寧夏水利信息化現狀及建設構想

王 樂 鮑子云

(寧夏水利科學研究所 銀川 750021)

1 實行水利信息化的緊迫性及其現狀

寧夏回族自治區地處祖國西北內陸,是我國五個少數民族自治區之一。全自治區國土面積 5.18萬 km2,2000年耕地面積 128萬 hm2,總人口 562萬人,其中農業人口 390萬,國內生產總值 265億元,屬經濟欠發達地區。作為處于干旱帶的寧夏面臨著水資源短缺、旱災頻繁、水土流失加劇、水環境惡化等重大水問題。同時隨著城市化、工業化進程的加快和溫飽問題的基本解決,全社會對水安全保障的需求又不斷提高。水問題作為困擾寧夏社會經濟的可持續發展和 “瓶頸”問題,已經成為各級政府和全社會的共識。解決寧夏的水問題,需要科學技術的強大支持,首先需要做的就是加快寧夏水利資源信息化建設,它是實現寧夏水資源科學管理、高效利用和優先保護的重要基礎和前提。

然而寧夏水利信息化建設目前仍處于封閉、落后狀態,大量資料和信息仍然以傳統的手工作業為主,而且資料的完整性、系統性不足,既無法實現對各類資料信息的有效管理、維護,也無法做到信息共享。這不僅影響到水利行業管理水平的提高,而且各級水利行業主管部門也難以做到及時、準確和全面了解掌握行業發展的狀況、存在問題及變化趨勢。

2 水利信息化是寧夏水利現代化的必然選擇

目前寧夏的大型水利工程建設除擬建的大柳樹水庫工程外,基本到了工程項目建設中期或結束階段。根據我國新時期治水思路,隨之而來的是水利工作中心將向挖掘節水潛力,提高水資源利用效率和管理水平方向轉移。向管理要效益已成為當前及今后水利行業發展的一項十分重要和緊迫的任務,而水利信息化建設是解決行業發展難題的突破口;是實現改造、提高傳統產業,加快水利行業科技進步和推進快速發展的一個重要戰略措施;也是水利實現現代化的基礎之一。水利信息化建設越早,收效越大,否則,就會處于被動狀態,與國民經濟發展難以適應。

水利信息化建設勢在必行,當前必須搶抓機遇,把握寧夏水利發展前沿、熱點、難點技術問題,開展適合該區特點的水利信息系統研究與建設,建立面向水利行業應用的專業信息管理系統,對水利工程、水資源、水土保持、灌溉用水、生態環境等各種專業數據實施有力的分類管理,根據實際應用要求,為寧夏水利規劃設計、管理決策部門和水利科學研究提供可視化分析、宏觀決策服務。水利資源信息系統的建設,將使水利規劃設計、管理與研究從日常繁重的圖件、數據手工查詢和分析、制圖的工作中解脫出來,使管理更加現代化。

3 水利信息化建設目標

遵循國家國民經濟和社會信息化的發展方針,結合 《全國水利發展第十個五年計劃和 2010年規劃》和寧夏水利信息的實際情況,建立健全 “寧夏水利資源信息系統”。它是建立在地理信息系統、數據庫技術以及網絡技術基礎上的,面向寧夏全區水利信息及其相關信息的管理、輔助決策支持的綜合 GIS信息管理系統。

寧夏水利資源信息系統著重管理寧夏全區與水利相關的空間數據 (包括基礎地理信息、水利工程信息等)、與空間信息相關的屬性信息、實時信息 (雨情、水情、工情和災情等)以及與用水管理相關的各類信息。系統提供對這些信息的查詢、檢索、分析、處理及發布等功能,以地圖、表格、圖形、圖像等方式顯示,供管理者對全寧夏水利及其相關信息進行有效的管理與發布,供基層專業部門對相關信息進行更新與基礎決策支持,供公眾對相關信息進行查詢。系統依托計算機網絡、移動通信、3S集成、空間數據庫等多種技術,建立一整套科學嚴格的水利科研管理體系,自動采集、實時傳輸,并對數據進行綜合管理、分析處理及決策支持,實現水資源管理、水利項目管理、節水、供水、排水、水土保持等信息的資源共享,對相關信息實現自配置、水資源高效利用和水環境保護等方面的科學性、準確性、及時性,促進寧夏水利科研事業的蓬勃發展。

4 信息系統框架

圖 1 寧夏水利資源信息系統總體框架

寧夏水利資源信息系統是為灌溉排水、水利工程、水資源管理、水土保持等各種水利專業提供信息共享平臺,同時能為管理者提供決策支持,滿足寧夏水利行業發展的需要。主要建設內容包括水利基礎設施建設、業務應用建設和公共服務網建設,其中水利基礎設施建設包括信息監測與采集系統和基礎數據庫,業務應用包括灌溉排水、水資源、水利工程、水土保持等方面的專題應用系統和三維顯示子系統;公共服務網主要建設辦公自動化系統、政策法規查詢系統、專家在線咨詢系統等子系統。總體框架如圖 1所示。

