孫秉旭

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

?

水資源監(jiān)控能力項目系統(tǒng)功能和性能需求分析

孫秉旭

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

遼寧省經(jīng)濟的迅速發(fā)展對水資源管理和開發(fā)應(yīng)用提出了更高的要求。針對遼寧省內(nèi)水資源管理水平低，監(jiān)控能力建設(shè)欠缺，相關(guān)體制、機制以及法律不健全的問題，亟須加強對水質(zhì)監(jiān)測、用水量監(jiān)控、管理制度落實等項目建設(shè)。文章對水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目的系統(tǒng)功能需求和系統(tǒng)性能需求進(jìn)行了分析，通過分析得出了水資源監(jiān)控能力建設(shè)在系統(tǒng)功能需求和系統(tǒng)性能需求建設(shè)具有可行性，也是十分必要的。

項目建設(shè)；監(jiān)控能力；水資源；需求分析；遼寧省

1　水資源監(jiān)控能力現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)后，中國的信息化節(jié)奏迅速提升，遼寧省作為水利改革大省，在信息化進(jìn)程方面取得了較大的提高，以“金水工程”為代表的水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日臻完善[1]。但是，隨著遼寧省經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源監(jiān)控能力建設(shè)盡管基礎(chǔ)條件良好，但是仍然存在較大的不足，與先進(jìn)的水資源監(jiān)控能力建設(shè)方面存在較大差距。

1.1水資源監(jiān)控能力建設(shè)現(xiàn)狀

遼寧省正在打造以全省水利信息骨干網(wǎng)為主要建設(shè)平臺，引進(jìn)實時數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、高精度傳感器技術(shù)、信息管理、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及決策支持技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行全省取水量實時監(jiān)測，并達(dá)到7.5億m3。截止到2015年9月為止，遼寧省已經(jīng)形成了“1點集中，13點輻射式發(fā)展”，即1個省中心主導(dǎo)發(fā)展，13個市中心輻射式發(fā)展的局面，實時監(jiān)測280家取水戶，650個監(jiān)測站，1568個取水井。監(jiān)控對象包含省市縣的工業(yè)用水大戶以及各市縣的自來水公司等[2]。

1.2存在的主要問題和差距

盡管水資源監(jiān)控能力取得長足進(jìn)展，網(wǎng)絡(luò)等水利信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力逐步提高，但是與國內(nèi)外以及最嚴(yán)格的水資源管理制度相比，差距仍相對明顯，實時監(jiān)控能力差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1)開發(fā)利用各監(jiān)測環(huán)節(jié)不符合管理標(biāo)準(zhǔn)。

2)信息數(shù)據(jù)量大，共享程度低。

3)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后，與新開發(fā)的建設(shè)平臺無法實現(xiàn)完美連通。

4)系統(tǒng)實際工程應(yīng)用覆蓋面小。

因此，鑒于水資源監(jiān)控能力存在的諸多問題以及在發(fā)展過程中存在的較大差距，亟需對本區(qū)域內(nèi)的水資源監(jiān)控能力建設(shè)進(jìn)行深入研究，對其可行性研究進(jìn)行驗證，并結(jié)合國家相關(guān)的政策方針大力發(fā)展水資源監(jiān)控建設(shè)，為全省水資源的建設(shè)發(fā)展和經(jīng)濟的騰飛奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。

2　項目建設(shè)內(nèi)容

遼寧省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目的建設(shè)任務(wù)主要包括建立統(tǒng)一的項目管理體制機制，制定統(tǒng)一的項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)規(guī)范，建設(shè)取用水國控監(jiān)測點、水功能區(qū)省考核監(jiān)測點兩大監(jiān)控體系和省級水資源監(jiān)控管理信息平臺[4]。

