水资源监控能力项目系统功能和性能需求分析

孙秉旭

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭 112000)



水资源监控能力项目系统功能和性能需求分析

孙秉旭

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭 112000)

辽宁省经济的迅速发展对水资源管理和开发应用提出了更高的要求。针对辽宁省内水资源管理水平低，监控能力建设欠缺，相关体制、机制以及法律不健全的问题，亟须加强对水质监测、用水量监控、管理制度落实等项目建设。文章对水资源监控能力建设项目的系统功能需求和系统性能需求进行了分析，通过分析得出了水资源监控能力建设在系统功能需求和系统性能需求建设具有可行性，也是十分必要的。

项目建设；监控能力；水资源；需求分析；辽宁省

1　水资源监控能力现状

进入21世纪后，中国的信息化节奏迅速提升，辽宁省作为水利改革大省，在信息化进程方面取得了较大的提高，以“金水工程”为代表的水利信息化基础设施建设的日臻完善[1]。但是，随着辽宁省经济的不断发展，水资源监控能力建设尽管基础条件良好，但是仍然存在较大的不足，与先进的水资源监控能力建设方面存在较大差距。

1.1水资源监控能力建设现状

辽宁省正在打造以全省水利信息骨干网为主要建设平台，引进实时数据传输技术、高精度传感器技术、信息管理、数据库技术及决策支持技术等先进技术，进行全省取水量实时监测，并达到7.5亿m3。截止到2015年9月为止，辽宁省已经形成了“1点集中，13点辐射式发展”，即1个省中心主导发展，13个市中心辐射式发展的局面，实时监测280家取水户，650个监测站，1568个取水井。监控对象包含省市县的工业用水大户以及各市县的自来水公司等[2]。

1.2存在的主要问题和差距

尽管水资源监控能力取得长足进展，网络等水利信息基础设施建设能力逐步提高，但是与国内外以及最严格的水资源管理制度相比，差距仍相对明显，实时监控能力差距主要表现在以下几方面：

1)开发利用各监测环节不符合管理标准。

2)信息数据量大，共享程度低。

3)技术标准滞后，与新开发的建设平台无法实现完美连通。

4)系统实际工程应用覆盖面小。

因此，鉴于水资源监控能力存在的诸多问题以及在发展过程中存在的较大差距，亟需对本区域内的水资源监控能力建设进行深入研究，对其可行性研究进行验证，并结合国家相关的政策方针大力发展水资源监控建设，为全省水资源的建设发展和经济的腾飞奠定坚实的基础[3]。

2　项目建设内容

辽宁省水资源监控能力建设项目的建设任务主要包括建立统一的项目管理体制机制，制定统一的项目技术标准和业务规范，建设取用水国控监测点、水功能区省考核监测点两大监控体系和省级水资源监控管理信息平台[4]。

3　功能和性能需求分析

3.1系统功能需求分析

1)信息支撑。信息是管理的基础，水资源科学管理需要及时全面的水资源信息支撑。水资源信息包括天然水循环和社会水循环两大类，天然水循环信息的获取主要依托于水文观测；社会水循环即水资源开发利用循环，也叫人工侧枝水循环，社会水循环信息的获取以往大都利用统计方法得到，存在人为随意性比较大的问题。社会水循环信息的获取是水资源监控能力建设项目建设的重点，也是基础支撑。由于辽宁省水资源供需矛盾，各用水户之间争水、抢水以及非计划用水现象时有发生，实时掌握各取用水户的取水、退水以及排水情况，对履行国家赋予水行政主管部门的用水监督职责意义重大。为全面掌握各市县取用水情况，应加强取水、退水、排水信息采集系统建设。20世纪80年代以来，随着经济社会的发展，河流水污染呈增加趋势，威胁供水安全，水资源管理对水质信息有愈来愈高的要求。目前水质监测设备远远不能满足水资源保护对水质信息的要求，需要对城市集中供水水源地、水功能区、入河排污口等加强水质信息的采集。随着水资源管理信息的增加，对信息进行高效管理和存储显得非常迫切。为此，需要建立必要的数据库，并配备存储设施[5]。

2)业务管理。为加强对水资源这种关系国计民生的稀缺资源管理。实行最严格的水资源管理制度，划定水资源管理的红线并严格执法监督。通过对业务管理数据及流程的信息化可以极大的推进最严格的水资源管理制度的有效执行，对水资源进行合理开发、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护[6]。

3)应急反应。辽宁省大部分城市市民的饮用水水源是主要江河、湖泊、水库，而一些主要江河湖泊水库被污染的程度十分严重。为确保人民群众的饮水安全，必须建立反应敏捷、启动及时的应急机制。在居民饮用水水源主要依靠主要江河湖泊水库的基础上，必须要有完善的监测设备，一方面要经常性观测主要江河、湖泊、水库的水质变化，随时能够启动运行的应急响应机制。另一方面，一旦发生问题，要能够基本做到在最短的时间内掌握灾情信息，以应对重大突发性水污染事件的有效机制，显著提升应对重大突发性水污染事件的能力。出现或即将出现水资源突发事件时，加强现场督查非常重要。现场督查同样需要全面的信息支持，而且时效性更强。为此，需要有便携式测流设备、视频采集和移动通信设备，增强现场信息采集和与水资源监控中心信息交互能力。针对水污染突发事件频发的实际，除加强固定站点监测外，迫切需要增强移动监测能力[7]。

