寧夏水利信息化現(xiàn)狀及建設(shè)構(gòu)想

王 樂 鮑子云

(寧夏水利科學(xué)研究所 銀川 750021)

1 實行水利信息化的緊迫性及其現(xiàn)狀

寧夏回族自治區(qū)地處祖國西北內(nèi)陸,是我國五個少數(shù)民族自治區(qū)之一。全自治區(qū)國土面積 5.18萬 km2,2000年耕地面積 128萬 hm2,總?cè)丝?562萬人,其中農(nóng)業(yè)人口 390萬,國內(nèi)生產(chǎn)總值 265億元,屬經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)。作為處于干旱帶的寧夏面臨著水資源短缺、旱災(zāi)頻繁、水土流失加劇、水環(huán)境惡化等重大水問題。同時隨著城市化、工業(yè)化進程的加快和溫飽問題的基本解決,全社會對水安全保障的需求又不斷提高。水問題作為困擾寧夏社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和 “瓶頸”問題,已經(jīng)成為各級政府和全社會的共識。解決寧夏的水問題,需要科學(xué)技術(shù)的強大支持,首先需要做的就是加快寧夏水利資源信息化建設(shè),它是實現(xiàn)寧夏水資源科學(xué)管理、高效利用和優(yōu)先保護的重要基礎(chǔ)和前提。

然而寧夏水利信息化建設(shè)目前仍處于封閉、落后狀態(tài),大量資料和信息仍然以傳統(tǒng)的手工作業(yè)為主,而且資料的完整性、系統(tǒng)性不足,既無法實現(xiàn)對各類資料信息的有效管理、維護,也無法做到信息共享。這不僅影響到水利行業(yè)管理水平的提高,而且各級水利行業(yè)主管部門也難以做到及時、準確和全面了解掌握行業(yè)發(fā)展的狀況、存在問題及變化趨勢。

2 水利信息化是寧夏水利現(xiàn)代化的必然選擇

目前寧夏的大型水利工程建設(shè)除擬建的大柳樹水庫工程外,基本到了工程項目建設(shè)中期或結(jié)束階段。根據(jù)我國新時期治水思路,隨之而來的是水利工作中心將向挖掘節(jié)水潛力,提高水資源利用效率和管理水平方向轉(zhuǎn)移。向管理要效益已成為當前及今后水利行業(yè)發(fā)展的一項十分重要和緊迫的任務(wù),而水利信息化建設(shè)是解決行業(yè)發(fā)展難題的突破口;是實現(xiàn)改造、提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),加快水利行業(yè)科技進步和推進快速發(fā)展的一個重要戰(zhàn)略措施;也是水利實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)之一。水利信息化建設(shè)越早,收效越大,否則,就會處于被動狀態(tài),與國民經(jīng)濟發(fā)展難以適應(yīng)。

水利信息化建設(shè)勢在必行,當前必須搶抓機遇,把握寧夏水利發(fā)展前沿、熱點、難點技術(shù)問題,開展適合該區(qū)特點的水利信息系統(tǒng)研究與建設(shè),建立面向水利行業(yè)應(yīng)用的專業(yè)信息管理系統(tǒng),對水利工程、水資源、水土保持、灌溉用水、生態(tài)環(huán)境等各種專業(yè)數(shù)據(jù)實施有力的分類管理,根據(jù)實際應(yīng)用要求,為寧夏水利規(guī)劃設(shè)計、管理決策部門和水利科學(xué)研究提供可視化分析、宏觀決策服務(wù)。水利資源信息系統(tǒng)的建設(shè),將使水利規(guī)劃設(shè)計、管理與研究從日常繁重的圖件、數(shù)據(jù)手工查詢和分析、制圖的工作中解脫出來,使管理更加現(xiàn)代化。

3 水利信息化建設(shè)目標

遵循國家國民經(jīng)濟和社會信息化的發(fā)展方針,結(jié)合 《全國水利發(fā)展第十個五年計劃和 2010年規(guī)劃》和寧夏水利信息的實際情況,建立健全 “寧夏水利資源信息系統(tǒng)”。它是建立在地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上的,面向?qū)幭娜珔^(qū)水利信息及其相關(guān)信息的管理、輔助決策支持的綜合 GIS信息管理系統(tǒng)。

