費縣許家崖水庫水源地生態保護工程管理平臺構建

趙首創，胡安霞，鄭 寧，梅傳貴

（1.費縣許家崖水庫管理中心,山東 臨沂 276000；2.寧波弘泰水利信息科技有限公司,浙江 寧波 315000）

1 前言

飲用水水源與人民的生活密切相關[1],2018 年3 月,環境保護部和水利部聯合印發《全國集中式飲用水水源地環境保護專項行動方案》,通過落實“劃定飲用水水源保護區、設立保護區邊界標志、整治保護區內環境違法問題”三項重點任務,確保飲用水水源地水質得到保持和改善,努力提高飲用水水源環境安全保障。同年11 月,山東省人民政府辦公廳印發《山東省打好飲用水水源水質保護攻堅戰作戰方案（2018-2020 年）》,方案提出持續加強飲用水水源地規范化建設、深化南水北調沿線水污染防治、有效防范水環境風險三點重要任務,并提出加強組織領導、完善政策制度、加大投入力度、加強科技支撐、引導公眾參與、強化監督評估六條保障措施。

許家崖水庫水源地作為費縣的飲用水水源地和臨沂市的第二水源地[2],隨著臨沂、費縣經濟社會發展的不斷加快,人民群眾對生活質量要求的不斷提高。生態環境的保護工作對城鎮居民安全飲水尤為重要。2019 年3 月,費縣人民政府召開許家崖水庫水源地環境保護專項整治推進會議,突出了許家崖水庫飲用水水源地環境保護工作的重要性。利用先進的水利信息化技術,建設許家崖水庫水源地生態工程管理平臺,全面提升許家崖水庫水源地智慧化管理水平,有效提高水源地管理效率,進一步提升水庫飲用水水源地生態環境保護工作能力,保障城鎮居民飲水安全,充分發揮水庫水源地的綜合效益,促進區域經濟可持續發展。

2 總體框架

為了保障整個平臺中各組件功能獨立、服務明確、邏輯清楚,將整個平臺劃分為四個邏輯層[3]：基礎感知層、應用支撐層、業務應用層、用戶層。各層之間互不干擾,獨立作業,層與層通過預留的服務接口進行通信。

平臺框架圖如下：

圖1 平臺總體框架圖

基礎感知層：是整個平臺的數據基礎,采集基礎信息、動態信息與監測信息等,并通過網絡傳輸至應用支撐層。

應用支撐層：應用支撐層包括數據庫系統和平臺運行框架,存儲感知數據,并為業務應用層提供支撐。

業務應用層：業務應用層主要為費縣許家崖水庫水源地生態工程管理平臺,包括水庫水源地可視化綜合大屏展示、水源地生態工程指揮綜合信息系統、庫河聯調決策支持系統、移動工作平臺和公眾汛情發布等。

用戶層主要為用戶提供了跨終端的多種訪問方式,實現應用的無差異化同步,方便用戶隨時隨地快捷掌握水利工程實時運行狀態和協同辦公。

3 建設內容

許家崖水庫水源地生態工程管理平臺根據需求,主要功能系統包括水庫水源地可視化綜合大屏展示、水源地生態工程指揮綜合信息系統、庫河聯調決策支持系統、移動工作平臺和公眾汛情發布,滿足平臺用戶的多樣化需求。

3.1 數據庫系統

數據庫系統是水源地生態工程管理平臺建設的基礎[4],其作為數據支持層,是信息服務的源頭和基礎,通過對水庫水源地及下游灌區的基礎信息、水雨情信息、工情、大壩原型監測信息、視頻監控信息以及其他收集的資料信息等進行整合與完善,并接入外部相關數據,建設實用、可靠、先進、標準、兼容的水庫水源地綜合數據庫,并基于數據庫提供相關數據服務,滿足水庫水源地生態保護信息服務要求。

圖2 數據庫系統的功能邏輯

3.2 平臺運行框架

搭建平臺基礎運行框架,為各子系統的運行提供基礎支撐保障,主要包括單點登錄、個人門戶、權限管理和安全管理。整合各個子系統,為用戶提供統一的訪問入口和權限管理,并保障平臺系統安全。

3.3 水庫水源地可視化駕駛艙

對許家崖水庫水源地相關數據資源進行深度挖掘、提煉、分析、應用,通過信息多維關聯融合,利用可視化技術,構建許家崖水庫水源地可視化駕駛艙,以監測數據和防汛調度數據為基礎,以水庫水源地日常運行管理主要業務為抓手,以數據大屏[5]的形式對水庫水源地的安全運行管理、防汛防臺調度等關鍵信息進行綜合展示和分析,為管理人員提供一個掌握全局、運籌帷幄的綜合展示中心。

