宁夏水利信息化现状及建设构想

王 乐 鲍子云

(宁夏水利科学研究所 银川 750021)

1 实行水利信息化的紧迫性及其现状

宁夏回族自治区地处祖国西北内陆,是我国五个少数民族自治区之一。全自治区国土面积 5.18万 km2,2000年耕地面积 128万 hm2,总人口 562万人,其中农业人口 390万,国内生产总值 265亿元,属经济欠发达地区。作为处于干旱带的宁夏面临着水资源短缺、旱灾频繁、水土流失加剧、水环境恶化等重大水问题。同时随着城市化、工业化进程的加快和温饱问题的基本解决,全社会对水安全保障的需求又不断提高。水问题作为困扰宁夏社会经济的可持续发展和 “瓶颈”问题,已经成为各级政府和全社会的共识。解决宁夏的水问题,需要科学技术的强大支持,首先需要做的就是加快宁夏水利资源信息化建设,它是实现宁夏水资源科学管理、高效利用和优先保护的重要基础和前提。

然而宁夏水利信息化建设目前仍处于封闭、落后状态,大量资料和信息仍然以传统的手工作业为主,而且资料的完整性、系统性不足,既无法实现对各类资料信息的有效管理、维护,也无法做到信息共享。这不仅影响到水利行业管理水平的提高,而且各级水利行业主管部门也难以做到及时、准确和全面了解掌握行业发展的状况、存在问题及变化趋势。

2 水利信息化是宁夏水利现代化的必然选择

目前宁夏的大型水利工程建设除拟建的大柳树水库工程外,基本到了工程项目建设中期或结束阶段。根据我国新时期治水思路,随之而来的是水利工作中心将向挖掘节水潜力,提高水资源利用效率和管理水平方向转移。向管理要效益已成为当前及今后水利行业发展的一项十分重要和紧迫的任务,而水利信息化建设是解决行业发展难题的突破口;是实现改造、提高传统产业,加快水利行业科技进步和推进快速发展的一个重要战略措施;也是水利实现现代化的基础之一。水利信息化建设越早,收效越大,否则,就会处于被动状态,与国民经济发展难以适应。

水利信息化建设势在必行,当前必须抢抓机遇,把握宁夏水利发展前沿、热点、难点技术问题,开展适合该区特点的水利信息系统研究与建设,建立面向水利行业应用的专业信息管理系统,对水利工程、水资源、水土保持、灌溉用水、生态环境等各种专业数据实施有力的分类管理,根据实际应用要求,为宁夏水利规划设计、管理决策部门和水利科学研究提供可视化分析、宏观决策服务。水利资源信息系统的建设,将使水利规划设计、管理与研究从日常繁重的图件、数据手工查询和分析、制图的工作中解脱出来,使管理更加现代化。

3 水利信息化建设目标

遵循国家国民经济和社会信息化的发展方针,结合 《全国水利发展第十个五年计划和 2010年规划》和宁夏水利信息的实际情况,建立健全 “宁夏水利资源信息系统”。它是建立在地理信息系统、数据库技术以及网络技术基础上的,面向宁夏全区水利信息及其相关信息的管理、辅助决策支持的综合 GIS信息管理系统。

宁夏水利资源信息系统着重管理宁夏全区与水利相关的空间数据 (包括基础地理信息、水利工程信息等)、与空间信息相关的属性信息、实时信息 (雨情、水情、工情和灾情等)以及与用水管理相关的各类信息。系统提供对这些信息的查询、检索、分析、处理及发布等功能,以地图、表格、图形、图像等方式显示,供管理者对全宁夏水利及其相关信息进行有效的管理与发布,供基层专业部门对相关信息进行更新与基础决策支持,供公众对相关信息进行查询。系统依托计算机网络、移动通信、3S集成、空间数据库等多种技术,建立一整套科学严格的水利科研管理体系,自动采集、实时传输,并对数据进行综合管理、分析处理及决策支持,实现水资源管理、水利项目管理、节水、供水、排水、水土保持等信息的资源共享,对相关信息实现自配置、水资源高效利用和水环境保护等方面的科学性、准确性、及时性,促进宁夏水利科研事业的蓬勃发展。

4 信息系统框架

图 1 宁夏水利资源信息系统总体框架

宁夏水利资源信息系统是为灌溉排水、水利工程、水资源管理、水土保持等各种水利专业提供信息共享平台,同时能为管理者提供决策支持,满足宁夏水利行业发展的需要。主要建设内容包括水利基础设施建设、业务应用建设和公共服务网建设,其中水利基础设施建设包括信息监测与采集系统和基础数据库,业务应用包括灌溉排水、水资源、水利工程、水土保持等方面的专题应用系统和三维显示子系统;公共服务网主要建设办公自动化系统、政策法规查询系统、专家在线咨询系统等子系统。总体框架如图 1所示。

