水資源監控能力項目系統功能和性能需求分析

孫秉旭

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

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水資源監控能力項目系統功能和性能需求分析

孫秉旭

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

遼寧省經濟的迅速發展對水資源管理和開發應用提出了更高的要求。針對遼寧省內水資源管理水平低，監控能力建設欠缺，相關體制、機制以及法律不健全的問題，亟須加強對水質監測、用水量監控、管理制度落實等項目建設。文章對水資源監控能力建設項目的系統功能需求和系統性能需求進行了分析，通過分析得出了水資源監控能力建設在系統功能需求和系統性能需求建設具有可行性，也是十分必要的。

項目建設；監控能力；水資源；需求分析；遼寧省

1　水資源監控能力現狀

進入21世紀后，中國的信息化節奏迅速提升，遼寧省作為水利改革大省，在信息化進程方面取得了較大的提高，以“金水工程”為代表的水利信息化基礎設施建設的日臻完善[1]。但是，隨著遼寧省經濟的不斷發展，水資源監控能力建設盡管基礎條件良好，但是仍然存在較大的不足，與先進的水資源監控能力建設方面存在較大差距。

1.1水資源監控能力建設現狀

遼寧省正在打造以全省水利信息骨干網為主要建設平臺，引進實時數據傳輸技術、高精度傳感器技術、信息管理、數據庫技術及決策支持技術等先進技術，進行全省取水量實時監測，并達到7.5億m3。截止到2015年9月為止，遼寧省已經形成了“1點集中，13點輻射式發展”，即1個省中心主導發展，13個市中心輻射式發展的局面，實時監測280家取水戶，650個監測站，1568個取水井。監控對象包含省市縣的工業用水大戶以及各市縣的自來水公司等[2]。

1.2存在的主要問題和差距

盡管水資源監控能力取得長足進展，網絡等水利信息基礎設施建設能力逐步提高，但是與國內外以及最嚴格的水資源管理制度相比，差距仍相對明顯，實時監控能力差距主要表現在以下幾方面：

1)開發利用各監測環節不符合管理標準。

2)信息數據量大，共享程度低。

3)技術標準滯后，與新開發的建設平臺無法實現完美連通。

4)系統實際工程應用覆蓋面小。

因此，鑒于水資源監控能力存在的諸多問題以及在發展過程中存在的較大差距，亟需對本區域內的水資源監控能力建設進行深入研究，對其可行性研究進行驗證，并結合國家相關的政策方針大力發展水資源監控建設，為全省水資源的建設發展和經濟的騰飛奠定堅實的基礎[3]。

2　項目建設內容

遼寧省水資源監控能力建設項目的建設任務主要包括建立統一的項目管理體制機制，制定統一的項目技術標準和業務規范，建設取用水國控監測點、水功能區省考核監測點兩大監控體系和省級水資源監控管理信息平臺[4]。

3　功能和性能需求分析

3.1系統功能需求分析

1)信息支撐。信息是管理的基礎，水資源科學管理需要及時全面的水資源信息支撐。水資源信息包括天然水循環和社會水循環兩大類，天然水循環信息的獲取主要依托于水文觀測；社會水循環即水資源開發利用循環，也叫人工側枝水循環，社會水循環信息的獲取以往大都利用統計方法得到，存在人為隨意性比較大的問題。社會水循環信息的獲取是水資源監控能力建設項目建設的重點，也是基礎支撐。由于遼寧省水資源供需矛盾，各用水戶之間爭水、搶水以及非計劃用水現象時有發生，實時掌握各取用水戶的取水、退水以及排水情況，對履行國家賦予水行政主管部門的用水監督職責意義重大。為全面掌握各市縣取用水情況，應加強取水、退水、排水信息采集系統建設。20世紀80年代以來，隨著經濟社會的發展，河流水污染呈增加趨勢，威脅供水安全，水資源管理對水質信息有愈來愈高的要求。目前水質監測設備遠遠不能滿足水資源保護對水質信息的要求，需要對城市集中供水水源地、水功能區、入河排污口等加強水質信息的采集。隨著水資源管理信息的增加，對信息進行高效管理和存儲顯得非常迫切。為此，需要建立必要的數據庫，并配備存儲設施[5]。

