如何實現水文水資源信息共享的可持續發展

【摘要】改革開放后，隨著我國各個地區重工業，輕工業，服務業以及各行各業的快速發展，無論是城市還是鄉村，用水量都比以前增加了許多。由于重工業的發達，在某些城市，工業污水量的排放逐漸增加。同時，由于服務業的發達，用水量也是較從前翻了幾番。但是，如果這些排放的污水不能及時處理和凈化，就會造成嚴重的水污染，甚至加快沙漠化的進程，從而影響我國水資源使用的可持續發展戰略。因此，水文水資源的合理分配和管理，成為了現今熱議的話題。為了解決水文水資源可持續發展的問題，國家和政府決定運用新的信息技術來合理管理水資源。本文著重介紹水文水資源信息共享的現狀以及其中存在的問題，以及應該采取的對策，來真正實現水文水資源的信息化管理和水資源的可持續發展。

【關鍵詞】水文水資源；信息共享；可持續發展

引言：

從很大程度上來說，我國地大物博，資源豐富，水資源也不例外。按理來說，這些充足的水資源是足以養活一個國家的所有公民的。但是，顯示并非如此。第一，由于我國的地理分布特點，東部多為平原，而南部氣候溫暖，是水資源相對豐富的地方。相對而言，我國的西北部地區群山連綿，氣候干燥少雨，極度缺水，所以，在地理上，我國的水資源是分布相當不均勻的。從人口上來說，我國的人口基數太大，位列世界第一，雖然我國水資源總量很大，但是人均過后，也排在世界的偏后位置，屬于缺水國家。再加上我國的工業發展，有很多污水未經處理就直接排放在江河湖海中，致使水污染極其嚴重，人與自然的關系變得日益緊張。所以水文水資源的合理化管理變得尤為重要。

跟以往不同，經過了第三次工業革命，也就是信息化革命，任何系統都進步為先進的信息化管理制度。水文水資源的管理也一樣，為了能夠更好地，更迅速地了解水文水資源的管理情況，水文水資源的信息化管理登上了歷史的舞臺。其中，水資源的信息包括水土保持，水旱災害以及水文信息等方面。只有通過信息化的手段，充分掌握上述信息，并且匯總和集中化管理，再能真正實現水資源的合理管理和可持續發展。

水文水資源信息的用途巨大，可以用于工程設計和具體規劃；也能夠用于水環境的生態保護，由于工業的快速發展，水污染問題也日趨嚴重，要保護這些寶貴的水資源，均需要水文水資源信息管理系統對監測數據的分析，并提出相應的應對措施；水文水資源信息系統還可以用來防汛減災，保護人民的生命財產安全，因為信息化的管理系統能夠根據監測數據快速地做出計算，并且對一系列可能發生的災害進行預警，并通知相關部門盡快做好附近人員的撤離和避難，對保護人民的生命財產安全具有深遠的意義。水是人類社會發展所需要的最基礎的自然資源，在我國，水資源是非常豐富的，但是由于我國人口眾多，人均占水量只是世界平均占水量的四分之一。

1、水文水資源信息共享的發展現狀

在這里，文章先介紹一下什么是水文水資源信息共享體系。水文水資源信息共享系統主要是由計算能力強大打計算機系統，軟件系統，計算機網絡系統，通訊系統，傳感器系統，信息存儲系統構成的功能強大的數據統計分析和存儲系統。說到水文水資源信息，其包括水文，水資源，水環境，水災害，節水灌溉，水土保持等諸多學科中所涉及到的科學數據。除此之外，我國在基本水文水資源信息的采集和傳輸已經建立了較為完善的處理機制，在水文水資源信息的傳輸已經實現了網絡化。下面著重介紹一下我國的水文水資源信息共享的發展現狀。

1.1 水文水資源信息共享的必要性

隨著全球網絡化進程的日趨成熟，各行各業都傾向于將自己的管理系統般向網絡的平臺。因為網絡平臺具有速度快，數據分析準確，杜絕數據造假，管理方便等優點。區域水資源可持續利用能力是影響區域經濟可持續發展能力的重要因素，特別是中西部地區尤為明顯。客觀的區域水資源評價和供需平衡分析是確定區域經濟發展導向的重要方面，而水資源評價和供需平衡分析均需要水文數據進行分析計算。

