德州市水利信息化建設存在問題及對策初探

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“進一步強化水利網絡安全保障、全面推進水利信息化發(fā)展”。為深入貫徹落實黨中央關于網絡安全和信息化工作的決策部署，深入學習貫徹黨的十八大及習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工作，水利信息化建設由此發(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建成了水情、工情會商綜合系統，其中包括信息收集、雨洪水預測、防汛抗旱調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，提高軟硬件和基礎設施建設水平，實現了全省“智慧水利”全面發(fā)展[2]。浙江省將數字化轉型與水利數字化建設完美結合，建成了以“調度、監(jiān)測、監(jiān)管”為核心的“智能水網”[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)管精準度[4]。就目前來看，全國的水利信息化建設主要依托“互聯網+”[5]技術，“互聯網+”是水利信息化建設的主要技術支撐，是對新一代創(chuàng)新信息技術的高度概括，是互聯網與傳統行業(yè)融合發(fā)展的新模式、新形態(tài)。“互聯網+”要求促進互聯網共享共治[6]。為加快推動新階段水利高質量發(fā)展、適應現代信息技術發(fā)展形勢，2021年水利部部長李國英提出“數字孿生流域建設”目標，用于強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成就及問題

2.1 水利信息化建設成就

德州市水利局緊緊圍繞全國水利改革發(fā)展任務和目標，以需求為導向，以實際應用為核心，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，強化水利信息資源共享，不斷推動“數字水利”向“智慧水利”轉變，實現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，共建設水利信息化系統6 項，分別為德州市引黃濟津供水線路水閘泵站監(jiān)控系統、德州市縣二級防汛視頻會商系統、德州市水資源遠程監(jiān)控系統、德州市三大干流18 個點涵閘視頻監(jiān)控系統、德州市農村飲水安全信息化系統、德州市引黃灌區(qū)節(jié)水改造信息化系統。目前，各個系統運行正常，緊密貼合水利工作，實現了“實時服務”“精準服務”等便利快捷操作。

2016 年，為加強全市水資源監(jiān)督管理，德州市水利局投入專項資金建設了德州市水資源管理系統[7]，實現了對全市取用水量和地下水位的實時監(jiān)測，現場流量和水位監(jiān)測采用了超聲波和浮子式水位計，利用GPRS 通信網絡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。這些基礎條件已經為德州市水利信息化建設提供一系列的軟件、硬件及相應技術支撐，實現了與省水利廳和縣級水資源管理機構之間的信息互聯互通。同時，結合德州市最嚴格水資源管理制度，建立了水資源決策支持系統，實現了對用水總量、用水效率、納污總量控制的業(yè)務支持。

2.2 水利信息化建設存在的問題

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

（1）隨著高速發(fā)展的信息化技術水平要求的提高，現有技術人員水利信息化知識結構比較單一，局限性較大，限制了發(fā)展思維，導致已建成的信息化系統的功能拓展不高。因此，需開拓視野，加強學習培訓，加快知識更新，提高對信息系統功能的利用水平，及時解決工作中出現的各種問題，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，目前德州市已建設部分雨水情監(jiān)測、工程視頻監(jiān)控系統，但由于缺乏統一規(guī)劃、未進行標準化建設，全局管轄范圍內的工程設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行有效、實時監(jiān)控。為此，應充分結合水務管理對象，加強基礎物聯感知信息采集，提高信息感知水平。

（3）信息化建設缺少整體規(guī)劃，建設成果不足。目前，德州市水利局各部門的管理系統是根據業(yè)務需求各自進行設計建設的，相對獨立，以滿足單一業(yè)務需求為主。同時，現狀監(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)務應用系統的支撐?，F在看來，已建系統的集成難度大，形成這一問題的主要原因是信息化建設缺少統一規(guī)劃，難以使建設成果有序發(fā)展。

3 德州市水利信息化建設對策和措施

3.1 基本對策

按照水利部提出的推進智慧水利及水利信息化建設要求，筆者認為，德州市將從以下幾個方面重點推進全市水利信息化建設。

（1）以德州市全域為單元，建設數字孿生區(qū)域，設計數字孿生區(qū)域建設總體框架，明確德州當地信息基礎設施等重點內容建設要求。德州市數字孿生區(qū)域建設包括德州市數字孿生平臺建設、水利信息化基礎設施建設等內容。具體而言，就是加快構建水利智能業(yè)務應用體系，加快建設全市水利信息網絡安全體系。

（2）完善全市水利一張圖。利用GPS 衛(wèi)星定位系統及GIS 衛(wèi)星遙感影像等高科技手段，繪制德州市水利一張圖。搭建水利數據庫，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。建設數據治理平臺，建立健全基礎數據聯動更新機制，形成全面、權威和更新及時的水利基礎數據，并結合全市水利一張圖構建各業(yè)務專題數據庫。

