實現(xiàn)了對全市取用水量和地下水位的實時監(jiān)測，現(xiàn)場流量和水位監(jiān)測采用了超聲波和浮子式水位計，利用GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至德州市水利局水資源管理平臺，以監(jiān)測各監(jiān)控點地下水用水和水位情況。這些基礎(chǔ)條件已經(jīng)為德州市水利信息化建設(shè)提供一系列的軟件、硬件及相應(yīng)技術(shù)支撐，實現(xiàn)了與省水利廳和縣級水資源管理機(jī)構(gòu)之間的信息互聯(lián)互通。同時，結(jié)合德州市最嚴(yán)格水資源管理制度，建立了水資源決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)了對用水總量、用水效率、納污總量控制的業(yè)務(wù)支持。

2.2 水利信息化建設(shè)存在的問題

目前，德州市水利信息化建設(shè)工作與國家及水利部層面信息化的要求尚有相當(dāng)大的差距，水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施和信息采集、傳輸、處理手段還比較落后，難以滿足2l 世紀(jì)水利改革發(fā)展的要求，主要表現(xiàn)在以下三方面。

（1）隨著高速發(fā)展的信息化技術(shù)水平要求的提高，現(xiàn)有技術(shù)人員水利信息化知識結(jié)構(gòu)比較單一，局限性較大，限制了發(fā)展思維，導(dǎo)致已建成的信息化系統(tǒng)的功能拓展不高。因此，需開拓視野，加強(qiáng)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，加快知識更新，提高對信息系統(tǒng)功能的利用水平，及時解決工作中出現(xiàn)的各種問題，不斷提升信息化工作水平。

（2）信息采集是信息化發(fā)展的基礎(chǔ)，目前德州市已建設(shè)部分雨水情監(jiān)測、工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，全局管轄范圍內(nèi)的工程設(shè)施未形成健全的自動化監(jiān)控體系，不能在日常管理中對工程進(jìn)行有效、實時監(jiān)控。為此，應(yīng)充分結(jié)合水務(wù)管理對象，加強(qiáng)基礎(chǔ)物聯(lián)感知信息采集，提高信息感知水平。

（3）信息化建設(shè)缺少整體規(guī)劃，建設(shè)成果不足。目前，德州市水利局各部門的管理系統(tǒng)是根據(jù)業(yè)務(wù)需求各自進(jìn)行設(shè)計建設(shè)的，相對獨立，以滿足單一業(yè)務(wù)需求為主。同時，現(xiàn)狀監(jiān)測感知體系自動化程度不高，監(jiān)測種類、覆蓋范圍不均，不能形成對業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的支撐。現(xiàn)在看來，已建系統(tǒng)的集成難度大，形成這一問題的主要原因是信息化建設(shè)缺少統(tǒng)一規(guī)劃，難以使建設(shè)成果有序發(fā)展。

3 德州市水利信息化建設(shè)對策和措施

3.1 基本對策

按照水利部提出的推進(jìn)智慧水利及水利信息化建設(shè)要求，筆者認(rèn)為，德州市將從以下幾個方面重點推進(jìn)全市水利信息化建設(shè)。

（1）以德州市全域為單元，建設(shè)數(shù)字孿生區(qū)域，設(shè)計數(shù)字孿生區(qū)域建設(shè)總體框架，明確德州當(dāng)?shù)匦畔⒒A(chǔ)設(shè)施等重點內(nèi)容建設(shè)要求。德州市數(shù)字孿生區(qū)域建設(shè)包括德州市數(shù)字孿生平臺建設(shè)、水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等內(nèi)容。具體而言，就是加快構(gòu)建水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用體系，加快建設(shè)全市水利信息網(wǎng)絡(luò)安全體系。

（2）完善全市水利一張圖。利用GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)及GIS 衛(wèi)星遙感影像等高科技手段，繪制德州市水利一張圖。搭建水利數(shù)據(jù)庫，接入水文、水資源、水環(huán)境模型，研發(fā)水土保持、水利工程安全等模型。建設(shè)數(shù)據(jù)治理平臺，建立健全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)聯(lián)動更新機(jī)制，形成全面、權(quán)威和更新及時的水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并結(jié)合全市水利一張圖構(gòu)建各業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫。