3　功能和性能需求分析

3.1系統(tǒng)功能需求分析

1)信息支撐。信息是管理的基礎(chǔ)，水資源科學(xué)管理需要及時全面的水資源信息支撐。水資源信息包括天然水循環(huán)和社會水循環(huán)兩大類，天然水循環(huán)信息的獲取主要依托于水文觀測；社會水循環(huán)即水資源開發(fā)利用循環(huán)，也叫人工側(cè)枝水循環(huán)，社會水循環(huán)信息的獲取以往大都利用統(tǒng)計方法得到，存在人為隨意性比較大的問題。社會水循環(huán)信息的獲取是水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目建設(shè)的重點，也是基礎(chǔ)支撐。由于遼寧省水資源供需矛盾，各用水戶之間爭水、搶水以及非計劃用水現(xiàn)象時有發(fā)生，實時掌握各取用水戶的取水、退水以及排水情況，對履行國家賦予水行政主管部門的用水監(jiān)督職責(zé)意義重大。為全面掌握各市縣取用水情況，應(yīng)加強取水、退水、排水信息采集系統(tǒng)建設(shè)。20世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，河流水污染呈增加趨勢，威脅供水安全，水資源管理對水質(zhì)信息有愈來愈高的要求。目前水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足水資源保護(hù)對水質(zhì)信息的要求，需要對城市集中供水水源地、水功能區(qū)、入河排污口等加強水質(zhì)信息的采集。隨著水資源管理信息的增加，對信息進(jìn)行高效管理和存儲顯得非常迫切。為此，需要建立必要的數(shù)據(jù)庫，并配備存儲設(shè)施[5]。

2)業(yè)務(wù)管理。為加強對水資源這種關(guān)系國計民生的稀缺資源管理。實行最嚴(yán)格的水資源管理制度，劃定水資源管理的紅線并嚴(yán)格執(zhí)法監(jiān)督。通過對業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)及流程的信息化可以極大的推進(jìn)最嚴(yán)格的水資源管理制度的有效執(zhí)行，對水資源進(jìn)行合理開發(fā)、綜合治理、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護(hù)[6]。

3)應(yīng)急反應(yīng)。遼寧省大部分城市市民的飲用水水源是主要江河、湖泊、水庫，而一些主要江河湖泊水庫被污染的程度十分嚴(yán)重。為確保人民群眾的飲水安全，必須建立反應(yīng)敏捷、啟動及時的應(yīng)急機制。在居民飲用水水源主要依靠主要江河湖泊水庫的基礎(chǔ)上，必須要有完善的監(jiān)測設(shè)備，一方面要經(jīng)常性觀測主要江河、湖泊、水庫的水質(zhì)變化，隨時能夠啟動運行的應(yīng)急響應(yīng)機制。另一方面，一旦發(fā)生問題，要能夠基本做到在最短的時間內(nèi)掌握災(zāi)情信息，以應(yīng)對重大突發(fā)性水污染事件的有效機制，顯著提升應(yīng)對重大突發(fā)性水污染事件的能力。出現(xiàn)或即將出現(xiàn)水資源突發(fā)事件時，加強現(xiàn)場督查非常重要。現(xiàn)場督查同樣需要全面的信息支持，而且時效性更強。為此，需要有便攜式測流設(shè)備、視頻采集和移動通信設(shè)備，增強現(xiàn)場信息采集和與水資源監(jiān)控中心信息交互能力。針對水污染突發(fā)事件頻發(fā)的實際，除加強固定站點監(jiān)測外，迫切需要增強移動監(jiān)測能力[7]。

