水利应急管理系统的构建技术

左仲元

（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南 长沙 410007）

0 前言

水利突发事件应急管理体系是政府突发公共事件应急预警体制的重要组成部分。十一五期间，我国水利应急预案体系、机制已基本建成，完成了省市县3级防汛和抗旱应急、山洪灾害防御等预案，以及大中型水库防汛应急预案的编制，初步建立了以防汛、抗旱、山洪灾害防御等应急指挥机构和群测群防体系，形成了统一指挥、协调有序、分级响应和负责的水利应急响应机制，各级政府和水利部门积极应对了发生的各类水利突发公共事件，为保障国民经济社会发展、构建和谐社会做出了重要贡献。

水利应急管理系统建设是水利应急管理体系构建的重要内容，是提高应急信息接报、科学决策、快速响应的重要技术支撑手段。当前国家正在组织实施各级政府应急指挥系统建设工作，作为重要的部门应急指挥系统，水利应急指挥管理系统建设也将陆续启动，目前部分省市已经进行了省级水利应急指挥平台建设的规划，有些省份也根据自身情况开展了防汛抗旱指挥系统、重大水污染应急管理系统等专项应急指挥系统的建设[1]。随着水利事业的发展，水利应急管理既要从只对单一或主要水利突发事件的应急处置，转变到同时兼顾各种水利突发事件的综合应急管理上，也要从被动应对水利突发事件转变到主动监测、事先预测、事后管理的全过程管理上。本文对于水利部门如何利用已建的各类监测、预警系统和业务管理信息系统，统筹规划，实现信息资源共享，避免重复建设，构建联动、融合、高效的水利应急管理系统和应急指挥平台，提高水利突发事件的应急响应和综合处置能力，有着一定的指导意义。

1 水利应急信息采集要素分析

1.1 水利应急突发事件的种类

应急管理是对突发事件的预防、应对、协调、善后、评估等一系列管理活动的概括。突发事件主要有自然和事故灾难类、公共卫生类、社会群体事件类。我国是自然灾害频繁的地区，气候和地理环境的多样性和特殊性，使我国水利突发公共事件具有频发性、随机性、特殊性、复杂性和影响范围广的特点[2]。

水利突发公共事件主要有洪旱灾害、水污染、水土流失、饮水安全问题、水事纠纷，以及因工程隐患或工程事故所导致或诱发的其它突发公共事件[3]。其中洪涝旱灾属于自然灾害类，这类灾害每年都有发生，影响范围大，也常常造成重大生命财产损失。水事纠纷与群体上访事件属于社会安全事件类，其它则属于事故灾害类，这些灾害随着经济社会的发展，各地时有发生，并呈上升趋势。

1.2 水利应急管理信息的分类和特点

水利应急管理系统所需的信息依据对上述水利突发事件的监测、应对、决策、处置、事后重建等过程，按照突发事件的描述、决策支持、响应处置和系统管理可分为4类。

1.2.1 突发事件描述类信息

突发事件描述类信息是对水旱灾害、水污染、饮水安全、工程安全事故、水事纠纷、群体上访事件等突发事件进行描述的信息，主要反映突发事件的类别、发生时间和地点、影响范围，以及可能引起突发事件的各类危险源和区域信息，如水利工程安全和山洪地质灾害隐患点、洪水风险区等信息，描述信息还包括各类历史突发事件和灾情统计等信息。

1.2.2 决策支持类信息

决策支持类信息是为应急指挥平台决策人员提供突发事件分析，响应处置相关的各类综合研判与业务支持的信息，主要包括水利应急管理所需的水利基础、社会经济、空间信息，以及各类突发事件所涉及到的相关水利业务和决策支持信息。基础水利信息包括当地的基础水文、水利工程信息，基础水文信息以当地整编水文资料为基础，水利工程信息包括所有已建和在建水利工程基本档案资料，有条件的还包括工程运行的历史数据和实时动态信息。社会经济信息为属地的各级行政区划信息、社会经济统计数据等。地理空间信息包括区域内地形地貌、水系、交通道路等基础地理信息，以及相关的专业图层和地理信息资料。水利业务应用支持信息包括防汛抗旱业务的雨情、水情、墒情、气象、水文和天气预报等监测预报信息，水污染事件所涉及到的水环境监测、水功能区、供水水源点、污染源与供用水户等信息。决策模型信息包括同突发事件处置与分析相关的灾情预测和风险评估模型，如溃坝溃堤分析、洪水预报、洪水淹没分析、水污染分析、旱情预测等知识模型，以及相关的防洪蓄洪工程和水资源等调度方案资料。