假設在水文水資源管理上，不引入數據和網絡技術，始終堅持原始的紙質管理方案，會出現很多的問題。第一，在數據采集上，具有很大的難度。因為在采集數據時，需要人工親自采集和記錄，這是一項繁瑣的工程，而且需要大量的人力和物力。相反如果運用了資源信息共享系統，實時的水資源數據會通過聯網的傳感器，檢測儀等儀器聯網傳輸到最新的數據分析中心，節約了大量的時間，分析成本和人力物力。第二，在防洪方面，紙質話的管理制度根本不能快速地分析特定地區發生災難的可能性。因為我國面積太大，不能照顧于任一地區。相反如果應用了信息化的管理系統，指揮中心和分析中心能第一時間得到數據和數據分析報告，因為時間就是生命。為防汛減災、保護人民生命財產服務。以人為本的理念和科學發展觀，要求盡可能保護人民生命財產，減少洪水災害所造成的損失。快速果斷的指揮有利于保障災害地區附近人民的生命財產安全。因此，發展水資源信息共享系統既是時代的選擇，又是不可回避的新的發展方向。

1.2 我國水文水資源信息共享的歷史

我國水文水資源的信息共享起步于“七五”時期，起步相對較晚，后來又經過了“九五”時期的不懈努力，到現在已經相對完善。并且在水利工程，減少污染和抗擊水災方面都有著不同程度的成績。可以說，經過了三十年時間的不懈努力，我國已經達到了水文水資源信息共享的初級階段的要求。水文水資源信息管理系統基本上能夠做到自動采集實時雨情和流向信息。在數據傳送方面，基本上已經達到了自動化的水平。在跨部門傳送數據方面，我國已經能夠做到各個防汛部門到水情部門的信息傳遞。除此之外，我國在水文水資源信息的采集和傳輸上已經基本實現了網絡化。這樣能夠通過網絡來實時監測水文水資源的活動情況，并且即時地下達命令和政策，從根本上杜絕了洪水等災害造成人民生命財產安全損害的情況。在數據統計方面，我國也擁有自己的水文水資源數據信息管理的專用數據庫和數據庫管理系統，并且逐漸改變了通過紙質數據分析水文水資源的原始方法。

2、我國可持續水文水資源信息共享系統存在的問題

我國在改革開放后，雖然在水文水資源的信息共享方面取得了一定的實質性進展，取得了一系列的成果，但是從總體上來說，我國的水文水資源信息共享系統還從在許多的問題和漏洞，例如，存在共享體制還不夠完善，技術標準還不夠高，共享氛圍還不夠濃厚，使用效率還不夠高等問題。總體來說，我國可持續水文水資源信息系統雖然有一個完整的體系和制度，但還正處于發展的初級階段。下面，文章將分別討論這些存在的問題：

2.1 共享機制不完善

實現水文水資源信息共享的最基本要求就是廣泛。沒有了廣泛，信息共享就無從談起。例如，如果只在發達的東部地區建立水文水資源的信息共享系統，東部地區的水文水資源管理必然會十分先進和人性化。但在偏遠的西部地區，由于沒有一整套完善的共享系統和共享機制，許多地區的信息共享系統就相當于一個擺設，也就是說，還是要依靠原始的紙上記錄才能解決問題。這樣的信息共享系統是及其不完善的，需要快速地改正并且提高其工作效率。

除此之外，大多數人抱著免費提供信息的心態，使得信息共享的范圍大大減小。其次，共享機制并沒有設立分級共享機制，不能通過行政級別將共享數據的權限分離開來。所以，這套信息共享系統并沒有一個合理的信息共享平臺。這樣，水文水資源信息就不能暢通地傳輸到相關部門。

2.2 共享技術不成熟

技術方面的問題一直都是高新技術發展的主要瓶頸，在這里，既然要創建一個平臺，還要信息共享，就需要計算機網絡相關的技術。對于這個系統主要涉及到的信息技術學科有數據庫，計算機網絡，網絡安全和軟件工程等。這些都是網絡時代年輕的科學，其技術并不是很容易掌握，要建立如此龐大的信息共享系統，其難度更是難上加難。其實要找到精通這些學科的人才并不難，但是將信息系統運用于水文水資源方面，急迫地需要交叉學科人才。可是交叉學科既要求人才具有計算機網絡方面的專業知識還需要有水利管理等專業方向得到專業知識。所以說，信息管理共享系統的難度可想而知。

