水利信息化在水生態恢復評價中的應用研究

(遼寧江河水利水電新技術設計研究院，遼寧 沈陽 110000)

水利信息化在水生態恢復評價中的應用研究

王竹高峰

(遼寧江河水利水電新技術設計研究院，遼寧 沈陽 110000)

水生態恢復評價作為生態恢復工程的重要環節，對其研究也成為生態恢復工程的焦點，對其指標選取與指標體系的構建也是水生態恢復評價的重點和難點。利用水利信息化領域中的新技術，為水生態恢復評價的開展奠定基礎，且從數據和資源等方面給予技術支持，使其能夠在最終評價時提高有效性和準確性。目前對已確定的評價指標項已能夠實時動態監測，而大數據技術的應用仍待繼續摸索，進一步提高其可用性。

水生態恢復；評價；水利；信息化

水生態系統作為生態系統中的一個重要組成部分，其健康穩定的存在對社會的發展有著至關重要的意義。而生態恢復評價作為生態恢復工程的重要步驟，對此的研究也成為生態恢復領域中的焦點[1]。在國家網信戰略與“互聯網+”等大數據發展趨勢下，水利信息化被廣泛關注，其應用范圍也越來越廣泛。將信息化應用于水生態恢復評價中，對高效、動態地進行生態恢復評價有著積極的影響。

1 水生態恢復評價指標的選取與指標體系構建

合理客觀地選取水生態評價指標，并科學建立評價指標體系一直是各國學者普遍關注的話題。由于水生態恢復評價是一個動態的過程，這就要求所選取的評價指標具有動態性，并且在選取的各項指標中保證其獨立性也是對評價結果準確性的必要前提，然而在目前研究中選取的指標卻存在動態性差、相關性強的問題[2- 3]。此外多角度地進行水生態恢復評價，有助于更加客觀全面地構建水生態恢復指標體系，例如水生態安全評價、水生態服務評價以及水生態健康評價等[4]。

《水生態文明城市建設評價導則》(SL/Z 738—2016)提出了25項評價指標，其中23項為全國通用指標，兩項根據不同地域的特點分別制定，每項指標根據評價結果劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5級，各項評價指標均需以監測統計資料或得到政府主管部門認可的公報、公文數據為依據，根據現狀或最近一個完整統計年度的狀況對各項指標進行評價和賦分。各項指標總分達到60分以上評為Ⅲ級，75分以上為Ⅱ級，90分以上為Ⅰ級。23項評價指標在體系上分為六大類，分別是水安全評價、水生態評價、水環境評價、水節約評價、水監管評價以及水文化評價。另兩項指標在區域劃分上也分為六類：東北地區、黃淮海地區、長江中下游地區、華南沿海地區、西南沿海地區以及西北地區。具體指標項見表1、表2。

表1 全國通用指標

表2 地域性指標

2 水利信息化及其主要任務

水利信息化是以水利工作為中心，整合水利信息化資源，優化水利信息化配置，深化水利信息資源開發利用共享，強化信息技術與水利業務深度融合，推進水治理體系和水治理能力現代化的一項工程性工作。

水利信息化的主要任務有：

a. 信息化資源梳理。對數據資源、業務應用、基礎設施、安全體系和支撐保障條件等進行梳理，掌握資源情況，另外優化水利信息化資源配置，統籌共建以及必要補充，科學規劃水利信息化資源體系。

b. 數據資源整合共享。通過面向對象水利數據模型，開展數據資源整合，實現數據資源目錄、基礎 數據、應用共享數據的集中統一管理服務。

c. 業務應用整合共享。采用面向服務的結構，構建統一的應用支撐平臺，完成業務功能的服務封裝，實現業務應用協同。

d. 基礎設施整合共享。按照“云平臺”理念，對機房、計算機、存儲和網絡的統一調度、管理以及服務，為用戶提供集約化的基礎實施服務。

e. 安全體系整合共享。按照“統一安全策略、統一安全管理、統一安全防護”的整合理念，構建高效統一的安全體系，提供安全服務。

f. 支撐保障條件完善。建立技術標準與管理辦法等相互適應的支撐保障環境，保障水利信息化資源整合共享的順利實施，形成信息化資源持續、穩定發展的良性循環。

3 信息化在水生態恢復評價中的應用

水利信息化近年來在水利行業的各個領域都發揮了積極的作用，通過各種建設項目的開展強化了信息化基礎設施建設，也豐富了信息源。但沒有專門針對生態恢復所建立的信息系統，現存比較相關的是全國水土保持監測網絡與信息系統。

在“十三五”規劃中，也將水生態環境保護信息化工程列為重點工程。規劃中指出，通過與共建部委間信息共享，基本將列入《全國重要江河湖泊水功能區劃》考核名錄的重要江河湖泊水功能區監測信息覆蓋率從原有的80%提高到85%；初步建成全國城市飲用水水源地水量、水質監測信息體系，從原來水利部門對142個全國重要城市地表水水源地對應的132個地市基礎上，實現建制市飲用水監測信息全覆蓋；初步建成滿足水利生態環境保護信息化工作的業務系統體系，逐步開展與有關部門之間的信息共享和業務協同，推動水利生態環境保護信息化工作從單一管理到系統管理、從粗放管理向精細化管理、從靜態管理向動態管理的轉變，為水利生態環境保護信息化工作提供堅實的技術支撐。

