信息技術(shù)在地下水超采區(qū)綜合治理中的應(yīng)用

董廣清，李正三

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；2.平度市南村工業(yè)園區(qū)管委會(huì)，山東 平度 266736）

地下水超采引發(fā)一系列生態(tài)與環(huán)境問題[1]，制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。對(duì)地下水超采進(jìn)行綜合治理，改善地下水生態(tài)環(huán)境，增加地下水源的儲(chǔ)備總量，實(shí)現(xiàn)地下水資源可持續(xù)利用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。近年來，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息化技術(shù)得到快速發(fā)展，智能化、智慧化應(yīng)用已經(jīng)成為信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢。地下水綜合治理工作要善于利用信息化技術(shù)手段，提高綜合治理效率。

1 地下水超采區(qū)綜合治理思路

按照“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時(shí)期水利工作方針，總體考慮、統(tǒng)籌規(guī)劃、有序推進(jìn)，以水資源承載能力為約束，以地下水采補(bǔ)平衡、良性循環(huán)為目標(biāo)，以體制機(jī)制建設(shè)為重點(diǎn)，以工程措施建設(shè)為手段，通過創(chuàng)新政策機(jī)制，建設(shè)引水、蓄水工程，發(fā)展農(nóng)業(yè)高效節(jié)水，修復(fù)補(bǔ)源等措施，堅(jiān)持建設(shè)與管理并重、開源與節(jié)流并舉、治理與保護(hù)同步，綜合施策，壓減超采水量，達(dá)到“控采限量、節(jié)水壓減、水源置換、修復(fù)補(bǔ)源”綜合整治效果，促進(jìn)水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)及生態(tài)環(huán)境協(xié)同可持續(xù)發(fā)展[2]。

1）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、綜合治理。統(tǒng)籌配置地表水、外調(diào)水以及非常規(guī)水源等各類水源，結(jié)合各類調(diào)水工程、雨洪水資源利用等工程措施以及農(nóng)田高效節(jié)水工程與農(nóng)藝節(jié)水措施的實(shí)施，置換和替代超采區(qū)地下水供水水源，逐步壓減地下水超采量。綜合運(yùn)用行政、經(jīng)濟(jì)、政策法律等手段，工程措施與非工程措施相結(jié)合，開展地下水超采綜合治理。

2）機(jī)制創(chuàng)新、強(qiáng)化管控。按照“先建機(jī)制，后建工程”的要求，堅(jiān)持把機(jī)制創(chuàng)新作為試點(diǎn)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，全力推進(jìn)區(qū)域綜合水價(jià)改革，探索建立水權(quán)分配制度，創(chuàng)新工程運(yùn)行管護(hù)模式，完善節(jié)水壓采政策法規(guī)，健全地下水監(jiān)測與監(jiān)督考核機(jī)制，形成地下水超采綜合治理長效機(jī)制，嚴(yán)控地下水超采[3]。

3）抓住關(guān)鍵、注重實(shí)效。針對(duì)超采程度、水源條件、工程狀況、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)等差異，因地制宜確定地下水超采綜合治理規(guī)模和模式，以深層承壓水超采區(qū)、地下水嚴(yán)重超采區(qū)、外調(diào)水工程受水區(qū)、公共供水管網(wǎng)覆蓋區(qū)為實(shí)施地下水超采區(qū)治理先期工作的重點(diǎn)，以深層承壓水超采區(qū)和外調(diào)水工程受水區(qū)為重點(diǎn)，增強(qiáng)治理的針對(duì)性和可操作性，提高治理效果。

2 超采區(qū)綜合治理信息化需求分析

1）建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、綜合治理，就需要充分收集相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算、分析與預(yù)測，科學(xué)合理制定各項(xiàng)工程與非工程措施的時(shí)空實(shí)施規(guī)劃，從技術(shù)起到統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、綜合治理的支撐與保障。

2）健全信息化管控措施。要達(dá)到強(qiáng)化管控的要求，就需要實(shí)時(shí)采集各類取水、用水、配水監(jiān)測信息，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)各類閘、閥、泵的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。要實(shí)現(xiàn)機(jī)制創(chuàng)新，推動(dòng)區(qū)域綜合水價(jià)改革，也需要利用信息化軟件實(shí)時(shí)計(jì)算各類水價(jià)和快速匯總分析科學(xué)合理的水價(jià)。

