摘要:基于陸海統(tǒng)籌構(gòu)建流域信息綜合管理模式是實(shí)現(xiàn)流域環(huán)境治理與海岸帶經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。文章以南流江流域?yàn)槔诜治瞿壳傲饔颦h(huán)境管理過程中存在關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上,探討陸海統(tǒng)籌視角下流域綜合管理的實(shí)現(xiàn),主要內(nèi)容包括綜合信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)需求分析、系統(tǒng)功能研究等,進(jìn)而提出構(gòu)建南流江綜合信息管理系統(tǒng)的具體策略,以期為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)理論與決策依據(jù)。
關(guān)鍵詞:信息管理系統(tǒng);陸海統(tǒng)籌;中小河流;南流江
中圖分類號:P74;X321 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1005-9857(2024)05-0050-10
0 引言
中小河流是生態(tài)系統(tǒng)的核心,在維護(hù)生態(tài)穩(wěn)定方面起著不可或缺的作用。而其流域的綜合管理是一項(xiàng)極為艱巨且復(fù)雜的過程,不僅需要關(guān)注所有影響流域系統(tǒng)的內(nèi)部因素如水質(zhì)、沉積物等,同時還需考慮影響流域的所有外部因素[1-3]。因而流域的綜合管理受到國內(nèi)外諸多學(xué)者的廣泛關(guān)注,并取得較多研究成果[4-7]。根據(jù)國家相關(guān)發(fā)展規(guī)劃,中小河流治理已是我國水利投資建設(shè)的重點(diǎn)之一,以及3S技術(shù)[包括地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)]的信息化與數(shù)字化應(yīng)用發(fā)展,學(xué)者們將其與流域管理相結(jié)合,構(gòu)建流域信息管理系統(tǒng)[8-11],高質(zhì)量推進(jìn)中小河流管理。同時,部分地區(qū)政府也對汾江河、下沙江堤、姚江、奉化江、通江[12-14]等河流綜合信息管理系統(tǒng)進(jìn)行探討研究。
南流江作為廣西典型的山溪型入海河流,其獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢和水沙特征,受到學(xué)者們的關(guān)注。侯晴川[15]在建立環(huán)境數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了南流江流域數(shù)據(jù)的管理和分析系統(tǒng)。黃秋倩[16]基于空間數(shù)據(jù)引擎(ArcSDE),收集南流江流域的社會生態(tài)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),按照數(shù)據(jù)庫建庫流程來設(shè)計(jì)南流江社會生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。然而,較多研究都停留在陸域方面,鮮有學(xué)者將其與陸海統(tǒng)籌理念相結(jié)合研究。陸海統(tǒng)籌理念作為我國海洋管理的重要概念,實(shí)質(zhì)上是將陸海兩大生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮,在科學(xué)認(rèn)識流域各影響因素循環(huán)過程的基礎(chǔ)上,對流域信息進(jìn)行規(guī)劃管理,提高流域治理效率。本文以南流江為研究對象,在陸海統(tǒng)籌理念指導(dǎo)下,借助地理信息技術(shù)等技術(shù)手段,構(gòu)建南流江綜合信息管理系統(tǒng),以期流域各要素和資源能得到有效利用與管理,提高流域發(fā)展質(zhì)量,為區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)理論與決策依據(jù)。
1 研究區(qū)域概況
南流江位于廣西壯族自治區(qū)東南部,21°30'N—23°04'N,108°51'E—110.22'E,發(fā)源于玉林市大容山南側(cè),流經(jīng)北流市、玉州區(qū)、福綿區(qū)、博白縣、浦北縣、合浦縣等,于北海市合浦縣注入北部灣,為廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要組成部分。本文以南流江干流即南流江玉林河源段至合浦縣注入廉州灣流域段為主要研究對象,南流江河長287km,流域面積達(dá)9507km2,設(shè)有博白、常樂、橫江等32個水文站點(diǎn),年平均流量233m3/s,多年平均徑流量73.48m3/s[17-18]。
2 數(shù)據(jù)來源及研究方法
2.1 數(shù)據(jù)來源