4)决策支持。合理配置、优化调度宝贵的水资源，对国民经济可持续发展至关重要。由于水资源调配需要科学高效的决策支持手段，水资源配置主要包括流域及区域的水资源配置、行业之间的配置以及单项工程的水资源配置等；水资源调度包括大江大河干流综合调度、大江大河干流减污调度、大江大河航运调度、大江大河尾闾压咸补淡调度、大江大河跨流域应急调水、中小河流及大江大河支流调度、内陆河调度等综合调度和专项调度。为增强水资源调配的科学性和前瞻性，实时掌握来水和用水动态非常必要。为适应水资源调配需要，增强水资源配置合理性，有必要开发中长期径流预报、短期径流滚动预报，以及用水分析、需水预测等模型，满足来水和用水动态的分析预估。水资源调配方案的制定需要一套科学高效的工具，解决方案的模拟和比选，保证其科学性和精细化。为此，需要开发水库调度、河道径流演进、河段配水、调度仿真等模型，并对相关模型进行有机集成。为科学分析水污染扩散和输移，及时提出科学的应对方案，需要开发水质预警预报模型。为降低水污染影响程度，加大水库泄流和控制引水是一种有效措施，因此需要开发水量水质联合调配模型。

3.2系统性能需求分析

3.2.1性能要求

辽宁省水资源管理系统要求系统在运行效率、业务分析处理精度以及系统可靠性和安全性等方面应具有大型信息化系统的常规性能要求。

1)系统稳定性。要求系统软硬件整体及其功能模块具有稳定性，在各种情况下不会出现死机现象，更不能出现系统崩溃现象。

2)系统可靠性。要求系统数据维护、查询、分析、计算的正确性和准确性。

3)容错和自适应性能。对使用人员操作过程中出现的局部错序或可能导致信息丢失的操作能推理纠正或给予正确的操作提示。对于关联信息采用自动套接方式按使用频度为用户预置缺省值。

4)易于维护性。要求系统的数据、业务以及涉及电子地图的维护方便、快捷。

5)安全性。要求保障系统数据安全、不易被侵入、干扰、窃取信息或破坏。

6)可扩展性。要求系统从规模上、功能上易于扩展和升级，应制定可行的解决方案，预留相应的接口。

7)数据精确度。在数据处理过程中，系统对地形数据、模型运算等的精度有一定要求，如地形数据在采集过程中的精度，模型输入、输出数据精度等。

8)时间特性。水资源管理系统采用高效合理的方法和算法，以提高系统运行效率。

9)适应性。系统在接口以及开发计划等发生变化时，应具有的适应能力。

3.2.2系统运行需求

1)用户界面。系统建设要做到界面清晰，接口标准统一，连接畅通，使系统既有完整性，又有灵活性，以便于最终实现有效集成[8]。完全遵照GUI(图形用户界面)的标准，用户只要了解实际工作的工作流程和操作系统的使用方法，无需经过复杂的操作培训即可很方便地使用。

2)菜单格式、快捷键等要充分考虑用户习惯，做到方便易用。

3.2.3软件接口

系统应在具有实用性、可靠性的前提下，并具有先进性和开放性。

除此之外，水资源数据管理平台建设还需要实现与其他水利系统的集成，并结合水资源管理需求，能够从其他水利信息化系统中提取相应专业数据，为水资源管理服务。

3.2.4安全需求

系统安全设计的目标是保证系统运行的安全，并在系统遇到故障时(包括硬件损坏和软件系统崩溃等)，能够有效的避免信息丢失和破坏，并尽快恢复系统的正常运行。系统安全体现在以下几个方面：①系统的物理安全防护；②网络设施的安全防护；③数据安全的防护；④系统与资源的访问控制与认证；⑤安全管理制度。物理安全包括电源供给、传输介质、物理路由、通信手段、电磁干扰屏蔽、避雷方式等安全保护措施。

网络安全体现在以下几个主要方面：数据传输的安全、网络设备的安全、网络业务的安全、用户网络的安全、网络管理系统的安全和病毒防护。数据安全包括数据传输、存储、访问、处理的安全，数据的灾难备份。系统与资源的访问控制与认证包括公网与专网之间的隔离与交换，资源的访问控制等防护措施。安全管理包括关键设备的管理、人员管理、机房管理等安全管理制度[9]。

4　结　论

通过辽宁省水资源监控能力项目建设，实现了以法律为保障、以重点落实为先导、以管理制度为依据、以实践发展为方向的基本格局，通过国家提供重要支持，省内引进先进的科学技术，地方严格依据技术标准等方式方法，为强化水资源管理制度提供技术支撑和有力保障。通过对水资源监控项目建设的系统功能需求和性能需求分析，水资源监控能力项目的实施将会建立健全和逐步完善水资源监控体系，为全面实行最严格水资源管理制度、缩短与国内外在该项目建设的差距提供有力保证。

[1]姜广田，邓程林.辽宁省城市饮用水水源地安全评价研究[J].水利技术监督，2008(02)：24-26.

[2]才庆欣.南票区水资源状况及开发利用分析[J].水利规划与设计，2014(09)：27-29.

[4]刘宏伟，刘旭，姚鹏举.吉林市水资源供需平衡途径探讨[J].中国水能及电气化，2010(10)：45-48.

[5]张永久.绥中县水资源开发利用分析及评价[J].水利发展研究，2014(09)：97-100.

[6]单丽，王宇丽.辽宁省地下水水质现状变化趋势[J].东北水利水电，2008(03)：68-70.

[7]全永威.现代水资源管理理念科学探究[J].水利建设与管理，2014(05)：81-83.

[8]狄旭东.辽宁朝阳市经济社会发展与水资源配置研究[J].水利规划与设计，2011(05)：1-2+49.

[9]高素丽.辽阳市水资源开发利用和管理保护对策[J].水土保持应用技术，2011(04)：45-47.

1007-7596(2016)07-0051-03

2016-07-28

孙秉旭(1973-)，男，辽宁开原人，工程师，研究方向为水文水资源管理等。

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