2)業務管理。為加強對水資源這種關系國計民生的稀缺資源管理。實行最嚴格的水資源管理制度，劃定水資源管理的紅線并嚴格執法監督。通過對業務管理數據及流程的信息化可以極大的推進最嚴格的水資源管理制度的有效執行，對水資源進行合理開發、綜合治理、優化配置、全面節約、有效保護[6]。

3)應急反應。遼寧省大部分城市市民的飲用水水源是主要江河、湖泊、水庫，而一些主要江河湖泊水庫被污染的程度十分嚴重。為確保人民群眾的飲水安全，必須建立反應敏捷、啟動及時的應急機制。在居民飲用水水源主要依靠主要江河湖泊水庫的基礎上，必須要有完善的監測設備，一方面要經常性觀測主要江河、湖泊、水庫的水質變化，隨時能夠啟動運行的應急響應機制。另一方面，一旦發生問題，要能夠基本做到在最短的時間內掌握災情信息，以應對重大突發性水污染事件的有效機制，顯著提升應對重大突發性水污染事件的能力。出現或即將出現水資源突發事件時，加強現場督查非常重要。現場督查同樣需要全面的信息支持，而且時效性更強。為此，需要有便攜式測流設備、視頻采集和移動通信設備，增強現場信息采集和與水資源監控中心信息交互能力。針對水污染突發事件頻發的實際，除加強固定站點監測外，迫切需要增強移動監測能力[7]。

4)決策支持。合理配置、優化調度寶貴的水資源，對國民經濟可持續發展至關重要。由于水資源調配需要科學高效的決策支持手段，水資源配置主要包括流域及區域的水資源配置、行業之間的配置以及單項工程的水資源配置等；水資源調度包括大江大河干流綜合調度、大江大河干流減污調度、大江大河航運調度、大江大河尾閭壓咸補淡調度、大江大河跨流域應急調水、中小河流及大江大河支流調度、內陸河調度等綜合調度和專項調度。為增強水資源調配的科學性和前瞻性，實時掌握來水和用水動態非常必要。為適應水資源調配需要，增強水資源配置合理性，有必要開發中長期徑流預報、短期徑流滾動預報，以及用水分析、需水預測等模型，滿足來水和用水動態的分析預估。水資源調配方案的制定需要一套科學高效的工具，解決方案的模擬和比選，保證其科學性和精細化。為此，需要開發水庫調度、河道徑流演進、河段配水、調度仿真等模型，并對相關模型進行有機集成。為科學分析水污染擴散和輸移，及時提出科學的應對方案，需要開發水質預警預報模型。為降低水污染影響程度，加大水庫泄流和控制引水是一種有效措施，因此需要開發水量水質聯合調配模型。

3.2系統性能需求分析

3.2.1性能要求

遼寧省水資源管理系統要求系統在運行效率、業務分析處理精度以及系統可靠性和安全性等方面應具有大型信息化系統的常規性能要求。

1)系統穩定性。要求系統軟硬件整體及其功能模塊具有穩定性，在各種情況下不會出現死機現象，更不能出現系統崩潰現象。

2)系統可靠性。要求系統數據維護、查詢、分析、計算的正確性和準確性。

3)容錯和自適應性能。對使用人員操作過程中出現的局部錯序或可能導致信息丟失的操作能推理糾正或給予正確的操作提示。對于關聯信息采用自動套接方式按使用頻度為用戶預置缺省值。