南流江博白站和常樂站2010—2020年的年含沙量數(shù)據(jù)主要來源于《中華人民共和國水文年鑒:珠江流域水文資料》(水利部珠江水利委員會)及相關(guān)站點(diǎn)實(shí)測水沙數(shù)據(jù)。歷年洪水?dāng)?shù)據(jù)資料和流域水質(zhì)數(shù)據(jù)資料分別來源于流域各縣志及互聯(lián)網(wǎng)中對各縣洪水事件的報道、南流江流域各項(xiàng)整治成果報告。南流江流域各地級市GDP 數(shù)據(jù)來源于2017—2021年《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》及各縣區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報。
2.2 研究方法
2.2.1 系統(tǒng)工程方法
系統(tǒng)工程(System Engineering)是用定量化和定性化相結(jié)合的系統(tǒng)思想和方法處理復(fù)雜系統(tǒng)的問題,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或組織建立,抑或是系統(tǒng)后期的經(jīng)營管理,在一定程度上可看成是一類工程實(shí)踐[19]。系統(tǒng)構(gòu)建研究按照系統(tǒng)工程的方法,從研究對象的整體出發(fā),按照實(shí)地調(diào)研—理論學(xué)習(xí)—流域管理現(xiàn)狀分析—系統(tǒng)設(shè)計(jì)—提出系統(tǒng)構(gòu)建建議逐步完成本文研究內(nèi)容。
2.2.2 陸海統(tǒng)籌理念
陸海統(tǒng)籌作為沿海區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,不斷強(qiáng)化陸海間規(guī)劃、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、制度、政策等聯(lián)動,以生態(tài)河口和美麗海灣等建設(shè)為抓手,構(gòu)建流域和近岸海域環(huán)境綜合管理模式,實(shí)現(xiàn)陸海分割管理向陸海統(tǒng)籌系統(tǒng)管理的轉(zhuǎn)變[20-21],以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)高速協(xié)調(diào)發(fā)展。通常入海河流流域整體環(huán)境的影響因素十分復(fù)雜,在受到全流域生產(chǎn)生活污染物排放影響的同時,還因海水流動影響,其他海域的污染物也會對自身海域的環(huán)境造成影響。陸海統(tǒng)籌理念下的流域信息管理的實(shí)質(zhì)是將陸海兩大生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮,在科學(xué)認(rèn)識山、河、田、湖、海以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等物質(zhì)和能量循環(huán)過程的基礎(chǔ)上,對陸海信息進(jìn)行綜合規(guī)劃管理,推進(jìn)流域綜合信息管理能力綜合化和現(xiàn)代化。新形勢下,破除陸海空間界限與行政管理上的弊端,優(yōu)化流域陸海協(xié)調(diào)發(fā)展、構(gòu)建海陸協(xié)同的流域信息管理體系,建立陸海一體、區(qū)域聯(lián)動的流域綜合信息管理系統(tǒng),是突破特殊山溪型入海河流管理的重要途徑。
2.2.3 地理信息技術(shù)
地理信息技術(shù)中GIS是用于管理和研究空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng),同時也是流域信息化管理的核心技術(shù)之一,如流域土地利用信息、植被覆蓋率等方面的應(yīng)用,都需借助RS與GIS。近年來,WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng))、3DGIS(三維空間地理信息系統(tǒng))等飛速發(fā)展,為流域的現(xiàn)代化管理提供了技術(shù)保障[22-25]。流域信息綜合管理的基礎(chǔ)是具有各類空間屬性的數(shù)據(jù)信息等,GIS是處理空間屬性新信息的有力工具,如地理數(shù)據(jù)庫(Geodatabase)支持在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)表中存儲和管理地理信息,且Geodatabase模型幾乎可以容納所有有效格式的GIS數(shù)據(jù),可將地理要素的空間信息、屬性信息存儲于同一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中,克服了以往數(shù)據(jù)庫模型存儲的弊端[26-27]。采用Geodatabase來解決海量的流域信息數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)南流江流域?qū)傩詳?shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)的一體化管理。
3 基于陸海統(tǒng)籌的南流江綜合信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建
3.1 存在主要問題