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

3.2 主要措施

德州市水利局現已建成多個信息系統，基礎數據已比較豐富，在現有系統基礎上，通過打通內外網，開發(fā)軟件程序，將數據資源進行匯總形成數據中心，整合現有信息化業(yè)務子系統，建立全市水利信息數據庫、資源庫，實現資源整合，可有效防止后續(xù)建設項目不兼容形成信息孤島，實現各種水利信息匯總、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用，提高工作效率。

（1）水利云數據中心。水利云數據中心[8]是水利綜合業(yè)務信息匯集、存儲與管理、交換和服務的中心。依托德州市政務云，面向新時期的應用需求，選擇滿足遷移條件的業(yè)務及數據向政務云中心遷移，逐步實現水利系統云化部署，提高系統應用的高效性和穩(wěn)定性。全面動態(tài)地掌握數據資源情況，實現數據資源的標準、專業(yè)、高效和安全管理，為德州市水利智慧化、現代化管理提供強有力的支撐。

（2）水資源管理信息系統。水資源管理是水利部門的重要工作，水資源管理信息系統主要包括取用水戶、取用水量、地下水超采量、水資源稅信息。該系統主要是對全市主要非農業(yè)取用水口、取用水量進行實時監(jiān)測，實時獲取非農業(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，該系統綜合多個業(yè)務，從總體上控制非農業(yè)用水量，可以實現對非農業(yè)用水[9]的“最嚴格”精準管控。

（3）地下水壓采信息系統。德州市地下水壓采信息系統主要是為了加強地下水動態(tài)監(jiān)測[10]工作，嚴格執(zhí)行國家地下水政策，提高地下水水位。該系統主要包括地下水位監(jiān)測系統應用軟件、接收軟件及地下水位數據庫，保證中心軟件系統的正常運行。地下水壓采信息系統實現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)”進行重點監(jiān)控。對地下水位實施在線監(jiān)測預警，可以有效提高德州市地下水管理的精細化和標準化水平。

3.3 效果分析

利用水利信息化“互聯網+”技術對德州市現有的“六縱”調引黃河、長江水入庫，從而實現水資源高效、快速、精準分配利用。特別是在汛期水利大數據更能給政府決策者提供防汛策略，實現“精準防汛[12]、科學防汛、數據防汛”。水資源實現“精準”“科學”調度是區(qū)域優(yōu)化水資源配置、提升用水效率、落實最嚴格水資源管理制度的重要手段。通過網絡數據傳輸及終端控制[13]對水庫調蓄進行合理調度，可以調節(jié)下游河道水量，減輕對下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和經濟發(fā)展的影響，改善下游河道的生態(tài)環(huán)境狀況。通過大數據分析全市用水需求，可以分析出缺水區(qū)具體情況，再結合引調水工程將水調配至相對缺水的區(qū)域，解決缺水地區(qū)人畜用水難的問題，為社會經濟發(fā)展提供保障。

農業(yè)用水量的數據化和定量化，可以直接反映農業(yè)土壤墑情的變化程度。通過實施用水量數據化有利于水利部門掌握當前農業(yè)用水狀況，對農業(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。農業(yè)用水量的大數據建設可以加快水土流失防治工程實施進程，水利部門通過水土流失綜合治理改良土壤結構，為德州市防風固沙減少“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，減少洪澇災害損失。

水資源大數據[14]及地下水管理信息平臺建設可以有效加快德州市地下水超采治理進程。通過數據分析對德州區(qū)域水資源包括當地地表水、地下水、外調水及非常規(guī)水資源[15]進行綜合調配，在特別干旱年份通過數據預警及分析可加大外調水量，補充當地水資源，相機向德州多調引水資源，回補地下水[16]，并間接向農業(yè)供水。通過地下水超采數據分析，形成同期數據對比分析報表，真實反映地下水上升和下降現狀，對水利部門快速作出響應遏制地下水超采具有極其重要的意義。

4 結語

基礎設施、業(yè)務應用系統和保障環(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，基礎設施是水利業(yè)務應用系統的基礎，是水利信息資源共享與利用的基礎；業(yè)務應用系統是水利業(yè)務管理信息化的主要內容，是業(yè)務信息化水平的重要衡量標準；保障環(huán)境是水利電子政務建設和業(yè)務應用得以順利進行的基本保證。推進德州市水利信息化建設，服務是宗旨，應用是關鍵，信息資源開發(fā)利用是主線，基礎設施是支撐，標準化體系、管理體制是保障。

德州市以大數據為基礎實施水利信息化建設后，將有效提升水利數據傳輸速率，能及時將水利數據向政府決策者傳遞。同時，能夠進一步改善城市生態(tài)環(huán)境，促進水環(huán)境質量的根本好轉，不僅產生巨大的經濟效益和環(huán)境效益，還會促進社會持續(xù)進步和經濟持續(xù)發(fā)展，其社會效益也是難以估量的。