5 各子系統建設構想

根據水利科研的需要,寧夏水利資源信息系統可以劃分為灌溉排水、水資源、水利工程、水土保持以及三維模擬子系統以及公共信息網,下面就各子系統建設構想作簡要介紹。

5.1 灌溉與排水應用系統

灌溉與排水專題應用系統的主要功能包括:對各灌區水源、輸水系統、配水設施、作物種植情況、土壤墑情、排水系統的空間位置及基本信息查詢;變更信息的實時錄入與更新;灌溉排水方面專題地圖輸出;以灌區專題數據庫作為分析和調度的基礎,通過建立預測模型 (如來水預報模型、可供水預報模型、需水預報模型、多水源聯合優化調度運行模型、水量調配模擬模型等)來預測灌溉用水等內容。通過計算機對水資源、灌溉用水等方面的模擬,預測水資源的使用情況,并為相關單位提供用水決策支持等。這對提高灌區用水管理水平,提高用水效率起到良好的作用。

5.2 水資源管理應用系統

水資源管理應用系統主要功能包括:對寧夏行政與各流域基本情況,水資源管理業務 (降雨量、水資源總量、地表水、地下水、引黃的供水量、水質等信息),水資源管理方面的法律法規進行查詢;水資源專題地圖輸出;歷年水資源管理公報、水資源評價、水資源規劃顯示與調用;以水資源專題數據庫作為分析和調度的基礎,通過建立預測模型運用方法庫或邏輯庫處理非結構化知識和信息并進行推理判斷,在水資源供需出現矛盾時,在應用系統運用優化調度模型,可以在利用地下水、地表水和引黃水之間確定最佳供水方案,使有限的水資源發揮最大的效益,為寧夏水資源管理提供輔助決策支持,優化寧夏的水資源配置,提高水資源利用效益。

5.3 水土保持應用系統建設

水土保持應用系統能對降雨、土壤、土地利用、水土保持措施、地形、行政區域等各種數據進行存儲、處理、更新、查詢、顯示;另外水土保持應用系統還包括小流域綜合治理規劃功能,專題制圖、查詢與輸出功能,水土保持信息服務統計分析功能,以及動態監測與分析功能;水土保持應用系統還要求用戶能方便操作和使用模型進行分析,并將計算機模擬輸出的結果直觀、形象地表示在用戶界面上,并且預測結果能對水土保持規劃者有實際參考作用,主要包括土壤侵蝕分析、土壤流失因素統計、土壤侵蝕量估算、水土流失強度評價、水土流失經濟損失計算、水土保持建設規劃、單項工程設計、經濟分析等內容,為水土保持工作提供輔助決策支持服務。

5.4 水利工程應用系統建設

水利工程應用系統主要包含河道、渠道、溝道管理子模塊和水庫管理子模塊。其中河道、渠道、溝道信息管理子模塊主要是對河道普查信息的管理、查詢、存取、更新和統計輸出。將用戶查詢的信息按用戶指定的表格進行輸出。水庫信息管理子模塊主要是對水庫普查信息的管理、查詢、存取、更新和統計輸出,還能實現普查信息查詢,將用戶查詢的信息按用戶指定的表格進行輸出,模擬水庫特征關系曲線,水庫數值統計,水庫非數值統計,水庫規模數量統計等功能。

5.5 三維模擬顯示系統

三維模擬顯示系統主要讀取 DEM數據和影像數據,模擬三維現場環境。通過三維模擬顯示子系統,用戶可以身臨其境地感受到實地情況,并提供地形數據、實現三維分析、多種方式渲染瀏覽場景、錄制多媒體影音效果等功能。

5.6 公共服務網建設

5.6.1 辦公自動化系統

水利辦公自動化系統,是利用先進的科學技術(主要是計算機技術),使辦公室部分工作逐步物化于各種現代化設備中,由辦公室人員與設備共同構成服務于水利行政科研管理的人機信息處理系統,其目的是盡可能充分利用現代技術資源與信息資源,提高工作效率和工作質量,輔助決策,以取得更好的效果,達到水利機構現代化辦公目標。系統針對水利的實際工作,在實現水利機構內部辦公自動化的同時,還富有特色地提供了多級聯動的辦公環境和豐富的綜合信息服務,強調同級之間、上下之間的 “無紙化”辦公和協同工作。

5.6.2 政策法規查詢系統

該系統將與水利有關的各級法律法規等內容建立數據庫,以便于檢索和查詢。

5.6.3 專家在線咨詢系統

建立 BBS論壇,用戶可以直接向該區水利專家咨詢水利方面的問題,與水利行業專家進行商討,并給出推薦的解決方案。專家也可以利用信息平臺及時公布自己的科研成果,為水利科研成果的推廣提供幫助。

6 結論

水利信息化是水利現代化的必由之路,它是實現水資源統一管理、優化配置以及提高水資源利用效率的重要技術手段。寧夏要加快實現現代節水型社會建設,提高水資源利用效益,實現水資源優化配置,水利信息化是必然的選擇。

1 馮廣志.灌區信息化建設 [M].北京:中國水利水電出版社,2004.

2 賈玲,尹明萬.地理信息系統在我國水利行業的應用綜述 [J].水利水電技術,2007,38(10).