寧夏水利資源信息系統(tǒng)著重管理寧夏全區(qū)與水利相關(guān)的空間數(shù)據(jù) (包括基礎(chǔ)地理信息、水利工程信息等)、與空間信息相關(guān)的屬性信息、實時信息 (雨情、水情、工情和災(zāi)情等)以及與用水管理相關(guān)的各類信息。系統(tǒng)提供對這些信息的查詢、檢索、分析、處理及發(fā)布等功能,以地圖、表格、圖形、圖像等方式顯示,供管理者對全寧夏水利及其相關(guān)信息進行有效的管理與發(fā)布,供基層專業(yè)部門對相關(guān)信息進行更新與基礎(chǔ)決策支持,供公眾對相關(guān)信息進行查詢。系統(tǒng)依托計算機網(wǎng)絡(luò)、移動通信、3S集成、空間數(shù)據(jù)庫等多種技術(shù),建立一整套科學(xué)嚴格的水利科研管理體系,自動采集、實時傳輸,并對數(shù)據(jù)進行綜合管理、分析處理及決策支持,實現(xiàn)水資源管理、水利項目管理、節(jié)水、供水、排水、水土保持等信息的資源共享,對相關(guān)信息實現(xiàn)自配置、水資源高效利用和水環(huán)境保護等方面的科學(xué)性、準確性、及時性,促進寧夏水利科研事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

4 信息系統(tǒng)框架

圖 1 寧夏水利資源信息系統(tǒng)總體框架

寧夏水利資源信息系統(tǒng)是為灌溉排水、水利工程、水資源管理、水土保持等各種水利專業(yè)提供信息共享平臺,同時能為管理者提供決策支持,滿足寧夏水利行業(yè)發(fā)展的需要。主要建設(shè)內(nèi)容包括水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)和公共服務(wù)網(wǎng)建設(shè),其中水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括信息監(jiān)測與采集系統(tǒng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,業(yè)務(wù)應(yīng)用包括灌溉排水、水資源、水利工程、水土保持等方面的專題應(yīng)用系統(tǒng)和三維顯示子系統(tǒng);公共服務(wù)網(wǎng)主要建設(shè)辦公自動化系統(tǒng)、政策法規(guī)查詢系統(tǒng)、專家在線咨詢系統(tǒng)等子系統(tǒng)?？傮w框架如圖 1所示。

5 各子系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想

根據(jù)水利科研的需要,寧夏水利資源信息系統(tǒng)可以劃分為灌溉排水、水資源、水利工程、水土保持以及三維模擬子系統(tǒng)以及公共信息網(wǎng),下面就各子系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想作簡要介紹。

5.1 灌溉與排水應(yīng)用系統(tǒng)

灌溉與排水專題應(yīng)用系統(tǒng)的主要功能包括:對各灌區(qū)水源、輸水系統(tǒng)、配水設(shè)施、作物種植情況、土壤墑情、排水系統(tǒng)的空間位置及基本信息查詢;變更信息的實時錄入與更新;灌溉排水方面專題地圖輸出;以灌區(qū)專題數(shù)據(jù)庫作為分析和調(diào)度的基礎(chǔ),通過建立預(yù)測模型 (如來水預(yù)報模型、可供水預(yù)報模型、需水預(yù)報模型、多水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度運行模型、水量調(diào)配模擬模型等)來預(yù)測灌溉用水等內(nèi)容。通過計算機對水資源、灌溉用水等方面的模擬,預(yù)測水資源的使用情況,并為相關(guān)單位提供用水決策支持等。這對提高灌區(qū)用水管理水平,提高用水效率起到良好的作用。

5.2 水資源管理應(yīng)用系統(tǒng)

水資源管理應(yīng)用系統(tǒng)主要功能包括:對寧夏行政與各流域基本情況,水資源管理業(yè)務(wù) (降雨量、水資源總量、地表水、地下水、引黃的供水量、水質(zhì)等信息),水資源管理方面的法律法規(guī)進行查詢;水資源專題地圖輸出;歷年水資源管理公報、水資源評價、水資源規(guī)劃顯示與調(diào)用;以水資源專題數(shù)據(jù)庫作為分析和調(diào)度的基礎(chǔ),通過建立預(yù)測模型運用方法庫或邏輯庫處理非結(jié)構(gòu)化知識和信息并進行推理判斷,在水資源供需出現(xiàn)矛盾時,在應(yīng)用系統(tǒng)運用優(yōu)化調(diào)度模型,可以在利用地下水、地表水和引黃水之間確定最佳供水方案,使有限的水資源發(fā)揮最大的效益,為寧夏水資源管理提供輔助決策支持,優(yōu)化寧夏的水資源配置,提高水資源利用效益。