（3）推動重要數(shù)據(jù)共享。推動跨部門的水利數(shù)據(jù)資源共享平臺建設(shè)。建設(shè)涉水跨部門共享數(shù)據(jù)資源目錄，積極推進(jìn)與自然資源、生態(tài)環(huán)境、氣象、農(nóng)業(yè)、住房城鄉(xiāng)建設(shè)等多個行業(yè)和相關(guān)涉水部門的信息共享。推動跨省、市、縣界河流數(shù)據(jù)共享。不斷推動德州市共享跨界省、市河流境外水文監(jiān)測、水利工程調(diào)度等信息。

3.2 主要措施

德州市水利局現(xiàn)已建成多個信息系統(tǒng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)已比較豐富，在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過打通內(nèi)外網(wǎng)，開發(fā)軟件程序，將數(shù)據(jù)資源進(jìn)行匯總形成數(shù)據(jù)中心，整合現(xiàn)有信息化業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，建立全市水利信息數(shù)據(jù)庫、資源庫，實現(xiàn)資源整合，可有效防止后續(xù)建設(shè)項目不兼容形成信息孤島，實現(xiàn)各種水利信息匯總、分析、發(fā)布等功能，可在辦公電腦及會議室大屏上查詢顯示，便于各級人員隨時隨地查閱和調(diào)用，提高工作效率。

（1）水利云數(shù)據(jù)中心。水利云數(shù)據(jù)中心[8]是水利綜合業(yè)務(wù)信息匯集、存儲與管理、交換和服務(wù)的中心。依托德州市政務(wù)云，面向新時期的應(yīng)用需求，選擇滿足遷移條件的業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)向政務(wù)云中心遷移，逐步實現(xiàn)水利系統(tǒng)云化部署，提高系統(tǒng)應(yīng)用的高效性和穩(wěn)定性。全面動態(tài)地掌握數(shù)據(jù)資源情況，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)、高效和安全管理，為德州市水利智慧化、現(xiàn)代化管理提供強(qiáng)有力的支撐。

（2）水資源管理信息系統(tǒng)。水資源管理是水利部門的重要工作，水資源管理信息系統(tǒng)主要包括取用水戶、取用水量、地下水超采量、水資源稅信息。該系統(tǒng)主要是對全市主要非農(nóng)業(yè)取用水口、取用水量進(jìn)行實時監(jiān)測，實時獲取非農(nóng)業(yè)及企業(yè)取用水量情況。水資源稅管理主要是水資源有償使用的管理，主要涉及水資源納稅管理、取水計劃管理、水量核定管理、稅征收管理工作，該系統(tǒng)綜合多個業(yè)務(wù)，從總體上控制非農(nóng)業(yè)用水量，可以實現(xiàn)對非農(nóng)業(yè)用水[9]的“最嚴(yán)格”精準(zhǔn)管控。

（3）地下水壓采信息系統(tǒng)。德州市地下水壓采信息系統(tǒng)主要是為了加強(qiáng)地下水動態(tài)監(jiān)測[10]工作，嚴(yán)格執(zhí)行國家地下水政策，提高地下水水位。該系統(tǒng)主要包括地下水位監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用軟件、接收軟件及地下水位數(shù)據(jù)庫，保證中心軟件系統(tǒng)的正常運行。地下水壓采信息系統(tǒng)實現(xiàn)對德州市地下水水位、水量實時監(jiān)測[11]，特別是對德州市地下水“漏斗區(qū)”進(jìn)行重點監(jiān)控。對地下水位實施在線監(jiān)測預(yù)警，可以有效提高德州市地下水管理的精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平。