3.1.1 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展,生態(tài)問題日益突出
近年來,海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得南流江在廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中占據(jù)更為重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展地位,經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,統(tǒng)計(jì)2017—2021年流域各縣區(qū)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值,南流江流域生產(chǎn)總值占北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生產(chǎn)總值的41.38%,占廣西全區(qū)生產(chǎn)總值的19.97%。流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時,陸源養(yǎng)殖排污、沿海工業(yè)排污、港口建設(shè)等因素增加導(dǎo)致南流江流域及其河口地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞。南流江上游的人口基數(shù)大于下游的人口基數(shù),上游的玉林地區(qū)為廣西最大的生豬養(yǎng)殖基地,畜禽養(yǎng)殖致陸源污染物急劇增加,據(jù)悉南流江流域?yàn)楸辈繛澈涌趨^(qū)入海污染物攜帶量最為突出的河流,且隨著市場消費(fèi)需求的提高,畜禽養(yǎng)殖量的不斷增加,污染治理卻未得到加強(qiáng),大量污染物未經(jīng)處理便隨著河流排放入海,而流域的下江口合浦縣是集中式飲用水水源地。2018年,根據(jù)廣西環(huán)境保護(hù)廳對南流江流域水質(zhì)摸底調(diào)查的結(jié)果:南流江干流13個監(jiān)測斷面,所有斷面均超III類,其中3個斷面為劣V 類,5個斷面為V 類,5個斷面為IV類。工業(yè)廢水和生活污水排放、水資源的過度開發(fā)利用等問題未能引起足夠重視,缺乏有效的治理措施使其成為流域的新的污染因素。且流域內(nèi)水文災(zāi)害頻發(fā)、災(zāi)情重,并具有明顯的節(jié)律性,多發(fā)生于每年的5-7月,據(jù)收集資料來看,南流江流域的洪澇災(zāi)害多集中于上游盆地地區(qū)與下游沿海地區(qū),其都是人口與城市較為集中區(qū)域,2010—2020年洪水的集中區(qū)域?yàn)榱饔蛴窳质泻捅绷魇?,由于流域的整體性,上游地區(qū)的洪水極大可能對下游地區(qū)的環(huán)境及人類生存造成極大的影響,因而須加強(qiáng)對流域上游洪水的防范。因而,在流域生態(tài)問題日益突出的情況下使得對流域信息綜合管理水平提出了更高的要求。
3.1.2 河流含沙量減少,沉積環(huán)境遭到破壞
流域泥沙在河口沉積并形成三角洲,流域的輸沙量減少不利于河口三角洲及河流入海口沉積環(huán)境的發(fā)展。南流江流程長,流域面積廣,受水土流失、降雨變化以及人類社會活動等自然因素與社會因素的影響,南流江的年平均含沙量呈減少趨勢,資料顯示,1955—2000年,南流江流域上游年平均含沙量大于下游,近幾十年,流域內(nèi)水庫建立、土地利用方式、采砂等人為活動的影響導(dǎo)致河流入海水沙減少[28-29]。且通過觀察流域上游的博白站和流域下游的常樂站10年的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),從上游到下游地區(qū),南流江河水的年平均含沙量是呈減少趨勢的(圖1),河流入??谳斏沉繙p少,進(jìn)而會引起河口處三角洲面積的變化,影響三角洲附近區(qū)域的人類生存與發(fā)展。
3.1.3 缺乏綜合管理機(jī)構(gòu),流域管理效能不高
南流江流域具有很強(qiáng)的整體性,長期以來,九龍治水、多頭管理、條塊分割是導(dǎo)致流域無序開發(fā)致使流域環(huán)境受到破壞的主要原因,協(xié)調(diào)發(fā)展才是流域健康穩(wěn)定的根本保障[30]。目前南流江流域沒有明確的流域監(jiān)管機(jī)構(gòu),與我國大多數(shù)流域一樣,南流江流域內(nèi)各市級政府對自己所管轄區(qū)域的流域段的環(huán)境進(jìn)行重點(diǎn)管理,如玉林市、欽州市、北海市分別有不同的機(jī)構(gòu)對區(qū)域內(nèi)流段流域環(huán)境污染開展整治工作,形成了明顯的行政分割管理與部門分割管理相結(jié)合的流域管理體制(表1)。在流域管理中也常出現(xiàn)束手無策的局面,流域管理工作比較混亂,各部門各自為政,當(dāng)面臨各流域管理和區(qū)域管理發(fā)生矛盾時,流域內(nèi)涉水違法行為的處罰無法得到落實(shí)。再者,部門分割管理使得南流江流域的數(shù)據(jù)信息散落在各個部門(表2),更是加劇了流域管理分割的現(xiàn)象。作為完整的流域單元,南流江流域綜合管理應(yīng)當(dāng)綜合考慮流域整個系統(tǒng),全面協(xié)調(diào)流域內(nèi)的生態(tài)資源、社會經(jīng)濟(jì)和活動,展開對南流江流域綜合管理系統(tǒng)構(gòu)建研究,實(shí)現(xiàn)流域資源環(huán)境與人類生產(chǎn)生活的可持續(xù)發(fā)展。
