水资源应急管理系统建设思路研究

马 辉

（水利部水文局（水利信息中心），北京 100053）

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水资源应急管理系统建设思路研究

马 辉

（水利部水文局（水利信息中心），北京 100053）

基于国家水资源监控管理能力建设对突发水资源灾害事件的管理目标，结合现代计算机技术，开展水资源突发事件业务研究，进行水资源应急管理业务系统设计与开发，梳理形成一套具有一定通用性的水资源应急管理基本业务流程，并研发形成一个水资源应急管理系统软件。实例模拟处置应用表明，本研究成果具备复杂环境下水资源应急处置信息的组织与分析能力，基本适用于水资源应急管理。

水资源；突发事件；应急管理；信息系统

目前，在全球气候变化的影响下，中国水灾害问题已成为危害公共安全的重大问题，因而水资源应急管理决策支持系统建设也成为我国水灾害应急管理迫切需要解决的几个关键问题之一[1]。2011 年，国家水资源监控能力建设项目提出了建设包括部署在中央、流域和省三级的 40 个水资源监控管理信息平台，其中“对重大的突发事件进行应急反应和决策支持”[2]可最大程度地保障供水安全的需求。研究实现水资源应急管理系统的开发，对于最大可能地有效组织协调可利用的一切资源，保护人民生命安全，降低社会经济损失，并最终保障最严格水资源管理制度的实施具有重要意义。

1 水资源应急管理业务流程

1.1 应急管理对象及内容

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[2]。

水资源应急管理的对象是与水资源相关的突发事件，具体包括重大水污染事件、工程事故、自然及人为灾害事件等[3]。突发事件的基本特征是突发性和紧急性、高度不确定性、巨大的破坏性和危害性、延伸性或连锁性，以及信息不完全性。

水资源应急管理系统可结合计算机技术在信息组织的系统性、分析的快捷性及展示的可视性，有效集成水资源管理各方面资源，通过人机交互，对水资源突发事件的原因、过程及后果进行分析，对突发事件进行有效预警、控制和处置，具备有效应急管理所应具备的反应快速、应对有效、组织协调等基本特性，并适应事件的动态变化。

1.2 应急管理业务流程

水资源应急管理的对象包含不同的情况，具有多种可能，内涵较广。考虑到水资源应急管理中的不同可能，其业务流程和处置措施既具有个性，也具有共性，因此，本研究基于水资源应急管理中最为常见的突发水污染事件的应急管理，梳理一套相对通用的水资源应急管理业务流程和处置建议。水资源应急管理基本业务流程如图 1 所示。

业务流程各个主要环节描述如下：

1）信息监测预警。水资源应急管理系统结合水质监测，建立水资源突发事件预警阈值机制，开展水资源信息实时预测预警，构建应急监测预警体系。

2）突发事件识别。水资源应急管理系统提供以下 3 种水资源突发事件识别方法：a. 系统自动识别，主要针对水资源监控体系覆盖的控制断面；b.通过移动终端进行人工上报，充分利用应急管理组织体系中的基层力量；c. 结合舆情分析进行事件识别，通过信息挖掘及时发现灾情。全方位的突发事件识别体系的构建为每个水资源突发事件都能及时得到发现提供保障。

图1 水资源应急管理基本业务流程图

3）先期处置。突发事件发生后，事发地的应急处置组织在信息报告的同时，要根据职责和规定的权限启动相关应急预案，及时、有效地进行处置，控制事态。先期处置信息的记录，可作为后续处置的依据。

4）信息报告。突发事件发生后，应结合事件的等级及相应报告时限要求，通报相关地区和部门。应急处置过程中，要及时续报相关情况。水资源应急管理系统结合数据流，实现突发事件的信息报告，使灾害信息能够在纵向多层级、横向多部门之间进行交叉沟通和信息共享。

5）影响分析。“情报分析”是决策过程的重要环节和起点[4]。灾害事件影响的“易受体”具有复杂性的特点，即灾害发生对周边人和物的损害方式和程度的不确定性。水资源应急管理系统结合 GIS 分析工具，提供水文学和水力学模型接口，对水资源突发事件的不利影响进行定性或定量分析，辅助判断突发事件的等级。由于作为应急管理对象的各类人为或自然引发的灾难事件的复杂性，具体表现在灾害事件发生的时间、地点、类型和危害程度具有高的不确定性，因此影响分析工具应具有一定的通用性，相应功能模块具有开放性、兼容性。