1.2.3 突发事件响应处置类信息

突发事件的响应处置类信息主要为各类各级应急预案、指挥组织体系信息，如应急响应方法与预警流程、危险区与警戒区划定、专业应急抢险机构（队伍）、抢险救灾物资、应急预警对象、紧急避难方法和转移路线、紧急避难安置点、应急交通路线等信息，以及有关突发事件应急处置结果与恢复重建信息，如灾后灾情统计，恢复重建计划和项目管理及后评估等信息。

1.2.4 系统管理类信息

主要为使用和管理水利应急管理系统或指挥平台的相关信息，如用户和操作权限信息，监测、通信、传输、会商决策等设备资源信息，数据交换与业务集成规则等信息。

1.3 水利应急信息的采集途径

经过分析，水利应急信息主要来源于水利行业内部，形成于防汛抗旱业务，水资源、水土保持和水利工程管理，以及水行政事业的各个具体的事务活动中，由水利行业采集、整编和管理；少部分信息需要共享相关行业或部门的资源，如社会经济和基础空间信息。同时，不同特性的突发事件及其应急决策响应过程决定了水利信息采集方法的多样性，且绝大多数水利应急信息采集依赖于相关的业务流程。

相关的雨水情、墒情信息来源于实时汛情监测、工旱灾情采集系统，由各级防汛抗旱部门汇集、整编、入库而形成。水污染事件及相关的水质信息一般由水文部门的水文水环境监测站网负责勘测、采集、整理，省、市水文局整编汇总。饮水困难事件及相关的水资源信息一般由水利各级水资源管理部门实施监测和管理。工程隐患及工程运行信息由工程运管单位采集、上报。而水利工程基本属性信息则通常由各级勘测规划设计部门、工程管理和业务主管单位，在各类水利工程的规划、设计、施工、运行管理中，逐级汇总、整编而形成。水土流失事件及相关的水土保持信息主要由各基层水土保持监测点采集、上报，上级水土保持监测部门汇总、整编形成。水事纠纷和群体事件则由各级水政部门归口管理，并逐级汇总、上报。专业水利空间信息主要由专业 GIS 处理部门，依据国家和水利部的标准和规范，在国家基础地图信息系统基础上，利用各种测量、遥感技术，结合水利工程建设、水资源开发利用及防汛抗旱过程，勘测、收集、整理出来。突发事件的响应处置类信息则来自各级水利应急指挥机构或专业业务部门[4]。

2 水利应急管理与业务应用系统的关系分析

2.1 功能与数据流程分析

水利应急指挥和管理离不开相关的业务应用系统。水利业务应用系统主要包括防汛抗旱指挥、水资源管理决策支持、水环境监测和评价、水利工程管理、水土保持监测和管理信息、水利行政资源管理、水利公众服务等系统[5]。水利业务应用系统通常按自下而上的层次模型进行功能体系设计，其层次为：业务处理层、管理监控层、信息综合层和决策支持层等，底层是业务处理层，顶层是决策支持层。图1为应用系统的层次模型示意图。

图1 水利业务应用系统的信息模型

应用系统的功能层次模型中，业务处理层由业务应用的各功能模块或子系统组成，完成具体的业务过程，直接处理业务相关的信息；管理监控层对整个应用系统的业务流程进行监控配置，定义业务逻辑，管理用户帐户和操作权限；信息综合层按照业务逻辑，利用数据库系统对应用系统的各类数据进行存储、加工、挖掘，并完成数据交换、汇总统计、综合查询；决策支持层是最高级别，它对业务处理层提供的基础信息，管理监控层提供的管理和监控信息，信息综合层提供的分析汇总信息进行总体分析，为管理者提供决策管理依据。

目前县级以上水行政部门初步建设了防汛抗旱指挥系统，水文水资源监测站网正在进一步扩充和完善，部分省市水资源管理、工程管理、水土保持监测系统逐步在实施，大型灌区也在开展以水资源监控为核心的信息化建设，大型排涝泵站自动化监控、大中型水库和电站工程安全监测等系统也在实施完善。许多省份省级水利空间和工程、水文数据库也在规划和实施中，这些系统的建设为水利应急指挥系统提供了必要的支撑。

水利突发事件应急指挥管理的过程可分成：突发事件监测与接报、突发事件分析和应急决策会商、应急响应和调度指挥、事后评估和恢复重建等。根据水利应急信息的采集和处置过程，水利突发事件的监测、分析、响应环节也反应在相关的业务应用系统中，如防汛抗旱指挥系统具有水旱灾害的监测功能，水环境监测系统能实时监视水污染情况，大坝安全监测系统可完成安全隐患的在线检测等，许多业务应用系统还具备预警响应和应急处置管理功能。