目前現(xiàn)行的南流江發(fā)展規(guī)劃大多數(shù)不是以流域?yàn)閱挝?。?010—2020年頒布的南流江相關(guān)的方案規(guī)劃中,玉林市人民政府組織編制的占50%,僅有20% 是北海市人民政府組織編制的,總體上看玉林市人民政府在南流江流域管理上掌握著主導(dǎo)權(quán)。當(dāng)下現(xiàn)有的南流江流域相關(guān)方案法規(guī)大多是因解決流域某一突出環(huán)境問題而做的局部規(guī)劃,未能將流域視為一個整體,從而對流域未來的發(fā)展進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。這種以行政區(qū)域來分割河流,以局部來主導(dǎo)流域規(guī)劃,在流域綜合管理中是不科學(xué)的。缺乏總體的綜合規(guī)劃,這樣的管理模式不利于南流江流域的可持續(xù)發(fā)展。因此,需要構(gòu)建基于陸海統(tǒng)籌的南流江綜合信息管理系統(tǒng)。
3.2 南流江綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2.1 南流江綜合信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
確定應(yīng)用目標(biāo)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。針對以上問題,南流江綜合信息管理系統(tǒng)可以考慮利用GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)來完成南流江綜合信息建庫工作。設(shè)計(jì)建設(shè)GIS 的數(shù)據(jù)庫在整個系統(tǒng)建設(shè)中是十分重要的,占整個系統(tǒng)建設(shè)投資的70% 或更多[31],而需求分析是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)。本文研究的南流江綜合信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是針對流域科學(xué)規(guī)劃、流域管理決策應(yīng)用、預(yù)警預(yù)報分析,表達(dá)南流江的流域-河口-海灣的空間流域單元間變化聯(lián)系,合理組織和管理流域各項(xiàng)信息。從這一應(yīng)用目標(biāo)出發(fā),則其需求應(yīng)包括以下幾類。
(1)服務(wù)對象。本數(shù)據(jù)庫的服務(wù)對象為需要對南流江流域進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究的人員,以及建成綜合信息管理系統(tǒng)之后增加流域分析及預(yù)警預(yù)報功能,可以為政府或流域管理者的決策提供數(shù)據(jù)支撐。
(2)數(shù)據(jù)管理。本文從陸海統(tǒng)籌角度出發(fā),建立一個具有流域各影響因素的綜合信息的綜合性數(shù)據(jù)庫,以流域?yàn)閱挝?,收集、組織、存儲南流江流域的數(shù)據(jù)資源,以滿足數(shù)據(jù)的綜合管理需求。
流域綜合信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)該包括了解流域大致基本情況的流域基本信息數(shù)據(jù)庫如流域行政區(qū)劃、流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)及居民點(diǎn)分布、自然概況和流域特征等;流域水文氣象數(shù)據(jù)庫應(yīng)包括流域網(wǎng)絡(luò)(原始河流網(wǎng)絡(luò)),湖泊和水庫,流域自上、中、下游反映流域水文狀態(tài)變化特征指標(biāo)如降水量、流域?qū)崟r流量、實(shí)時水位等,陸地地表水文響應(yīng)單元;流域水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫包括監(jiān)測點(diǎn)臺站和水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)即入河的排污口、河口水質(zhì)及海灣水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)等的水質(zhì)營養(yǎng)物的監(jiān)測數(shù)據(jù)如化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)和特征指標(biāo)等;以及用于輔助流域綜合管理決策制定的一些其他專題信息數(shù)據(jù)庫,包括重點(diǎn)保護(hù)區(qū)情況、岸線變化、水利工程及任務(wù)進(jìn)展、相關(guān)政策法規(guī)等。將這些信息按照其相互聯(lián)系及類別進(jìn)行組織,形成一個完整的流域綜合信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(圖2)。