5.3 水土保持應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

水土保持應(yīng)用系統(tǒng)能對降雨、土壤、土地利用、水土保持措施、地形、行政區(qū)域等各種數(shù)據(jù)進行存儲、處理、更新、查詢、顯示;另外水土保持應(yīng)用系統(tǒng)還包括小流域綜合治理規(guī)劃功能,專題制圖、查詢與輸出功能,水土保持信息服務(wù)統(tǒng)計分析功能,以及動態(tài)監(jiān)測與分析功能;水土保持應(yīng)用系統(tǒng)還要求用戶能方便操作和使用模型進行分析,并將計算機模擬輸出的結(jié)果直觀、形象地表示在用戶界面上,并且預(yù)測結(jié)果能對水土保持規(guī)劃者有實際參考作用,主要包括土壤侵蝕分析、土壤流失因素統(tǒng)計、土壤侵蝕量估算、水土流失強度評價、水土流失經(jīng)濟損失計算、水土保持建設(shè)規(guī)劃、單項工程設(shè)計、經(jīng)濟分析等內(nèi)容,為水土保持工作提供輔助決策支持服務(wù)。

5.4 水利工程應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

水利工程應(yīng)用系統(tǒng)主要包含河道、渠道、溝道管理子模塊和水庫管理子模塊。其中河道、渠道、溝道信息管理子模塊主要是對河道普查信息的管理、查詢、存取、更新和統(tǒng)計輸出。將用戶查詢的信息按用戶指定的表格進行輸出。水庫信息管理子模塊主要是對水庫普查信息的管理、查詢、存取、更新和統(tǒng)計輸出,還能實現(xiàn)普查信息查詢,將用戶查詢的信息按用戶指定的表格進行輸出,模擬水庫特征關(guān)系曲線,水庫數(shù)值統(tǒng)計,水庫非數(shù)值統(tǒng)計,水庫規(guī)模數(shù)量統(tǒng)計等功能。

5.5 三維模擬顯示系統(tǒng)

三維模擬顯示系統(tǒng)主要讀取 DEM數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù),模擬三維現(xiàn)場環(huán)境。通過三維模擬顯示子系統(tǒng),用戶可以身臨其境地感受到實地情況,并提供地形數(shù)據(jù)、實現(xiàn)三維分析、多種方式渲染瀏覽場景、錄制多媒體影音效果等功能。

5.6 公共服務(wù)網(wǎng)建設(shè)

5.6.1 辦公自動化系統(tǒng)

水利辦公自動化系統(tǒng),是利用先進的科學(xué)技術(shù)(主要是計算機技術(shù)),使辦公室部分工作逐步物化于各種現(xiàn)代化設(shè)備中,由辦公室人員與設(shè)備共同構(gòu)成服務(wù)于水利行政科研管理的人機信息處理系統(tǒng),其目的是盡可能充分利用現(xiàn)代技術(shù)資源與信息資源,提高工作效率和工作質(zhì)量,輔助決策,以取得更好的效果,達到水利機構(gòu)現(xiàn)代化辦公目標。系統(tǒng)針對水利的實際工作,在實現(xiàn)水利機構(gòu)內(nèi)部辦公自動化的同時,還富有特色地提供了多級聯(lián)動的辦公環(huán)境和豐富的綜合信息服務(wù),強調(diào)同級之間、上下之間的 “無紙化”辦公和協(xié)同工作。

5.6.2 政策法規(guī)查詢系統(tǒng)

該系統(tǒng)將與水利有關(guān)的各級法律法規(guī)等內(nèi)容建立數(shù)據(jù)庫,以便于檢索和查詢。

5.6.3 專家在線咨詢系統(tǒng)

建立 BBS論壇,用戶可以直接向該區(qū)水利專家咨詢水利方面的問題,與水利行業(yè)專家進行商討,并給出推薦的解決方案。專家也可以利用信息平臺及時公布自己的科研成果,為水利科研成果的推廣提供幫助。

6 結(jié)論

水利信息化是水利現(xiàn)代化的必由之路,它是實現(xiàn)水資源統(tǒng)一管理、優(yōu)化配置以及提高水資源利用效率的重要技術(shù)手段。寧夏要加快實現(xiàn)現(xiàn)代節(jié)水型社會建設(shè),提高水資源利用效益,實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置,水利信息化是必然的選擇。

1 馮廣志.灌區(qū)信息化建設(shè) [M].北京:中國水利水電出版社,2004.

2 賈玲,尹明萬.地理信息系統(tǒng)在我國水利行業(yè)的應(yīng)用綜述 [J].水利水電技術(shù),2007,38(10).