6）应急会商。应急会商的目标是做出有针对性的水资源突发事件应急处置决策。结合突发事件内容、等级及应急预案库内容，可实现应急预案匹配。由于应急预案的编制难于考虑各种实际情况，更多是从定性的层面进行规定的，无法应对量化的问题，因此对于实际突发事件的处置，需要结合实际情况开展应急处置方案的定制，这样可体现处置方案定制和应急预案的差别，提高处置方案的可操作性。此外，实际灾害的复杂性不仅需要多个部门的协同，还会因“部门利益”存在一定的冲突，因此系统需要满足不同处置方案对比分析功能，并通过会商得出最终的应急处置方案，指导突发事件的应急处置，并协调多部门利益。水资源应急管理系统提供场景式的应急会商环境，并具备实时分析、会议记录等功能。

7）应急处置。应急处置是指各类应急人员按照应急处置方案，在什么样的环境下，用什么样的物资，按照什么样的方式，去完成什么样任务的流程和步骤，具体到水资源突发事件处置，是一个比水资源应急调度更广的概念。水资源应急管理系统可向相关应急处置人员发送应急指令，并提供应急处置的方法指导，同时可对应急处置过程进行监控，对应急处置方案的效果进行反馈、调整。

8）分析评价。从行政管理和技术评定角度对应急处置方案的实施情况进行评价，分析总结经验教训，水资源应急管理系统主要实现定性的分析评价。

9）信息发布。突发事件的信息发布应及时、准确、客观、全面，水资源应急管理系统支持信息发布及展示。

应急数据库、知识库、模型库共同构成了水资源突发事件应急管理的数据展示和知识应用及信息分析的基础，可在具体的水资源应急管理系统研发中予以补充完善。

1.3 应急管理协同

由于水资源应急管理还涉及到环保、市政、民政、消防、部队等多部门，因此，在水资源应急管理系统建设的同时，应重点做好以下几方面的协调、共享和协同：

1）协助政府部门将水资源应急管理的业务流程固化下来，并进一步完善、提升，形成相匹配的应急预案。这样既有利于水资源应急管理系统业务流程梳理、功能模块设置等的不断优化，又有利于相关部门进一步明确其在水资源应急管理不同工作环节中的职责，并有效享用系统软件对水资源突发事件处置所提供的红利。

2）在应急处置的事前环节，充分实现与环保部门的水质监测数据、各业务部门的门户网站的信息共享，丰富数据源，提高水资源突发事件识别的及时性和准确性。

3）在应急处置的事中环节，充分获取各部门应急预案及处置物资，为应急处置预案的制定提供准确参考；全面收集各部门参与应急处置人员的信息，确保应急会商信息推送准确定位，同时确保应急处置措施的落实责任到人。

4）在应急处置的事后环节，从水利行业管理的角度对事件的处置效果提出专业总结意见，为后续相关事件的处置提供技术参考；同时从行政管理的角度给出总结建议，提供给当地人民政府参考。

2 水资源应急管理系统设计

系统设计是架起需求和实现的桥梁[5]，一个良好的设计成果是系统成功实施的重要保障。水资源应急管理系统总体架构图如图 2 所示。

图2 水资源应急管理系统总体架构图

水资源应急管理系统总体架构遵循国家水资源监控管理信息平台架构的顶层设计，可实现与水资源监控管理其它业务系统的兼容，包括 6 个层面和2 个保障体系，其中采集传输层、计算机网络层、应用支撑层，以及标准规范和信息安全体系采用项目总集建设成果，数据资源层、业务应用层和应用交互层是本系统建设的重点。

1）数据资源层。决策的基础是数据[6]。水资源应急管理系统涉及的主要数据类别及设计策略如下：水位、流量、水质等监测信息，引用监测库设计成果；水资源突发事件影响对象的基础和空间信息，引用基础库和空间库设计成果；水资源突发事件预案，引用业务库设计成果；现场图片信息、应急知识库，引用多媒体库设计成果；应急事件基本信息，引用扩展库表；应急物资数据，引用扩展库表；应急分析模型，引用扩展库表。

2）业务应用层。业务功能模块是系统建设的重点。应急信息服务，重点包括信息监测预警、突发事件识别、事件定级、信息报告、影响分析和事件解除等功能；应急会商，重点包括会商创建、准备、预案构建、演示、会议记录等功能；应急处置，重点包括信息推送、处置过程监督及进度维护等功能；应急知识库，重点包括应急预案管理、常见污染化学品名录信息、应急物资管理、应急专家名录、历史应急事件、潜在污染源分布、重要饮用水源地分布等模块；此外还包括应急处置后评估、配置管理等功能模块。