3.2.2 南流江綜合信息系統(tǒng)構(gòu)建研究
南流江綜合信息管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是流域的科學(xué)管理規(guī)劃,便于流域的高效管理和監(jiān)督?;谏鲜隼砟?,綜合信息管理系統(tǒng)要在現(xiàn)有的相關(guān)政策法規(guī)的支持下,遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,借助硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等數(shù)字流域建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施,才能保證南流江綜合信息管理系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行等后續(xù)工作不斷完善。通常流域綜合信息系統(tǒng)體系框架的構(gòu)建包括以下部分:流域數(shù)據(jù)采集、流域信息處理、存儲和管理、流域綜合信息管理系統(tǒng)構(gòu)建的支撐技術(shù)、系統(tǒng)應(yīng)用模塊及系統(tǒng)平臺的服務(wù)對象等。南流江綜合信息管理系統(tǒng)體系框架如圖3所示。
(1)流域數(shù)據(jù)采集。流域數(shù)據(jù)具有時效性較強(qiáng)等特點(diǎn),因而流域數(shù)據(jù)采集是一個長期性、連續(xù)性的過程,這樣才能根據(jù)不同的需要對不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,了解流域變化情況。對于山溪型的入海河流的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)覆蓋全流域段即流域-河口-海灣,應(yīng)采用流域“自動監(jiān)測站點(diǎn)+人工監(jiān)測站點(diǎn)+遙感影像”相結(jié)合的方式。對于某些未涉及政府部門監(jiān)測的流域段,可與相關(guān)科研單位加強(qiáng)聯(lián)系,提高流域監(jiān)測數(shù)據(jù)的覆蓋度。采集的信息包括流量、水位、水質(zhì)監(jiān)測等。信息采集的主要對象包括:南流江河道的各個支流匯流口和主河道的河口監(jiān)控點(diǎn),以及重要企業(yè)入河廢水排污口??杉皶r獲取流域的變化信息,建立流域預(yù)警預(yù)報體系,最后將監(jiān)測預(yù)警預(yù)報結(jié)果及時反饋綜合管理的相關(guān)部門。如在汛期前對流域段流量變化進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)測和預(yù)報,一旦達(dá)到預(yù)警值,自動給下游部門發(fā)送警告信息,下游部門可對此采取防范措施,減少流域的經(jīng)濟(jì)損害和人員傷亡。汛期間,掌握實(shí)時流域洪水的具體情況。水質(zhì)監(jiān)測也是如此,如若下游的水質(zhì)監(jiān)測達(dá)到劣水質(zhì),可將其反饋給上游的相關(guān)部門,上游部門可加強(qiáng)對入河污水的排放控制。
(2)流域信息數(shù)據(jù)處理。流域數(shù)據(jù)來源于多個方面,因而對于獲取的海量流域數(shù)據(jù)必須進(jìn)行前期處理,主要包括對獲取的流域遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)、鑲嵌、融合等處理;流域基礎(chǔ)地理地圖的數(shù)字化;流域?qū)n}信息如數(shù)字高程模型(DEM)、水系提取等。并且將這些海量數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的ID 碼進(jìn)行連接,利用空間信息數(shù)據(jù)庫和專題應(yīng)用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和管理。如GIS具有多源數(shù)據(jù),既解決空間數(shù)據(jù)的融合,又具有較好的分析功能,一方面從眾多的海量空間信息中集成各種數(shù)據(jù),消除冗余數(shù)據(jù);另一方面通過集成提取新的信息及進(jìn)行空間分析。通過流域信息的處理來實(shí)現(xiàn)流域數(shù)據(jù)的存儲、集成、分析和輸出,為南流江流域管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐,可保證數(shù)據(jù)的全面性和有效性。
(3)系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。支撐南流江綜合信息管理系統(tǒng)建設(shè)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等地理信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。遙感技術(shù)具有獲取信息的速度快,周期短、信息量大、受地面限制條件少等特點(diǎn)。另外,GIS不僅可對海量流域數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理,也可對流域信息進(jìn)行提取處理、分析[23],其與遙感技術(shù)相結(jié)合可應(yīng)用于流域?yàn)?zāi)害分布、土地利用分類、流域植被分類等方面。因而地理信息系統(tǒng)作為流域綜合管理系統(tǒng)的構(gòu)筑關(guān)鍵技術(shù)較為合適。
