吐魯番市地下水資源信息化管理淺析

徐偉偉

（吐魯番市水利科學研究所，新疆 吐魯番 838000）

1 引言

吐魯番市位于新疆維吾爾自治區東部，多年平均降雨量16.6 mm，多年平均蒸發量2845 mm，水資源總量12.6×108m3（其中入境水資源量4.0×108m3，占總量的37.74%），屬資源性缺水地區。按照《新疆地下水超采區劃定報告》，吐魯番盆地分布著吐魯番鄯善淺層地下水大型嚴重超采區和托克遜淺層地下水中型嚴重超采區，總面積2463 km2。全市現有機電井6893 眼，2018 年地下水取水量6.78×108m3（不含兵團221團），占年用水總量的55.3%。近年來，隨著缺水問題日趨嚴重及地下水超采引起的生態環境問題越發突出，各級政府對地下水資源管理問題更加重視，截止2018 年底，全市利用取水戶自籌資金及農業水價綜合改革等項目資金，已累計安裝機電井智能計量監控設施5530 臺，達到機電井總量的80.2%，但是總體運行管理效率仍然較低。因此，如何整合現有信息化設施提高吐魯番地下水資源開發利用管理水平，提升全市水資源管理能力，落實最嚴格水資源管理制度，是本文探索的主要內容。

2 目前信息化管理存在的主要問題

2.1 智能計量監控設施安裝標準不一，差異化較大

在機電井智能計量監控設施實施過程中，沒有遵循統一的技術標準，各區縣在智能計量監控設施安裝過程中各自為戰，按照設計單位意見和自身實際對智能計量監控設施的計量精度、傳輸內容等使用功能分別提出要求，區縣之間、廠家之間計量監控設施的數據通訊等差異較大，不利于全面信息化的實施。

2.2 缺乏統一的信息管理平臺，系統整體決策支持能力不足

各級水利部門均使用智能計量監控設施安裝企業提供的信息化管理系統，個別縣級水行政主管部門僅機電井智能計量監控管理系統就同時運行達4 個以上，已有信息系統中，從數據采集、入庫和應用，形成各自獨立的渠道，系統之間相互獨立，信息資源得不到充分的共享，信息孤島現象嚴重。各業務、政務數據不能匯聚在統一的系統平臺中；業務執行層面缺乏管理預判能力，只能被動的處置問題和流程化處理業務；領導層面，缺乏信息的有效匯集和分析整理，無法利用現有信息系統進行有效的決策和管理預判，不能對上級領導和行政管理提供系統的決策支持。

2.3 智能計量監控設施運行維護跟不上

由于各級水利部門缺少專項運行維護資金，且無維修智能計量監控設施的專業性團隊和人才，缺少異常排查處理能力，無力及時維護和修繕。智能計量監控設施儀器設備老化，不能及時更新；人為損壞現象經常發生，不能及時修復；致使能夠維持正常運行的監測點數量不斷減少，部分地區有些部門監測網絡曾一度萎縮。

3 信息化建設的主要措施

3.1 整合智能計量監控設施

1）整合現有智能計量監控設施。積極與智能計量監控設施安裝企業進行溝通協調，要求其提供智能計量監控設施數據通信傳輸協議，主要包括計量傳輸、調試維修、設備狀態、關停水泵、遠程充值反饋等數據協議。目前該項工作已全部完成。

2）明確新安裝智能計量監控設施要求。新增安裝的智能計量監控設施需支持遠程管理，支持實時在線、定時喚醒、調試維修三種工作模式，支持設備狀態、工作參數實時查詢功能，支持遠程充值及反饋功能，基本配置可遠程修改，要有一定存儲功能、避免網絡信號不穩定后期集中傳輸。智能計量監控設施數據通信傳輸要符合《水資源監測數據傳輸規約》的要求，支持GPRS、3G、4G 短消息通數據訊能力。

3.2 建設信息中心

1）建設數據資源中心。綜合考慮建設資金投入來源、取水許可發放、責任落實等因素，建設市級數據資源中心和區縣應用數據中心，按照誰建設、誰管理、誰負責的原則，避免在資金投入和后期維護管理上的扯皮。在數據傳輸管理上采用單發的方式，便于追根溯源，檢查問題來源。由區縣水行政主管部門負責發放取水許可證的由區縣負責督促落實智能計量監控設施安裝，數據與區縣數據中心雙向互通，并及時單向推送至市級數據資源中心，保證數據資源中心的數據統一性和權威性；由市級水行政主管部門負責發放取水許可證的由市級負責督促落實智能計量監控設施安裝，數據與市級數據資源中心雙向互通。數據流程見圖1。

圖1 數據流程示意圖

2）建設信息化平臺

籌集資金定向開發專用的地下水資源綜合信息管理平臺，具備以下主要管理功能。

（1）地下水取水工程一張圖管理。基于基礎地理空間框架，建立地下水管理一張圖，能夠以服務調用的方式，利用百度、高德、天地圖公共服務平臺在線服務資源，結合本地發布的業務圖層數據。在一張圖上，要能夠直觀反應智能計量監控設施分布及運行狀況、漏斗區分析，能夠點擊查詢單個機電井基本信息，位置坐標，異常故障情況數據結果統計等相關信息。

（2）取水許可信息管理。重點描述取水許可基本信息，建立取水許可和智能計量設施匹配關系。內容主要包括行政區劃、計量設施測站編號、取水權人名稱、許可證編號、許可水量、經緯度、取水用途、審批機關、法定代表人、聯系電話等基本信息；如果用途是農業還應表明灌溉面積、主要作物等基本信息。