3）借助信息化管理平臺(tái)。達(dá)到治理的針對(duì)性和可操作性，需要借助信息化平臺(tái)獲取外調(diào)水工程、公共供水管網(wǎng)等工程的相關(guān)信息和服務(wù)。

3 綜合治理可采用的信息化技術(shù)

1）物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[4]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地下水超采區(qū)綜合治理項(xiàng)目上可主要用于前端取水的信息監(jiān)測與控制等方面。

2）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。利用3G/4G等無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可用于前端現(xiàn)場監(jiān)控、監(jiān)測站點(diǎn)與調(diào)度中心的互聯(lián)互通。

3）人工智能。該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)處理和專家系統(tǒng)等。人工智能技術(shù)在地下水超采區(qū)綜合治理項(xiàng)目上可主要用水戶人臉識(shí)別、智慧化用水控制等方面。

4）云計(jì)算平臺(tái)。云計(jì)算平臺(tái)包含多種形式，這里所采用的云計(jì)算平臺(tái)指的是計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理兼顧的綜合云計(jì)算平臺(tái)[5]。云計(jì)算平臺(tái)可以合理解決地下水超采監(jiān)測與控制地點(diǎn)分散，調(diào)度管理人員少且缺乏信息化專業(yè)技術(shù)人員的實(shí)際困難。

5）大數(shù)據(jù)分析。大數(shù)據(jù)分析是指對(duì)規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。大數(shù)據(jù)具有強(qiáng)大的系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)和關(guān)聯(lián)分析功能，大數(shù)據(jù)分析功能要快速梳理分析出各項(xiàng)治理措施的效果，有利于地下水超采區(qū)的綜合治理與系統(tǒng)治理。

4 相關(guān)信息化技術(shù)應(yīng)用分析

1）利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測站點(diǎn)與調(diào)度中心的互聯(lián)互通。地下水超采區(qū)綜合治理項(xiàng)目需要建立大量的水量、水位監(jiān)測站點(diǎn)，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將信息傳輸至調(diào)度中心。

2）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)取水控制終端。前端取水控制是落實(shí)水價(jià)改革措施和節(jié)水控制的關(guān)鍵所在，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)施結(jié)合流量計(jì)、電功率表等設(shè)備可實(shí)現(xiàn)取水量累進(jìn)計(jì)價(jià)和水電雙控等信息化控制功能。

3）利用人工智能技術(shù)提升用戶體驗(yàn)。利用人臉視頻識(shí)別、語音識(shí)別等人工智能技術(shù)手段提升取用水用戶和運(yùn)維管理用戶的使用體驗(yàn)，用戶可以不攜帶任何身份證件、磁卡設(shè)施，憑借人臉識(shí)別掃描就能獲得相應(yīng)的操作權(quán)限，通過語音喊話就能完成使用操作。

4）利用云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管控。利用各地電子政務(wù)云平臺(tái)或水利行業(yè)云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類取水、用水、配水監(jiān)測監(jiān)控站點(diǎn)的遠(yuǎn)程管控，既解決了信息化專業(yè)運(yùn)維人員不足的難題，又節(jié)省了工程建設(shè)成本。

5）利用大數(shù)據(jù)分析功能動(dòng)態(tài)制定各項(xiàng)治理措施。地下水超采區(qū)綜合治理是一項(xiàng)長期性、系統(tǒng)性的工作，需要根據(jù)外在條件，滾動(dòng)修正各項(xiàng)治理措施與手段。利用好大數(shù)據(jù)強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測預(yù)估功能，將外部環(huán)境變量和擬采取的治理措施進(jìn)行輸入，根據(jù)得到的輸出結(jié)果再及時(shí)修正治理方案，以提高治理的針對(duì)性和效率。

5 結(jié)語

地下水超采區(qū)綜合治理項(xiàng)目作為水利行業(yè)的一項(xiàng)重點(diǎn)工程，應(yīng)加大信息化建設(shè)力度，實(shí)現(xiàn)信息化與現(xiàn)代化的有機(jī)結(jié)合。智慧水利是水利信息化項(xiàng)目的建設(shè)最終目標(biāo)，在進(jìn)行地下水超采區(qū)綜合治理的過程中，要針對(duì)性的引入智能化、智慧化設(shè)備與系統(tǒng)，重點(diǎn)做好人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)的應(yīng)用，打造具有可操作性的應(yīng)用平臺(tái)，切實(shí)提高智慧化治理水平。