4)決策支持。合理配置、優(yōu)化調(diào)度寶貴的水資源，對國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。由于水資源調(diào)配需要科學(xué)高效的決策支持手段，水資源配置主要包括流域及區(qū)域的水資源配置、行業(yè)之間的配置以及單項工程的水資源配置等；水資源調(diào)度包括大江大河干流綜合調(diào)度、大江大河干流減污調(diào)度、大江大河航運調(diào)度、大江大河尾閭壓咸補淡調(diào)度、大江大河跨流域應(yīng)急調(diào)水、中小河流及大江大河支流調(diào)度、內(nèi)陸河調(diào)度等綜合調(diào)度和專項調(diào)度。為增強水資源調(diào)配的科學(xué)性和前瞻性，實時掌握來水和用水動態(tài)非常必要。為適應(yīng)水資源調(diào)配需要，增強水資源配置合理性，有必要開發(fā)中長期徑流預(yù)報、短期徑流滾動預(yù)報，以及用水分析、需水預(yù)測等模型，滿足來水和用水動態(tài)的分析預(yù)估。水資源調(diào)配方案的制定需要一套科學(xué)高效的工具，解決方案的模擬和比選，保證其科學(xué)性和精細(xì)化。為此，需要開發(fā)水庫調(diào)度、河道徑流演進(jìn)、河段配水、調(diào)度仿真等模型，并對相關(guān)模型進(jìn)行有機集成。為科學(xué)分析水污染擴散和輸移，及時提出科學(xué)的應(yīng)對方案，需要開發(fā)水質(zhì)預(yù)警預(yù)報模型。為降低水污染影響程度，加大水庫泄流和控制引水是一種有效措施，因此需要開發(fā)水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)配模型。

3.2系統(tǒng)性能需求分析

3.2.1性能要求

遼寧省水資源管理系統(tǒng)要求系統(tǒng)在運行效率、業(yè)務(wù)分析處理精度以及系統(tǒng)可靠性和安全性等方面應(yīng)具有大型信息化系統(tǒng)的常規(guī)性能要求。

1)系統(tǒng)穩(wěn)定性。要求系統(tǒng)軟硬件整體及其功能模塊具有穩(wěn)定性，在各種情況下不會出現(xiàn)死機現(xiàn)象，更不能出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象。

2)系統(tǒng)可靠性。要求系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)、查詢、分析、計算的正確性和準(zhǔn)確性。

3)容錯和自適應(yīng)性能。對使用人員操作過程中出現(xiàn)的局部錯序或可能導(dǎo)致信息丟失的操作能推理糾正或給予正確的操作提示。對于關(guān)聯(lián)信息采用自動套接方式按使用頻度為用戶預(yù)置缺省值。

4)易于維護(hù)性。要求系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)以及涉及電子地圖的維護(hù)方便、快捷。

5)安全性。要求保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全、不易被侵入、干擾、竊取信息或破壞。

6)可擴展性。要求系統(tǒng)從規(guī)模上、功能上易于擴展和升級，應(yīng)制定可行的解決方案，預(yù)留相應(yīng)的接口。

7)數(shù)據(jù)精確度。在數(shù)據(jù)處理過程中，系統(tǒng)對地形數(shù)據(jù)、模型運算等的精度有一定要求，如地形數(shù)據(jù)在采集過程中的精度，模型輸入、輸出數(shù)據(jù)精度等。

8)時間特性。水資源管理系統(tǒng)采用高效合理的方法和算法，以提高系統(tǒng)運行效率。

9)適應(yīng)性。系統(tǒng)在接口以及開發(fā)計劃等發(fā)生變化時，應(yīng)具有的適應(yīng)能力。

3.2.2系統(tǒng)運行需求

1)用戶界面。系統(tǒng)建設(shè)要做到界面清晰，接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，連接暢通，使系統(tǒng)既有完整性，又有靈活性，以便于最終實現(xiàn)有效集成[8]。完全遵照GUI(圖形用戶界面)的標(biāo)準(zhǔn)，用戶只要了解實際工作的工作流程和操作系統(tǒng)的使用方法，無需經(jīng)過復(fù)雜的操作培訓(xùn)即可很方便地使用。