(4)系統(tǒng)應(yīng)用模塊。根據(jù)流域綜合管理不同業(yè)務(wù)應(yīng)用需求,流域信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型體系可以為各類用戶提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料,形成不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能模塊,將不同種類的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合,分析流域的時空變化規(guī)律、數(shù)據(jù)相關(guān)性等,更加深入地探索流域變化機(jī)制及影響因素。流域信息系統(tǒng)應(yīng)用模塊系統(tǒng)主要有流域洪水及水情預(yù)報,以及流域水質(zhì)、洪水預(yù)報預(yù)警、防汛抗旱、信息共享發(fā)布、流域綜合分析等功能,為流域環(huán)境綜合管理提供決策技術(shù)支持。
(5)系統(tǒng)平臺的服務(wù)對象。由于某些數(shù)據(jù)可能存在保密性,因而南流江綜合信息管理系統(tǒng)的首要服務(wù)對象首先是自然資源、水利、生態(tài)環(huán)境、城建、交通等行業(yè)部門應(yīng)用,其次根據(jù)權(quán)限不同開展的各類用戶。
4 構(gòu)建南流江綜合信息管理系統(tǒng)策略
南流江是入海河流,整個流域是一個涉及陸域-河口-海灣的有機(jī)整體,不僅需要從上、中、下游來綜合考慮,還要結(jié)合河口海灣環(huán)境綜合考慮。目前,沿南流江流域受水土流失、洪水災(zāi)害、水質(zhì)污染等問題的困擾,以及河流入??谔幒0对馐芮治g、三角洲濕地環(huán)境惡化等問題影響。參考黎樹式等[32]與李楊帆等[33]的研究成果,結(jié)合南流江流域?qū)嶋H情況,在陸海統(tǒng)籌理念指導(dǎo)下,以流域?yàn)檎w單元,認(rèn)識流域—河口—海灣系統(tǒng)要素及其相互作用,強(qiáng)化流域—河口—海灣之間聯(lián)動,不斷完善南流江流域-廉州灣監(jiān)測協(xié)同管理工作機(jī)制,探索陸海一體化監(jiān)測與管理相銜接的流域管理新模式,增強(qiáng)各個管理部門的聯(lián)動效應(yīng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)陸海融合、河海共治的目標(biāo)(圖4)。通過多學(xué)科綜合、多區(qū)域參與、多部門協(xié)調(diào)的方法,建立流域—河口—海灣環(huán)境動態(tài)監(jiān)測體系、多部門協(xié)商形成流域綜合管理機(jī)制、構(gòu)建陸海一體綜合信息平臺,提高流域系統(tǒng)要素間的交融度,實(shí)現(xiàn)入海河流陸海共治,及相關(guān)河口和海灣的綜合管理。
4.1 促進(jìn)相關(guān)部門協(xié)調(diào)管理,形成流域綜合管理機(jī)制
流域綜合信息管理涉及多學(xué)科、多部門、多領(lǐng)域的協(xié)調(diào)合作,是一項(xiàng)復(fù)雜的非系統(tǒng)性工程。既要自然資源、農(nóng)業(yè)、水利、生態(tài)環(huán)境、林業(yè)等有關(guān)部門參與,又要社會各界包括企業(yè)、相關(guān)科研技術(shù)支撐單位的緊密配合。南流江目前實(shí)施的是行政管理與部門管理相結(jié)合的管理體制,但流域內(nèi)部的相關(guān)部門缺乏有效的溝通交流機(jī)制,多數(shù)信息不對稱。建立南流江流域綜合管理體制機(jī)制,確立具有權(quán)威的流域監(jiān)督管理部門并且賦予該部門相應(yīng)的行政管理權(quán),由其協(xié)調(diào)管理流域其他部門,促進(jìn)相關(guān)管理部門形成綜合管理,明確流域各信息負(fù)責(zé)部門,實(shí)行各司其職,完善相關(guān)部門的信息提供責(zé)任,能有效提高流域管理水平。南流江流域管理協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的職能范圍應(yīng)是:對流域內(nèi)污染防治工作進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測,對環(huán)境部門的執(zhí)法活動進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)督,以及流域內(nèi)各項(xiàng)水土保持和生態(tài)保護(hù)工作進(jìn)行統(tǒng)籌管理,并協(xié)調(diào)相關(guān)部門對流域內(nèi)資源的利用與保護(hù)等,以實(shí)現(xiàn)對南流江流域的統(tǒng)籌管理(圖5)。