5 各子系统建设构想

根据水利科研的需要,宁夏水利资源信息系统可以划分为灌溉排水、水资源、水利工程、水土保持以及三维模拟子系统以及公共信息网,下面就各子系统建设构想作简要介绍。

5.1 灌溉与排水应用系统

灌溉与排水专题应用系统的主要功能包括:对各灌区水源、输水系统、配水设施、作物种植情况、土壤墒情、排水系统的空间位置及基本信息查询;变更信息的实时录入与更新;灌溉排水方面专题地图输出;以灌区专题数据库作为分析和调度的基础,通过建立预测模型 (如来水预报模型、可供水预报模型、需水预报模型、多水源联合优化调度运行模型、水量调配模拟模型等)来预测灌溉用水等内容。通过计算机对水资源、灌溉用水等方面的模拟,预测水资源的使用情况,并为相关单位提供用水决策支持等。这对提高灌区用水管理水平,提高用水效率起到良好的作用。

5.2 水资源管理应用系统

水资源管理应用系统主要功能包括:对宁夏行政与各流域基本情况,水资源管理业务 (降雨量、水资源总量、地表水、地下水、引黄的供水量、水质等信息),水资源管理方面的法律法规进行查询;水资源专题地图输出;历年水资源管理公报、水资源评价、水资源规划显示与调用;以水资源专题数据库作为分析和调度的基础,通过建立预测模型运用方法库或逻辑库处理非结构化知识和信息并进行推理判断,在水资源供需出现矛盾时,在应用系统运用优化调度模型,可以在利用地下水、地表水和引黄水之间确定最佳供水方案,使有限的水资源发挥最大的效益,为宁夏水资源管理提供辅助决策支持,优化宁夏的水资源配置,提高水资源利用效益。

5.3 水土保持应用系统建设

水土保持应用系统能对降雨、土壤、土地利用、水土保持措施、地形、行政区域等各种数据进行存储、处理、更新、查询、显示;另外水土保持应用系统还包括小流域综合治理规划功能,专题制图、查询与输出功能,水土保持信息服务统计分析功能,以及动态监测与分析功能;水土保持应用系统还要求用户能方便操作和使用模型进行分析,并将计算机模拟输出的结果直观、形象地表示在用户界面上,并且预测结果能对水土保持规划者有实际参考作用,主要包括土壤侵蚀分析、土壤流失因素统计、土壤侵蚀量估算、水土流失强度评价、水土流失经济损失计算、水土保持建设规划、单项工程设计、经济分析等内容,为水土保持工作提供辅助决策支持服务。

5.4 水利工程应用系统建设

水利工程应用系统主要包含河道、渠道、沟道管理子模块和水库管理子模块。其中河道、渠道、沟道信息管理子模块主要是对河道普查信息的管理、查询、存取、更新和统计输出。将用户查询的信息按用户指定的表格进行输出。水库信息管理子模块主要是对水库普查信息的管理、查询、存取、更新和统计输出,还能实现普查信息查询,将用户查询的信息按用户指定的表格进行输出,模拟水库特征关系曲线,水库数值统计,水库非数值统计,水库规模数量统计等功能。

5.5 三维模拟显示系统

三维模拟显示系统主要读取 DEM数据和影像数据,模拟三维现场环境。通过三维模拟显示子系统,用户可以身临其境地感受到实地情况,并提供地形数据、实现三维分析、多种方式渲染浏览场景、录制多媒体影音效果等功能。

5.6 公共服务网建设

5.6.1 办公自动化系统

水利办公自动化系统,是利用先进的科学技术(主要是计算机技术),使办公室部分工作逐步物化于各种现代化设备中,由办公室人员与设备共同构成服务于水利行政科研管理的人机信息处理系统,其目的是尽可能充分利用现代技术资源与信息资源,提高工作效率和工作质量,辅助决策,以取得更好的效果,达到水利机构现代化办公目标。系统针对水利的实际工作,在实现水利机构内部办公自动化的同时,还富有特色地提供了多级联动的办公环境和丰富的综合信息服务,强调同级之间、上下之间的 “无纸化”办公和协同工作。

5.6.2 政策法规查询系统

该系统将与水利有关的各级法律法规等内容建立数据库,以便于检索和查询。

5.6.3 专家在线咨询系统

建立 BBS论坛,用户可以直接向该区水利专家咨询水利方面的问题,与水利行业专家进行商讨,并给出推荐的解决方案。专家也可以利用信息平台及时公布自己的科研成果,为水利科研成果的推广提供帮助。

6 结论

水利信息化是水利现代化的必由之路,它是实现水资源统一管理、优化配置以及提高水资源利用效率的重要技术手段。宁夏要加快实现现代节水型社会建设,提高水资源利用效益,实现水资源优化配置,水利信息化是必然的选择。

1 冯广志.灌区信息化建设 [M].北京:中国水利水电出版社,2004.

2 贾玲,尹明万.地理信息系统在我国水利行业的应用综述 [J].水利水电技术,2007,38(10).