（3）計劃用水管理。全市機電井數量巨大，靠人工落實計劃用水管理難度較大。為更好的落實水利部關于印發《計劃用水管理辦法》，應通過智能化手段，批量實現計劃用水管理。在不超過本區域年度用水總量控制指標的前提下，按照統籌協調、綜合平衡、留有余地的原則，核定用水單位的用水計劃，利用平臺數據處理優勢，完成用水計劃的建議、核定、下達、調整及其相關自動化管理活動。計劃用水管理流程見圖2。

加權平均計劃用水量按照下式計算：加權平均計劃用水量=許可水量×0.6+多年平均監測用水量×0.15+本年監測用水量×0.25。

圖2 計劃用水操作流程示意圖

（4）充值收費管理。重點是全面提升水資源費征收管理水平，解放水政人員、財務人員壓力，結合移動支付手段，拉近與電力等行業的收費管理差距。開發專門的手機APP 查詢繳費平臺，實現遠程充值，取水戶下載手機APP 輸入機電井編號，利用微信、支付寶等現代支付手段進行網上支付，直接繳入銀行指定賬號，對計量設施進行遠程充值；或者到水行政主管部門規定的收費場所，由收費人員在平臺上輸入機電井編號進行現金繳納水資源費，繳入銀行指定賬號。收費過程中要嚴格貫徹水資源費超計劃累進加價制度。充值收費管理流程見圖3。

圖3 充值收費管理流程示意圖

（5）異常排查處理。建立異常排查處理機制，是保障智能信息化系統長久運行的重要措施。將去年同期取水而本時段未取水、同村同用途取水工程取水而本工程未取水、用水期連續5 天以上未取水、與多年平均或去年同期對比取水量浮動超過±10%的智能計量設施，判定為運行異常。運行異常的計量設施，在一張圖上顯示為橙色，由水政人員進行逐個排查梳理。對連續5 天未完成異常處理的，平臺自動形成異常情況報告，短信發送至市、區縣水利部門主要領導督辦處理。

（6）數據統計分析處理。能夠對不同時段單個取水設施、取水權人所有取水設施、村、鄉、區縣、市等不同行政區劃和工業、農業、生活、生態等不同類用水類別的用水量、收費等進行統計分析，為地下水資源管理提供決策依據。

（7）信息安全管理。因智能計量監控設施和信息中心建設均涉及原始水量數據，且和水資源費征收密切相關，網絡采用政務網與互聯網分離的方式，保證網絡安全；數據存儲采用異地全量備份的方式，建立備份機制，保證數據的安全性，在傳輸、交換過程中采用加密保護等信息安全措施，符合ISO27001信息安全管理體系要求，并委托專業機構對信息安全進行評估，并按照評估結果做好相關保護工作。

3.3 強化運行管理

1）積極完善相關政策。制定出臺相關政策，明確規定必須在取水口安裝符合國家標準和當地水資源統一管理的遠程智能計量監控設施，避免因缺少政策支持地下水取水單位和個人拒絕安裝規定的智能計量監控設施，而難以實現地下水信息化管理。同時，水利部門應明文規定數據傳輸協議，在審批取水許可的同時，告知取水單位或個人智能計量監控設施安裝要求，避免后期扯皮爭議。

2）組建社會化服務機構。目前水利部門無維修智能計量監控設施的專業性團隊和人才，缺少異常排查處理能力。應通過招標或合作組建等方式，成立社會化、專業化的維修管護團隊，庫存備品備件，及時跟進處理智能計量監控設施相關問題，確保智能計量設施長期穩定運行。

3）完善資金保障機制。將地下水資源信息化管理所需資金納入本級財政預算。從本級水資源費中拿出資金，專項用于數據中心維護、異常排查處理，智能計量監控設施運行保障等支出。

4）建立責任追究機制。各級水利部門建立規章制度，對平臺運行不正常，異常處理不及時的相關人員給予處理。

4 結論與展望

4.1 結論

1）對計量監測設施進行整合。積極與智能計量監控設施安裝企業溝通協調，要求提供智能計量監控設施數據通信傳輸協議，對現有智能計量監控設施進行整合；同時，明確新安裝智能計量監控設施通訊傳輸協議要求，確保全部計量設施滿足信息化管理要求。

2）建設信息中心。建設市、區縣兩級應用數據中心，定向開發專用的地下水資源綜合信息管理平臺，包括地下水取水工程一張圖、取水許可信息、計劃用水、充值收費、異常排查處理、數據統計分析等模塊。同時，要按網絡信息安全管理要求，做好相關保護。

3）強化運行管理。制定出臺相關政策，明確智能計量監控設施安裝要求。通過招標或合作組建等方式，成立社會化、專業化的維修管護團隊，庫存備品備件，及時跟進處理智能計量監控設施相關問題。將地下水資源信息化管理所需資金納入本級財政預算。建立規章制度，對平臺運行不正常，異常處理不及時的相關人員給予處理。

4.2 展望

1）本文對通過招標或合作組建等方式，成立社會化、專業化的維修管護團隊的深入研究和認識不足。

2）吐魯番市極端最高氣溫49.6℃，40℃以上高溫可達50 d，為全國之冠，素有“火洲”之稱。同時，調查發現機電井普遍含沙量較大。因此，應選擇工作環境溫度-40℃～65℃耐暴曬和適應含沙量大的智能計量設施。