因此，应急管理和业务应用系统的关系是非常紧密的，应急指挥通常离不开业务应用系统的支撑。图2为应级指挥流程与业务应用系统的对应关系。

图2 应级指挥流程与业务应用系统的对应关系

同时，考虑到水利部门的应急指挥需综合处置和管理各类突发应急事件，水利应急管理系统的建设必须考虑同各类相关业务应用系统的衔接，并充分利用和共享相关业务系统的应用功能与信息资源。因此，水利应急管理与突发事件相关的业务应用系统的关系可以概化如下：各类相关的业务系统负责各种突发事件的监测，将监测或预测的突发事件统一传输给应急管理系统，应急管理系统完成突发事件的接报和突发事件管理，对突发事件进行综合研究判断和决策会商，再将响应指挥信息反馈给业务系统，由业务系统完成相应的预警响应流程。同时应急管理系统按照规定的上报程序将突发事件信息传送到上级平台，并接受上级平台的响应指挥命令。应急管理与业务应用系统的概化关系示意图如图3所示。

图3 应急管理与业务应用系统的概化关系模型

2.2 支撑环境分析

除突发事件监测和预警响应设施外，水利应急管理系统还包括通信、计算机网络、视频会议与多媒体控制、数据库系统及软件平台等应用支撑环境[6]。

2.2.1 通信系统

通信系统主要用于突发事件应急处置和管理时话音、数据、视频等业务的传送，以及平台与突发事件现场的信息传达。通信系统以利用公网信道为主，实现有线、无线调度，并以卫星、短波等作为备用通信手段。

2.2.2 计算机网络系统

应急指挥系统的计算机网络需实现同上级、平级相关应急管理部门的连接，与政府应急指挥平台联网及水利部机关内部办公和应急处理通过内网实现，与其它相关单位的联网或互联网连接则通过外网实现。通常内网与外网、互联网物理隔离，外网与互联网逻辑隔离。

2.2.3 视频会议和多媒体控制系统

提供视频会商决策大屏幕显示和会商环境，完成同上、下级远程视频会议连接，以及各类本地或远程语音、图像、视频的接入管理和多媒体控制。

2.2.4 数据库系统和软件支撑环境

主要包括数据库、应用服务器操作系统，GIS 平台，安全系统等。

这些支撑环境往往是防汛抗旱、水资源监控等主要水利业务系统所需或已经先行建设的设施，因此为避免重复投资，应急管理系统的建设也需考虑设施设备的复用和共享问题，然后再在此基础上增加或改造必要的设施，如与上级应急平台、社会公共应急系统（110、119）应急联动，电话呼叫等。

3 水利应急指挥系统构建模式分析

考虑到水利突发事件的特征、应急管理信息的来源、应急管理的功能和业务流程，以及同业务应用系统的关系，水利应急指挥系统有3种建设模式。

3.1 不设立统一应急指挥平台的建设模式

该模式不建立统一、专门的应急指挥平台，各类突发事件的处置均由相应的业务应用系统完成。该模式适用于业务管理单一或业务管理内容少或突发事件只集中在某个业务上的情况，该模式要求相关的业务应用系统需按照突发事件处置和应急管理的要求进行设计，具备突发事件监测、应急指挥和响应、重建恢复等环节的管理功能。

3.2 整合已有资源的构建模式

该模式不对现有的各类业务应用系统进行大规模应急管理流程修改，而是采用充分利用各类业务应用系统的突发事件监测、决策、预警等资源的方式，搭建专门的应急指挥平台，实现所有水利突发事件的应急管理。该模式需建立突发事件应急管理的数据采集、共享、挖掘，以及指挥调度、预警反馈的联动机制，在此基础上补充、完善应急管理各环节的功能。

此模式适宜于现有业务应用系统较为完善，并已经投入运行多年，重新修改业务流程和功能较为麻烦的情况，通过整合利用现有资源，达到最大幅度减少应急指挥系统建设投资的目的。

3.3 统一资源规划的构建模式

该模式对水利信息资源和系统进行统一规划，将应急管理与相关业务应用进行整合，对现有的业务应用系统按照应急管理系统的要求进行完全修改，统一规划业务功能与应急系统的功能定义和分工，建立专门的突发事件监测、接报，统一的决策支持、应急响应和恢复重建管理等业务功能，各突发事件处理均由应急指挥系统完成。

该模式适宜于现有业务应用系统尚未启动，在统一信息资源规划基础上，部署业务应用系统和应急指挥平台，各业务应用的建设遵循统一资源的规划，满足与应急指挥系统的信息传输、资源共享、功能联动的要求。