4)易于維護性。要求系統的數據、業務以及涉及電子地圖的維護方便、快捷。

5)安全性。要求保障系統數據安全、不易被侵入、干擾、竊取信息或破壞。

6)可擴展性。要求系統從規模上、功能上易于擴展和升級，應制定可行的解決方案，預留相應的接口。

7)數據精確度。在數據處理過程中，系統對地形數據、模型運算等的精度有一定要求，如地形數據在采集過程中的精度，模型輸入、輸出數據精度等。

8)時間特性。水資源管理系統采用高效合理的方法和算法，以提高系統運行效率。

9)適應性。系統在接口以及開發計劃等發生變化時，應具有的適應能力。

3.2.2系統運行需求

1)用戶界面。系統建設要做到界面清晰，接口標準統一，連接暢通，使系統既有完整性，又有靈活性，以便于最終實現有效集成[8]。完全遵照GUI(圖形用戶界面)的標準，用戶只要了解實際工作的工作流程和操作系統的使用方法，無需經過復雜的操作培訓即可很方便地使用。

2)菜單格式、快捷鍵等要充分考慮用戶習慣，做到方便易用。

3.2.3軟件接口

系統應在具有實用性、可靠性的前提下，并具有先進性和開放性。

除此之外，水資源數據管理平臺建設還需要實現與其他水利系統的集成，并結合水資源管理需求，能夠從其他水利信息化系統中提取相應專業數據，為水資源管理服務。

3.2.4安全需求

系統安全設計的目標是保證系統運行的安全，并在系統遇到故障時(包括硬件損壞和軟件系統崩潰等)，能夠有效的避免信息丟失和破壞，并盡快恢復系統的正常運行。系統安全體現在以下幾個方面：①系統的物理安全防護；②網絡設施的安全防護；③數據安全的防護；④系統與資源的訪問控制與認證；⑤安全管理制度。物理安全包括電源供給、傳輸介質、物理路由、通信手段、電磁干擾屏蔽、避雷方式等安全保護措施。

網絡安全體現在以下幾個主要方面：數據傳輸的安全、網絡設備的安全、網絡業務的安全、用戶網絡的安全、網絡管理系統的安全和病毒防護。數據安全包括數據傳輸、存儲、訪問、處理的安全，數據的災難備份。系統與資源的訪問控制與認證包括公網與專網之間的隔離與交換，資源的訪問控制等防護措施。安全管理包括關鍵設備的管理、人員管理、機房管理等安全管理制度[9]。

4　結　論

通過遼寧省水資源監控能力項目建設，實現了以法律為保障、以重點落實為先導、以管理制度為依據、以實踐發展為方向的基本格局，通過國家提供重要支持，省內引進先進的科學技術，地方嚴格依據技術標準等方式方法，為強化水資源管理制度提供技術支撐和有力保障。通過對水資源監控項目建設的系統功能需求和性能需求分析，水資源監控能力項目的實施將會建立健全和逐步完善水資源監控體系，為全面實行最嚴格水資源管理制度、縮短與國內外在該項目建設的差距提供有力保證。

[1]姜廣田，鄧程林.遼寧省城市飲用水水源地安全評價研究[J].水利技術監督，2008(02)：24-26.

[2]才慶欣.南票區水資源狀況及開發利用分析[J].水利規劃與設計，2014(09)：27-29.

[4]劉宏偉，劉旭，姚鵬舉.吉林市水資源供需平衡途徑探討[J].中國水能及電氣化，2010(10)：45-48.

[5]張永久.綏中縣水資源開發利用分析及評價[J].水利發展研究，2014(09)：97-100.

[6]單麗，王宇麗.遼寧省地下水水質現狀變化趨勢[J].東北水利水電，2008(03)：68-70.

[7]全永威.現代水資源管理理念科學探究[J].水利建設與管理，2014(05)：81-83.

[8]狄旭東.遼寧朝陽市經濟社會發展與水資源配置研究[J].水利規劃與設計，2011(05)：1-2+49.

[9]高素麗.遼陽市水資源開發利用和管理保護對策[J].水土保持應用技術，2011(04)：45-47.

1007-7596(2016)07-0051-03

2016-07-28

孫秉旭(1973-)，男，遼寧開原人，工程師，研究方向為水文水資源管理等。

TV213.4

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