3.4 水源地生態工程指揮綜合信息系統

結合許家崖水庫水源地管理業務需求,提供工程基礎信息管理、水源地保護工程監測預警、水源地保護業務管理、組織管理、水源地工程檢查、工程維修養護、實現水庫“管理事項任務化、事項操作流程化、流程處置閉環化、管理記錄電子化”,為水庫安全運行管理等提供科學依據,為水源地生態工程指揮提供決策支持,充分滿足水庫水源地管理部門日常辦公及標準化管理需求,全方位提升水庫水源地指揮管理水平。

3.5 庫河聯合調度決策支持系統

許家崖水庫具有重要的防洪功能,科學的洪水預報調度能夠有效地保護臨沂、郯城、蒼山等市、縣沿河人民生命財產的安全。根據許家崖水庫的防汛防臺實際工作和管理制度,應用計算機技術對工程運行調度工作的各個環節進行信息化管理,科學應用控制運用計劃指揮水庫工程運行調度,構建水庫預報調度模型,實現洪水人工干預預報計算,以信息化手段保障工程運行安全,充分發揮水庫工程效益。主要功能包括降雨分析、洪水預報、水庫調度計算、庫河聯合調度、實時洪水跟蹤、洪水影響分析、調度成果管理、洪水簡報等,支持洪水前——洪水中——洪水后全過程作業決策分析。

3.6 移動工作平臺

為方便用戶隨時隨地進行重要業務工作,開發移動工作平臺,提供基礎信息查詢、監測信息展示等功能,可實現移動端基礎信息查詢、監測信息展示、業務事項辦理,實現管理人員隨時隨地全天候、在線化、移動化辦公。

3.7 公眾汛情發布

通過水源地生態保護門戶網站和微信公眾號[5]兩種方式增強水庫水源地與公眾的聯系,加強公眾水利知識、生態保護知識教育,灌輸防汛安全意識和生態環境保護意識,及時推送水雨情預警信息,提升公眾水庫水源地保護的參與度。

圖3 許家崖水庫微信公眾號

4 系統關鍵技術

4.1 庫河聯調技術

庫河聯合調度的基本思想是“上蓄下泄”,即利用上游水庫的攔蓄洪水作用,對下游河道洪水進行削峰、錯峰[6]；同時河道橡膠壩全部塌落泄洪,使河道洪水盡快下排,以減輕城區防洪壓力。庫河聯合調度計算主要是依據實時防汛需求[7],當洪水來臨時,經過洪水預報模型計算出入庫洪水與區間洪水,若庫水位未達到控制水位,則按照下游河道安全流量,采用水庫調度模型計算水庫出庫,控制下泄；若庫水位達到控制水位,則以水庫大壩安全為前提泄流,庫水位降到

控制水位以下后,再按照河道安全流量控制下泄。

圖4 庫河聯調示意圖

4.2 大屏可視化展示技術

數據可視化[8]是指將數據以視覺形式來呈現,如圖表或地圖,以幫助人們了解這些數據的意義,采用數據可視化技術,通過大屏的形式展示出來,其流程見圖5。平臺采用數據可視化技術將水庫水源地監測數據、日常業務數據、庫河聯調數據進行綜合大屏展示,可以幫助管理人員快速掌握水庫水源地的動態情勢。

圖5 大屏可視化展示流程

4.3 單點登錄

單點登錄（Single Sign On,SSO）是在多系統共存的情況下,實現用戶一處登錄得到所有系統的信任訪問[9]。本項目通過對用戶基本信息的統一管理、變更日志的同步管理和統一登錄及身份認證服務,實現單點登錄,訪問所有子系統。

5 結語

費縣許家崖水庫水源地生態工程管理平臺是為費縣許家崖水庫管理處研發的現代化管理工具。該平臺以數據庫系統和平臺運行框架為基礎,充分利用現代化先進技術和已有信息資源,結合實際需求構建了水庫水源地可視化駕駛艙、水源地生態工程指揮綜合信息系統、庫河聯調決策支持系統、移動工作平臺和公眾汛情發布等業務應用體系,能夠充分滿足許家崖水庫水源地生態工程管理要求,增強許家崖水庫水源地信息化、智慧化管理能力,并提升公眾影響力。技術在不斷發展革新,新的管理手段和管理機制會不斷涌現,水庫水源地生態工程的管理也需與時俱進、不斷革新自我。