解決了人才的問題，我們再聚焦于平臺搭建的問題。就我國水文水資源信息共享發展進程來看，我國仍然缺乏一套完善的水文水資源管理系統，因為我們對水力資源的分布并沒有深入的了解，所以很多水利資源部門和科研單位無法獲取所需要的水文信息。而且，很多管理系統并沒有系統的，統一的數據約束標準和存檔規范，這樣就很容易產生信息孤島。

2.3 共享氛圍不濃厚

上面已經提到，許多人存在一種錯誤的認識，那就是“共享其實就是免費地提供信息”，這種錯誤認識不僅使這項事業失去了經濟收益的價值，還失去了自身競爭的優勢條件。這是一種對科技創新服務社會的一種不肯定的行為，同時，人們也并未意識到，對社會的奉獻其實就是對自身的投資。

事實上，通過對水文水資源共享系統的投資，能夠建設一個良好的信息共享平臺，能夠為社會大眾提供方便的共享渠道，并且形成良好的共享氛圍，進而推動水文水資源系統的可持續發展。相對來說，個體和個體單位能夠獲得的信息就越來越多，范圍覆蓋就越來越廣。總之，行業的進步才能促使個體單位的進步，兩者形成良性循環，才能被稱為可持續發展。

2.4 相關的法律還不夠完善

眾所周知，當一項政策出臺時，必定有相關的法律法規為其保駕護航。水文水資源共享系統也一樣，要實現其可持續發展，完善的政策法規必然能夠提供法制保障。到目前為止，對于水文水資源共享的可持續發展項目，并沒有相關的法律法規出臺來保證這一系統的順暢運行。而且，對于共享這一模塊，也沒有相關的規定來制定分級政策和數據保密，數據訪問權限制度。總體來說，由于沒有相關的法律法規出臺，對于水文資源信息共享也起不到很好的保障。

3、如何實現水文水資源共享系統的可持續發展

上面已經提到了，我國的水文水資源共享系統存在相關法律不夠完善，共享機制不完善，共享氛圍不濃厚，共享技術不成熟等問題。對于我國的水文水資源共享系統的可持續發展，找出問題所在，也就是指出了以后改進的方向。所以說，下面，這篇文章就會分別從相關法律法規的制定，共享機制的完善，共享氛圍的加強，共享技術的提高等方面來討論如何實現水文水資源共享系統的可持續發展。

3.1 建立和施行相關的法律法規

信息共享機制的核心就是信息共享的政策法規，完善的政策法規對水文水資源信息共享的可持續發展提供了法律的保障。雖然到目前我們沒有相關的法律出臺，但是水利資源系統的高層可以向國家政府申請提出暫時的試行辦法，即提出相應的規章制度，確保信息共享系統的暫時流暢運行。這是短期目標，那么，從長遠考慮，水文水資源共享系統還是需要一套完整的法律法規來約束工作人員，當地居民和研究人員的行為，并且保障系統能夠永久地，安全地運行下去。這時，就應該出臺對設備安全，數據庫安全，操作安全，管理安全等方面的相關辦法和處罰條款，并且應該付諸于實踐。這樣，有了法律的保護，才能使改進后的水文水資源系統完美地運行。

3.2 建立完善的共享機制

3.2.1 共享技術標準

標準化是信息化建設中的一項核心的，關鍵性的工作。而水利信息標準化體系的建設，更是關系到水利工程管理，水資源管理，水土保持，水利規劃，防汛指揮等各個系統的信息化建設，標準的共享機制對各項部門的協調指揮具有重要的指導意義。只有統一標準，才能從根本上實現信息共享進而進一步推動水利信息化建設健康有序發展，避免因信息采集等各項應用環節的不規范，帶來大量的人力，財力和物力的浪費。

但是具體如何實現共享技術標準。首先，應該先對現有的系統施行分級制度，然后在分級的基礎上統一數據變量標準，統一數據庫存儲標準，同一網絡傳輸標準等。這樣，技能避免不規范的數據采集，傳輸和存儲出現錯誤，又能夠避免不同類型的數據出現數據孤島。更進一步來說，標準化的編碼能夠簡化工作人員的工作，避免他們在工作中出現失誤。而且在數據處理時能夠一目了然，減輕了數據理解的難度。這樣，不僅能在個體這一數量級上減輕工作的難度，也能在團體這一數量級上提高工作的效率。