4.2 完善南流江流域-廉州灣流域動態(tài)監(jiān)測體系
完善流域監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),依托現(xiàn)有水文站、水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn),構(gòu)建河流水文、水質(zhì)的聯(lián)合監(jiān)測體系。監(jiān)測站監(jiān)測的水文指標(biāo)包括地表水位、地下水位等;氣象指標(biāo)包括降雨量、氣溫、大氣濕度、降水量等;水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)包括溶解氧、水溫等物理指標(biāo),高酸鹽指數(shù)、總氮、總磷、氨氮等化學(xué)指標(biāo)以及生物指標(biāo)等。構(gòu)建完善流域-海灣生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測體系,優(yōu)化流域環(huán)境監(jiān)測,及時獲取流域環(huán)境資源動態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)對流域-河口-海灣生態(tài)系統(tǒng)的多維度綜合監(jiān)測。
4.3 推動建設(shè)陸海一體化南流江綜合信息管理平臺
利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù),推動建設(shè)一個陸海一體化的南流江綜合信息數(shù)據(jù)庫;連接流域-河口-海灣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),集成整合氣象、海洋、水文等地方部門南流江流域及河口地區(qū)基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù),并持續(xù)更新;實(shí)現(xiàn)區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)、各類監(jiān)測,開發(fā)活動、規(guī)劃活動的數(shù)據(jù)查詢、篩選、分析以及流域?yàn)?zāi)害預(yù)警信息查詢等功能,監(jiān)測預(yù)警預(yù)報結(jié)果及時反饋海灣相關(guān)部門,為南流江流域資源規(guī)劃管理,海洋災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警機(jī)制、應(yīng)急處理機(jī)制提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐;以及為制訂災(zāi)后的救援與重建措施提供科學(xué)依據(jù)。同時加強(qiáng)與高校和相關(guān)科研單位合作,推進(jìn)研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用,推動建設(shè)陸海數(shù)據(jù)共享平臺和決策支持系統(tǒng),促進(jìn)各部門之間的信息共享,爭取早日實(shí)現(xiàn)南流江流域管理體系與管理能力現(xiàn)代化,建設(shè)數(shù)字南流江。
5 結(jié)論
本文通過分析南流江流域存在流域入海水沙減少、水質(zhì)污染等生態(tài)和流域管理不完善、信息共享度等問題,提出在陸海統(tǒng)籌理念的指導(dǎo)下,以系統(tǒng)工程的方法對研究區(qū)域進(jìn)行實(shí)地調(diào)研,以問題為導(dǎo)向,利用地理信息技術(shù)對信息管理系統(tǒng)的框架、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行構(gòu)建研究,對流域信息進(jìn)行統(tǒng)一收集、存儲、分析和管理,以期提供流域基礎(chǔ)信息、為流域決策提供支持等功能,并對加快構(gòu)建南流江綜合信息管理系統(tǒng)提出具體策略,促進(jìn)部門協(xié)同管理,形成綜合治理機(jī)制;完善南流江-廉州灣的流域動態(tài)監(jiān)測體系;推動建設(shè)陸海一體的南流江流域綜合信息管理平臺。以期有效提升流域綜合管理的系統(tǒng)化、精細(xì)化及信息化水平,為區(qū)域的防災(zāi)減災(zāi)提供一定的決策依據(jù)。但由于流域涉及的內(nèi)容較多,歷年數(shù)據(jù)存在查找困難等因素,對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮存在不夠充分等問題,仍需進(jìn)一步研究與完善。
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基金項(xiàng)目:北部灣大學(xué)海洋科學(xué)廣西一流學(xué)科(DRB006,DTC003);國家自然科學(xué)基金“北部灣南流江三角洲潮灘響應(yīng)熱帶氣旋的動力地貌過程”(42366008);北部灣大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(S202111607128;202011607021).