4 水利应急指挥系统构建的关键环节

构建“统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效”的水利应急指挥系统，需加强信息资源共享，系统融合，业务集成，功能联动，重视信息资源规划和数据库规划，抓住共享数据库、信息交换平台的建设，应急系统的综合业务集成与支撑环境融合等关键环节[7]。

4.1 统一资源规划和共享数据库建设

建设水利应急指挥系统时，首先要对水利突发事件和应急指挥管理相关的信息资源进行辨识和分析，对各类水利应急信息采集、处理、传输、存储、使用的相关业务进行整体规划，在此基础上，按照国家、省、部等相关技术标准规划应急指挥系统信息资源，建立应急信息数据库，并根据各类水利突发事件管理内容规划应急业务流程和系统功能要求。其中共享数据库是应急数据库中的重要建设内容。共享数据库一方面是应急指挥系统的支撑平台，另一方面是突发事件应急指挥系统与相关业务应用系统承担信息交互、管理各类突发事件信息支撑平台。对应急指挥所需的基础水文水资源数据、工程数据、水利空间信息、基础社会经济信息，要考虑其它业务应用系统的共享，进行整体规划，最终实现统一、公共的基础共享数据库，同时也要根据水利突发事件和相关业务用系统，以及上级应急平台，建立公共的事件信息数据库、预案库、知识库、案例库、模型库、应急指挥组织体系库等。

4.2 信息交换系统建设

信息交换平台是实现应急指挥系统及时收集和传递相关突发事件管理、决策支持和响应处置等信息，完成同相关业务应用、其它应急指挥系统之间的信息交互和传输的信息共享服务系统。

信息交换平台建设需采用统一的信息交换标准，支持多种数据格式，实现与通讯协议的无关性，支持同步、异步、组播、订阅等多种信息交换与传输方式。支持对信息源的身份认证、使用权限控制，实现信息加密和解密、存储转发、审计等功能，支持对数据传输的有效性、完整性检查，支持负载平衡。

4.3 综合业务系统的集成

水利突发事件涉及各种不同业务应用系统，综合业务系统集成技术[8]可对现有业务应用系统的相关功能进行抽取和统一封装、集成，应急指挥平台需构建统一的综合业务应用集成平台或中间件，规定统一功能模块目录体系和集成规则。目录体系映射应急指挥系统所需的业务应用功能子系统的路径、模块名称和相关参数要求，集成规则定义业务应用系统功能模块引用的方法、输入输出参数及应急指挥平台集成方法。同时也要求相关业务应用系统的架构体系、功能实现符合应急指挥系统综合业务应用集成规则的要求。

综合业务集成可利用知识管理、海量检索、数据挖掘技术，通过知识管理技术综合集成有关业务应用系统的知识库、模型库、案例库，通过海量检索可实现跨网络、系统、数据库的信息索引和提取，通过数据挖掘技术可以实现信息的定制、知识的发现，为突发事件的决策提供有效的分析手段。同时综合业务集成还需建立相应的安全管理机制，如用户认证、权限控制、数据安全和信息完整性分析等。

4.4 平台支撑环境的融合

共用平台支撑环境，可有效地对解决支撑环境设施的复用，提高应急指挥效率，避免重复建设。应急管理系统建设应整合现有业务指挥系统的计算机网络、服务器、通信、会商、安全等系统决策指挥设施设备，在充分利用现有资源基础上，建立专门的应急指挥场所，完成统一的应急通信、计算机网络、视频会议、图像接入等系统的建设，以适应于各类水利突发事件监测、接报、处置、管理的语音，数据，视频的传输。

同时还可对各类应急通信、安全体系及各类监测和预警等设施进行统一规划，提高设施的复用及设施与应急管理系统的融合和联动能力。

5 结语

水利应急指挥管理系统是科学、快速处理水利突发事件的有效手段，是水利应急体系建设的重要内容。构建水利应急指挥系统，首先要根据水利突发事件的特点、信息类别，同时综合考虑已建和待建的其它业务管理系统，进行全面的信息化资源规划，有效利用现有资源，避免重复投资，提高应急管理系统的综合处理、联动能力。考虑到水旱灾害的频繁性和危害性，应以防汛抗旱业务系统建设为契机，抓住水利应急指挥系统的突发事件管理重点，通过防汛抗旱指挥系统的建设，构建适合其它突发事件应急管理的监测预警联动体系，通信、计算机网络、视频会议系统、决策会商、应急响应调度指挥、数据库平台等硬软件支撑环境。构建应急指挥系统还应考虑平时与战时应用的兼顾，考虑与地震、森林火灾、公共卫生安全、地质灾害等突发事件及其应急措施的结合，提供综合防灾体系的接口。

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