3）应用交互层。通过内网和外网门户分别实现水资源应急管理信息与管理专业人员和社会公众的交互。内网门户主要实现水资源突发事件展示、应急会商会议通知及知识库等功能；外网门户主要实现水资源突发事件应急知识的展示功能，重点是常见污染化学品名录信息和历史应急事件。

浙江嘉兴有位姓郁的，以举人身份担任绩溪县令，是海瑞的属下。此人因为年事已高加之大腹便便，俯身抬身相当困难，因此，进见上司的时候唯独他一个人动作十分舒缓，腰板、脖子也是硬硬的。海瑞大喜过望，以为此人乃是朝廷里第一个刚正而能不为威武所屈的官员，并因此上疏向朝廷推荐了他，而对他的管理能力以及资历等均没有过问。

水资源应急管理系统采用面向服务的基础架构，应用软件采用 B/S 架构，采用 java EE 开发框架，应用系统与数据共享服务平台在统一的架构下开发；采用 XML 数据总线技术、MVC 设计模式和 SOA 框架，将各种服务包装为高内聚、低耦合的模块。

3 水资源应急管理系统关键技术分析

3.1 标准规范应用

为确保项目建设的规范性和一致性，国家水资源监控能力建设项目先期开展了一系列标准规范的建设。水资源应急管理系统建设在标准规范方面的应用主要体现在以下几方面：

1）能够基于项目建设的软硬件资源进行部署工作，包括服务器，以及数据库和空间数据 2 个管理系统。

2）系统研发充分利用项目采购的中间件，减少程序设计的复杂性，提高功能模块的可移植性，确保系统的高可用性，实现负载均衡，消除信息孤岛，推动无边界信息流。

3）系统数据库表设计充分利用已有设计成果，减少设计工作量，提高成果的规范性，加强与其它业务应用系统的业务协同。

4）系统地图服务采用国家统一的“一张图”服务，确保空间数据的规范性、准确性和一致性。

3.2 模型应用

系统模型库中的模型主要包括以下几类：

2）应急评估模型。结合水资源突发事件的影响分析及等级标准，实现水资源突发事件影响等级的评估。

3）污染扩散模型。预留水质污染扩散模型的接口，实现水质污染影响的精准分析，提高水资源突发事件应急评估的精度。

4）水量调度、物资调配模型。预留模型接口，实现水资源突发事件从水量调度和物资调配等方面开展应急处置的方案制定及决策。

3.3 功能与界面设计

水资源应急管理系统在功能与界面设计方面有以下特点：

1）功能组织的流程化。以水资源突发事件的识别、报告、影响分析、预案构建、会商决策、应急处置和总结评价为主线，将系统的主要功能模块贯穿起来，成为一个整体。

2）界面设计的扁平化。水资源应急管理系统界面去掉冗余的装饰效果，去掉多余的透视、纹理、渐变等能做出 3D 效果的元素，让“信息”本身作为核心被凸显出来，同时简化交互设计，注重简约风格，让用户的关注点能够一直保持在主要业务节点上，总体上满足水资源应急管理在专业性、复杂性和时效性等方面的需求。

3.4 先进技术应用

主要包括以下 3 类技术：

1）GIS 和遥测技术。利用 GIS 和遥测技术，实现水资源突发事件监测、影响范围等动态信息的获取。

2）移动互联技术。利用移动互联技术，实现水资源突发事件现场影像资料、应急处置指令和处理技术等信息的获取，上传，推送及显示。

3）大数据分析技术。利用大数据分析技术，实现水资源突发事件严重程度和影响范围的预判。

这些技术的应用，大大提高了信息处理的科学性、便捷性和可靠性。

4 水资源应急管理系统案例应用

水资源应急管理系统以 2012 年 12 月 31 日发生于山西省长治市的苯胺泄漏事故为例，开展突发水污染事件的应急处置模拟应用。结合功能应用，水资源应急管理分析系统能够在该事件处置中发挥以下作用：

1）快速识别水资源应急事件，保证上级部门及时掌握信息。水资源应急管理系统结合水资源突发事件识别体系，可快速爬取到网络上关于“12·31”山西苯胺泄漏事故的早期报道，自动构建突发水污染事件，事件信息结合相关法规规定预设的信息上报流程，可快速到达国务院、本省省政府，以及相关省份的省、市政府，避免信息沟通不畅及相关应急措施采取不及时的情况。