水利信息化的形式多種多樣，其中衛星遙感技術與水利大數據對于水生態恢復評價的動態性和正確性都有著積極的作用。

3.1 衛星遙感技術在水生態恢復評價中的應用

衛星遙感技術通過遙測感知，在地域上對水量、面積等可以精確并實時動態測算，獲取數據量大，對水生態評價中的數據要求從質和量上均有保障，且動態的監測對水生態恢復動態評價有著至關重要的意義。此外遙感技術的應用可繪制出衛星遙感圖片，以更直觀的形式描述監測結果，進而提升評價可信度。

a. 水源地水面面積監測和蓄水量估算。目前對全國湖泊和水庫水源地的水面進行動態監測，具備數據條件的利用新技術進行了蓄水量估算的實驗。

b. 水生態、水環境監測。對黃河三角洲地區進行生態監測，主要監測項目為黃河河口地區補水水面面積和植被覆蓋率[6]。對吉林石頭門等水庫水源地保護區實施監測，監測項目主要為保護區植被狀況、用地類型以及污染源監測。

c. 灌溉面積監測。目前以內蒙古河套灌溉區作為實驗區，應用遙感手段采用獲取前后時段土壤濕度的方法提取灌溉區實際灌溉面積，經進一步驗證后，可轉變以往單一通過人工估算報送灌溉面積的模式。

d. 生態調水監測。當進行生態調度補償時，可能會遇到淹灌區面積大、人造峰流速快的情況，此時難以實時監測洪峰位置和淹灌范圍。利用多源遙感的數據進行淹灌范圍的實時監測，可獲得更高精度的結果，為水庫合理調控蓄放水量提供參考。

3.2 水利大數據在生態恢復評價中的應用

水利大數據是一個全方位的龐大數據群，是一個天空地網觀測與數據采集體系，包括衛星觀測、空中觀測、地面觀測等，數據類型包括衛星遙感影像、降雨、流量、水位、氣象、土地利用等。大數據的應用就是要實現數據的最大價值，使多源數據共同為應用層服務，提升工作的效益和效率。典型大數據應用平臺結構如下圖所示。

典型大數據應用平臺結構圖

根據前文標準提出的各項數據進行水生態評價時，測量搜集這些數據成為水生態恢復評價的基礎，因此水利大數據的作用逐漸在此突顯出來。大數據因其囊括的大量且關系復雜的數據網絡，可以客觀地描述水生態環境的動態演化模式，因此可以利用大數據分析水生態環境的發展規律，為水生態恢復評價做出某一時刻的參照。

利用水利大數據龐大數據源的同時，結合水利大數據的數據挖掘技術對眾多評價指標進行影響分析，排除干擾，增加數據資源的可用性和有效性，使最終的評價更為可靠。

4 結 語

水生態恢復評價是水生態恢復工程的重要環節，其準確、有效的評價對水生態恢復工程的開展有著至關重要的意義。水利信息化作為水利行業的發展大趨勢，將其應用于水生態恢復評價中可以使評價的動態性、準確性以及有效性都有所提高，對水生態恢復評價工作的開展產生積極的影響。

[1] 楊兆平,高吉喜,周可新,等.生態恢復評價的研究進展[J].生態學雜志,2013(9):2494- 2501.

[2] 丁婧袆,趙文武.生態恢復評價研究進展與展望——第5屆國際生態恢復學會大會會議述評[J].應用生態學報,2014(9):1- 8.

[3] 李榮麗,陳志彪,陳志強,等.基于BP神經網絡的流域生態恢復度計算——以福建長汀朱溪小流域為例[J].生態學報,2015(6):1973- 1981.

[4] 董哲仁.河流生態恢復的目標與原則[A].中華人民共和國水利部水土保持司，中國科學院資源環境科學與技術局.全國水土保持生態修復研討會論文匯編[C].2004:13.

[5] 張立師,王豹.水生態文明建設的思考[J].水資源開發與管理,2015(3):57- 59.

[6] 趙彥彥,李利琴.黃河下游水生態補償內容及標準探討[J].水利建設與管理,2014(10):44- 46.

Applicationstudyonwaterconservancyinformatizationinwaterecologicalrestorationevaluation

WANG Zhu, GAO Feng

(LiaoningJiangheWaterConservancyandHydropowerNewTechnologyDesignInstitute,Shenyang110000,China)

The evaluation of water ecological restoration is regarded as an important link of ecological restoration project. The research thereof has also become the focus of ecological restoration project. The index selection and the construction of index system are also the emphasis and difficulty in evaluation of water ecological restoration. New technology in the field of water conservancy informatization is utilized for playing foundation to develop water ecological recovery evaluation. Technical support is provided in the aspects of data, resources, etc. Therefore, it can improve the effectiveness and accuracy during final evaluation. Currently, the determined evaluation indexes can be monitored in real time. The application of big data technology still should be explored continuously, and further improving the availability.

water ecology restoration; evaluation; water conservancy; informatization

10.16616/j.cnki.10- 1326/TV.2017.010.013

TV213

A

2096-0131(2017)010-0044-03