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)

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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。文章對水資源監(jiān)控能力建設項目的系統(tǒng)功能需求和系統(tǒng)性能需求進行了分析，通過分析得出了水資源監(jiān)控能力建設在系統(tǒng)功能需求和系統(tǒng)性能需求建設具有可行性，也是十分必要的。

項目建設；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

進入21世紀后，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設施建設的日臻完善[1]。但是，隨著遼寧省經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源監(jiān)控能力建設盡管基礎條件良好，但是仍然存在較大的不足，與先進的水資源監(jiān)控能力建設方面存在較大差距。

1.1水資源監(jiān)控能力建設現(xiàn)狀

遼寧省正在打造以全省水利信息骨干網(wǎng)為主要建設平臺，引進實時數(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)等先進技術(shù)，進行全省取水量實時監(jiān)測，并達到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)控能力取得長足進展，網(wǎng)絡等水利信息基礎設施建設能力逐步提高，但是與國內(nèi)外以及最嚴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)不符合管理標準。

2)信息數(shù)據(jù)量大，共享程度低。

3)技術(shù)標準滯后，與新開發(fā)的建設平臺無法實現(xiàn)完美連通。

4)系統(tǒng)實際工程應用覆蓋面小。

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)控能力建設進行深入研究，對其可行性研究進行驗證，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，為全省水資源的建設發(fā)展和經(jīng)濟的騰飛奠定堅實的基礎[3]。

2　項目建設內(nèi)容

遼寧省水資源監(jiān)控能力建設項目的建設任務主要包括建立統(tǒng)一的項目管理體制機制，制定統(tǒng)一的項目技術(shù)標準和業(yè)務規(guī)范，建設取用水國控監(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，水資源科學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)控能力建設項目建設的重點，也是基礎支撐。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)督職責意義重大。為全面掌握各市縣取用水情況，應加強取水、退水、排水信息采集系統(tǒng)建設。20世紀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)測設備遠遠不能滿足水資源保護對水質(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，并配備存儲設施[5]。

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

3)應急反應。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重。為確保人民群眾的飲水安全，必須建立反應敏捷、啟動及時的應急機制。在居民飲用水水源主要依靠主要江河湖泊水庫的基礎上，必須要有完善的監(jiān)測設備，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急響應機制。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)掌握災情信息，以應對重大突發(fā)性水污染事件的有效機制，顯著提升應對重大突發(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備、視頻采集和移動通信設備，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)配的科學性和前瞻性，實時掌握來水和用水動態(tài)非常必要。為適應水資源調(diào)配需要，增強水資源配置合理性，有必要開發(fā)中長期徑流預報、短期徑流滾動預報，以及用水分析、需水預測等模型，滿足來水和用水動態(tài)的分析預估。水資源調(diào)配方案的制定需要一套科學高效的工具，解決方案的模擬和比選，保證其科學性和精細化。為此，需要開發(fā)水庫調(diào)度、河道徑流演進、河段配水、調(diào)度仿真等模型，并對相關(guān)模型進行有機集成。為科學分析水污染擴散和輸移，及時提出科學的應對方案，需要開發(fā)水質(zhì)預警預報模型。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)務分析處理精度以及系統(tǒng)可靠性和安全性等方面應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、查詢、分析、計算的正確性和準確性。

3)容錯和自適應性能。對使用人員操作過程中出現(xiàn)的局部錯序或可能導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置缺省值。

4)易于維護性。要求系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、業(yè)務以及涉及電子地圖的維護方便、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，應制定可行的解決方案，預留相應的接口。

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)適應性。系統(tǒng)在接口以及開發(fā)計劃等發(fā)生變化時，應具有的適應能力。

3.2.2系統(tǒng)運行需求

1)用戶界面。系統(tǒng)建設要做到界面清晰，接口標準統(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)的標準，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)過復雜的操作培訓即可很方便地使用。

2)菜單格式、快捷鍵等要充分考慮用戶習慣，做到方便易用。

3.2.3軟件接口

系統(tǒng)應在具有實用性、可靠性的前提下，并具有先進性和開放性。

除此之外，水資源數(shù)據(jù)管理平臺建設還需要實現(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)中提取相應專業(yè)數(shù)據(jù)，為水資源管理服務。

3.2.4安全需求

系統(tǒng)安全設計的目標是保證系統(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；②網(wǎng)絡設施的安全防護；③數(shù)據(jù)安全的防護；④系統(tǒng)與資源的訪問控制與認證；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措施。

網(wǎng)絡安全體現(xiàn)在以下幾個主要方面：數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩⒕W(wǎng)絡設備的安全、網(wǎng)絡業(yè)務的安全、用戶網(wǎng)絡的安全、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的安全和病毒防護。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)的災難備份。系統(tǒng)與資源的訪問控制與認證包括公網(wǎng)與專網(wǎng)之間的隔離與交換，資源的訪問控制等防護措施。安全管理包括關(guān)鍵設備的管理、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，實現(xiàn)了以法律為保障、以重點落實為先導、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)引進先進的科學技術(shù)，地方嚴格依據(jù)技術(shù)標準等方式方法，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，為全面實行最嚴格水資源管理制度、縮短與國內(nèi)外在該項目建設的差距提供有力保證。

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[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探究[J].水利建設與管理，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)劃與設計，2011(05)：1-2+49.

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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

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