2）多方式事件信息展示，全方位展现事件信息及发展动态。例如，结合报表，对事故进展过程中的重要事项进行列表展示；结合空间定位功能，对事件发生地点及初步影响的区域进行空间展示；结合空间标绘功能，对影响区域重要节点（包括事故发生地，浊漳河河道、红旗渠渠首，岳城水库库区，下游邻省地市邯郸、安阳等）的影响及处置情况等进行标绘展示。全方位信息展现功能方便用户全面掌握事件基本信息和当前状态，为下一步措施的采取提供信息支持。

3）多种分析技术综合应用，辅助分析事件发展趋势。水资源应急管理系统结合数据分析、水质模型及空间分析功能，及时获取应急水质监测信息，分析污染物质传播规律，分析污染事件在不同时期对包括水源地、自来水厂、取用水户等的可能影响范围，辅助用户对事件发展态势做出准确判断，确定事件的严重等级，协调相关资源，采取相应措施。

4）多种基础信息综合分析，为事件处置提供决策支持。例如提供安阳市城区饮用水第 1，2，3，4 水厂的水源地为地下水水源地，不受本次苯胺泄漏事故影响；第 5 水厂使用岳城水库供水，在切断岳城水库水源时，第 5 水厂蓄水口水样各项指标正常，未出现超标现象，从而辅助做出安阳市市区内饮用水安全的判断，并通过移动平台及时告知群众，避免造成用水恐慌。又如，结合化学品名录信息，给出采用活性炭吸附处理泄漏苯胺的应急处置建议，确保相关应急处置措施正确，避免事件影响范围的进一步扩散。

5）事件的事后总结分析，为相关水资源业务处置提供经验和决策依据。例如通过对漳河流域水系空间拓扑关系及区域水功能区的分析，提出在红旗渠、岳城和东武仕水库建设水质在线监测系统的建议。

5 结语

本研究在遵循国家顶层设计和标准规范设计的基础上，结合我国水资源应急管理实际，构建了具有一定通用性的水资源应急管理基本业务流程；采用成熟且具有一定前瞻性的研发技术，应用流程化的功能组织方式和扁平化界面设计风格，结合 GIS、遥测、移动互联等技术应用和专业模型分析，研发形成了一个具备复杂环境信息组织与分析能力的水资源应急管理系统软件；结合山西苯胺泄漏事故案例进行了模拟处置应用，从理论上和实践上为我国水资源应急管理系统的建设思路提供了指导。水资源突发事件的状态是瞬息万变的，实现多级系统间互相联动是未来水资源突发事件处理的发展方向。

[1] 刘高峰，王慧敏，佟金萍. 水灾害事件应急管理研究述评[J]. 黄河水文，2012，34 (6): 26-29.

[2] 王宁，王延章. 应急管理系及其业务流程研究[J]. 公共管理学报，2007，4 (2): 94-98.

[3] 水利部水利信息中心，中国水利水电科学研究院. 国家水资源监控能力建设项目实施方案（2012—2014 年）[R].北京：中华人民共和国水利部，2010.

[4] Scott Plous. 决策与判断[M]. 施俊琦，王星，译. 北京：人民邮电出版社，2004: 5-6.

[5] 郭宁，杨一平. 实用软件工程教程[M]. 北京：人民邮电出版社，2006: 100-200.

[6] 秦军昌，王刊良. 应急管理中的决策支持系统研究[J]. 情报杂志，2008 (12): 37-39.

Study on Construction Idea about Emergency Management System for the Water Resources

MA Hui
(Water Information Center, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China)

Based on the national water resources monitoring and management ability construction management objectives of water resources sudden disaster events, combined with modern computer technology, the research of water resources emergency services is carried out. And the emergency management system of water resources is designed and developed. It combs the basic business of emergency management of water resources and development process of the certain universality, forms the water resource emergency management system software. Examples of simulation and disposal applications show that the results of this study have the ability to organize and analyze the information of emergency disposal of water resources in complex environment, and it is suitable for emergency management of water resources.

water resources; sudden event; emergency management; information system

TV213

A

1674-9405(2016)05-0045-06

10.19364/j.1674-9405.2016.05.007

2016-08-09

马 辉（1974-），男，山西芮城人，高级工程师，主要从事水文水资源与水利信息化研究。