3.2.2 共享平臺的構建

共享服務平臺，其核心就是服務器。而在計算機和網絡這個層面上講，服務器好比一個服務平臺的標準，無論終端多先進，要是沒有了服務器的支持，那也不能發揮最大的效能。因此，共享平臺的搭建也就服務器的建設問題。

在統一技術標準的前提下，應該對服務器進行科學的管理。才能對存儲，傳輸和共享奠定有效的基礎。共享平臺的服務器應該包括信息發布服務器，地理系統服務器和數據庫服務器這三種類型的服務器：

（1）信息發布服務器

顧名思義，信息發布服務器涵蓋的方面主要是對最新的信息進行發送，送到相關的主管部門，提示主管部門某一特定地區的數據特征。例如，當一個地區的數據出現異常時，異常的數據將通過信息發布服務器，經過可信信道發送到相關的主管部門，主管部門經過接收端對數據進行接收。在這個過程中，既需要驗證發送方數據的合法性，也需要驗證接收方是否有權限查看此類信息。

（2）地理信息服務器

地理信息服務器不是在中樞系統，而是分布在全國各地，通過一個大網絡將其連成網狀。地理信息服務器主要是記錄當地的水文信息，并且通過統一的保存單位接收相關的地理信息，并且發送給中央數據庫。地理信息服務器主要用于地理水文信息的在線查詢。例如，在相關部門想要了解西部某一偏遠地區的水文情況時，發送請求信息給當地的地理信息服務器，服務器在驗證其合法性之后，將存儲在數據庫中的歷史數據傳回給相關單位的接受器。

（3）數據庫服務器

數據庫服務器主要是用于數據的存儲。除了前面所提到的存儲單元要與各個服務器和終端一致，避免數據孤島外，還要注意其訪問控制權限。這就需要相關部門對其下屬單位的訪問權限做出詳細的分級，并實現強制訪問控制。對高層的單位給予更高的訪問權限，對于基層單位給出基本的訪問權限隨時共享，但是出于對水文數據的保護，防止水文數據被篡改，數據庫服務器必須施行分級制度。

如圖1，可持續發展水文水資源共享系統的網絡拓撲結構。

3.2.3 信息安全的保障

這套系統是面向全國開放的，而且，水文水資源對于一個國家來說是經濟和社會的命脈，是國家公民生活的必不可少的因素。所以，這套信息共享系統的安全性應該被提上日程。

參照圖1，在中心數據庫要實行嚴格的訪問控制制度。對于高級單位的用戶，開放更多的權限，對于基層單位的用戶，只開放最基本的功能。并且采用強制訪問控制，對數據的讀寫也做出一定的規定：規定基層用戶只能對基礎數據有讀的功能，但對高層用戶還提供寫入和修改的權限。在信息發布服務器中，加入可信信道，來防止不法分子對信息做出篡改來誤導相關部門做出相應的決策和行動。

上述工作是軟件方面的工作，硬件的信息安全也是需要注意的。因為地理分布服務器遍布全國，所以說管理就變得很困難，尤其是那些處于偏遠的，災難多發的危險山區。由于水文水利地理條件惡劣，設備及其容易損壞。所以說，要實行每日上傳數據和容災備份的操作來確保數據的安全。而且設備周圍禁止無關人員靠近，否則會引發一系列的誤判。

3.2.4 應用現代分布式的水文模型

隨著科技的進步和網絡技術的發展，世界上已經有了較傳統水文模型更加先進的分布式水文模型，能夠更加準確地描述水文參數的變化，并在描述基礎上進行特定的仿真實驗。現代分布式水文模型應用了數學物理分析手段，使得信息的分析更加的精確和專業。這樣會更好地為水文水資源共享系統提供技術支持，從而更好地促進水文水資源的可持續發展與利用。

4、結語

水文水資源數字化和信息化管理是時代進程中不可避免的產物，也是國家信息化進程進步的標志。水文水資源信息共享系統的可持續發展問題對于保證社會經濟的可持續發展也是至關重要的。對人民群眾的生活生產也有著不可忽視的影響。總之，通過完善共享平臺的標準化技術，出臺相關法律法規，改善人們意識和保證系統的安全等必要手段，能對國家的水文水資源領域的可持續化發展做出重要的貢獻。在開發和利用水資源的進程當中，對于相關技術的運用也提出了更高的要求，水文水資源信息共享系統的開發勢在必行。

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