3.3 效果分析

利用水利信息化“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)對德州市現(xiàn)有的“六縱”調(diào)引黃河、長江水入庫，從而實現(xiàn)水資源高效、快速、精準(zhǔn)分配利用。特別是在汛期水利大數(shù)據(jù)更能給政府決策者提供防汛策略，實現(xiàn)“精準(zhǔn)防汛[12]、科學(xué)防汛、數(shù)據(jù)防汛”。水資源實現(xiàn)“精準(zhǔn)”“科學(xué)”調(diào)度是區(qū)域優(yōu)化水資源配置、提升用水效率、落實最嚴(yán)格水資源管理制度的重要手段。通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸及終端控制[13]對水庫調(diào)蓄進(jìn)行合理調(diào)度，可以調(diào)節(jié)下游河道水量，減輕對下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，改善下游河道的生態(tài)環(huán)境狀況。通過大數(shù)據(jù)分析全市用水需求，可以分析出缺水區(qū)具體情況，再結(jié)合引調(diào)水工程將水調(diào)配至相對缺水的區(qū)域，解決缺水地區(qū)人畜用水難的問題，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供保障。

農(nóng)業(yè)用水量的數(shù)據(jù)化和定量化，可以直接反映農(nóng)業(yè)土壤墑情的變化程度。通過實施用水量數(shù)據(jù)化有利于水利部門掌握當(dāng)前農(nóng)業(yè)用水狀況，對農(nóng)業(yè)種植過程中減少水土流失、保持土壤生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)具有重要作用。農(nóng)業(yè)用水量的大數(shù)據(jù)建設(shè)可以加快水土流失防治工程實施進(jìn)程，水利部門通過水土流失綜合治理改良土壤結(jié)構(gòu)，為德州市防風(fēng)固沙減少“沙塵暴”侵害創(chuàng)造有利條件，使治理區(qū)的水土流失狀況得到明顯改善；通過水土保持生物措施的實施可有效地延緩降雨匯流時間，削減洪峰流量，減輕河道的防洪壓力，減少洪澇災(zāi)害損失。

水資源大數(shù)據(jù)[14]及地下水管理信息平臺建設(shè)可以有效加快德州市地下水超采治理進(jìn)程。通過數(shù)據(jù)分析對德州區(qū)域水資源包括當(dāng)?shù)氐乇硭⒌叵滤?、外調(diào)水及非常規(guī)水資源[15]進(jìn)行綜合調(diào)配，在特別干旱年份通過數(shù)據(jù)預(yù)警及分析可加大外調(diào)水量，補充當(dāng)?shù)厮Y源，相機(jī)向德州多調(diào)引水資源，回補地下水[16]，并間接向農(nóng)業(yè)供水。通過地下水超采數(shù)據(jù)分析，形成同期數(shù)據(jù)對比分析報表，真實反映地下水上升和下降現(xiàn)狀，對水利部門快速作出響應(yīng)遏制地下水超采具有極其重要的意義。

4 結(jié)語

基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和保障環(huán)境三者相互依存，缺一不可，共同組成了德州市水利信息化體系。其中，基礎(chǔ)設(shè)施是水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是水利信息資源共享與利用的基礎(chǔ)；業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)是水利業(yè)務(wù)管理信息化的主要內(nèi)容，是業(yè)務(wù)信息化水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)；保障環(huán)境是水利電子政務(wù)建設(shè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用得以順利進(jìn)行的基本保證。推進(jìn)德州市水利信息化建設(shè)，服務(wù)是宗旨，應(yīng)用是關(guān)鍵，信息資源開發(fā)利用是主線，基礎(chǔ)設(shè)施是支撐，標(biāo)準(zhǔn)化體系、管理體制是保障。

德州市以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)實施水利信息化建設(shè)后，將有效提升水利數(shù)據(jù)傳輸速率，能及時將水利數(shù)據(jù)向政府決策者傳遞。同時，能夠進(jìn)一步改善城市生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)水環(huán)境質(zhì)量的根本好轉(zhuǎn)，不僅產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，還會促進(jìn)社會持續(xù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，其社會效益也是難以估量的。