2)菜單格式、快捷鍵等要充分考慮用戶習(xí)慣，做到方便易用。

3.2.3軟件接口

系統(tǒng)應(yīng)在具有實用性、可靠性的前提下，并具有先進(jìn)性和開放性。

除此之外，水資源數(shù)據(jù)管理平臺建設(shè)還需要實現(xiàn)與其他水利系統(tǒng)的集成，并結(jié)合水資源管理需求，能夠從其他水利信息化系統(tǒng)中提取相應(yīng)專業(yè)數(shù)據(jù)，為水資源管理服務(wù)。

3.2.4安全需求

系統(tǒng)安全設(shè)計的目標(biāo)是保證系統(tǒng)運行的安全，并在系統(tǒng)遇到故障時(包括硬件損壞和軟件系統(tǒng)崩潰等)，能夠有效的避免信息丟失和破壞，并盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。系統(tǒng)安全體現(xiàn)在以下幾個方面：①系統(tǒng)的物理安全防護(hù)；②網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的安全防護(hù)；③數(shù)據(jù)安全的防護(hù)；④系統(tǒng)與資源的訪問控制與認(rèn)證；⑤安全管理制度。物理安全包括電源供給、傳輸介質(zhì)、物理路由、通信手段、電磁干擾屏蔽、避雷方式等安全保護(hù)措施。

網(wǎng)絡(luò)安全體現(xiàn)在以下幾個主要方面：數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的安全、用戶網(wǎng)絡(luò)的安全、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的安全和病毒防護(hù)。數(shù)據(jù)安全包括數(shù)據(jù)傳輸、存儲、訪問、處理的安全，數(shù)據(jù)的災(zāi)難備份。系統(tǒng)與資源的訪問控制與認(rèn)證包括公網(wǎng)與專網(wǎng)之間的隔離與交換，資源的訪問控制等防護(hù)措施。安全管理包括關(guān)鍵設(shè)備的管理、人員管理、機房管理等安全管理制度[9]。

4　結(jié)　論

通過遼寧省水資源監(jiān)控能力項目建設(shè)，實現(xiàn)了以法律為保障、以重點落實為先導(dǎo)、以管理制度為依據(jù)、以實踐發(fā)展為方向的基本格局，通過國家提供重要支持，省內(nèi)引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，地方嚴(yán)格依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方式方法，為強化水資源管理制度提供技術(shù)支撐和有力保障。通過對水資源監(jiān)控項目建設(shè)的系統(tǒng)功能需求和性能需求分析，水資源監(jiān)控能力項目的實施將會建立健全和逐步完善水資源監(jiān)控體系，為全面實行最嚴(yán)格水資源管理制度、縮短與國內(nèi)外在該項目建設(shè)的差距提供有力保證。

[1]姜廣田，鄧程林.遼寧省城市飲用水水源地安全評價研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2008(02)：24-26.

[2]才慶欣.南票區(qū)水資源狀況及開發(fā)利用分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2014(09)：27-29.

[4]劉宏偉，劉旭，姚鵬舉.吉林市水資源供需平衡途徑探討[J].中國水能及電氣化，2010(10)：45-48.

[5]張永久.綏中縣水資源開發(fā)利用分析及評價[J].水利發(fā)展研究，2014(09)：97-100.

[6]單麗，王宇麗.遼寧省地下水水質(zhì)現(xiàn)狀變化趨勢[J].東北水利水電，2008(03)：68-70.

[7]全永威.現(xiàn)代水資源管理理念科學(xué)探究[J].水利建設(shè)與管理，2014(05)：81-83.

[8]狄旭東.遼寧朝陽市經(jīng)濟社會發(fā)展與水資源配置研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2011(05)：1-2+49.

[9]高素麗.遼陽市水資源開發(fā)利用和管理保護(hù)對策[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2011(04)：45-47.

1007-7596(2016)07-0051-03

2016-07-28

孫秉旭(1973-)，男，遼寧開原人，工程師，研究方向為水文水資源管理等。

TV213.4

B