基于大數據的工程水環境影響評價模式探究

程翔

摘要：水利工程建設對社會經濟的發展、改善民生非常重要。我國現有的環境評價標準、技術手段和評價體系開始難以滿足公眾的需求。引入大數據手段，對豐富現有評價體系，提高評價的時效性、準確性具有一定的作用。

Abstract： The construction of water conservancy projects is very important for the development of social economy and improvement of people's livelihood. China's existing environmental assessment standards， technical means and evaluation systems are beginning to be difficult to meet the needs of the public. The introduction of big data means has a certain effect on enriching the existing evaluation system and improving the timeliness and accuracy of evaluation.

關鍵詞：大數據;水利工程;環境影響評價模式

Key words： big data;hydraulic engineering;environmental impact assessment model

中圖分類號：P337 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0203-03

1 ?概述

水利工程建設對社會經濟的發展、民生的改善提供了非常重要的支撐和保障。廣東省一直以來都是全國水利大省，建國以來建設了多宗大中型水利工程，對廣東省的供水、防洪、農業灌溉、提供能源等方面起到了重要的作用。不過，隨時社會發展的進步，各類水利工程對水環境的影響也越來越受到重視。為踐行習總書記“綠水青山，就是金山銀山”的綠色生態理念，本文通過大數據作為技術支撐，以飛來峽水利樞紐為例，探究水利工程對水環境的影響，研究提出一套可行的影響評價體系，從而為保護水環境提供各項指標依據。

2 ?水環境影響評價

水利工程對環境的影響，主要體現在：對氣候和局部大氣的影響;對土壤的影響;對水環境的影響;對水生態的影響等。為了減輕水利工程在建設和運營過程中對水環境造成的各類負面影響，我國從二十世紀九十年代開始探索研究，國內部分學者將水利工程作為對象來評價其隊水環境的影響方面做了一定的研究，從水工程與環境的相互關系入手，分析各類水環境效益因子、環境影響因子等，提出各類量化指標，建立了多個水利工程水環境評價模型，并得到了進一步的驗證和完善[1]。

隨著人民對美好生活向往的要求越來越高，我國現有的環境評價標準、技術手段和評價體系開始難以滿足公眾的需求。而且，時效性和準確性也有待提高。

3 ?大數據技術

大數據的概率首次被提及是2008年在英國《Science》雜志在上發表的一篇名為《Big Data：Science in the Petabyte Era》的文章里[2]。大數據本書并沒有具體的定義，維基百科將其概括為短時間內很難通過常規的軟硬件設備獲取、管理、處理和數據集合。對大數據的處理和應用是通過對數據里相關性的分析，總結歸納出規律性，從而為社會現象和國民生計等作出預測。曾有學者提出，深入大數據挖掘技術極大程度上提升水利信息化管理水平，也會對未來的科技與經濟發展帶來深遠的影響[3、4、5]。

本文在目前大數據蓬勃發展的基礎上，從構建廣東水利工程樞紐建設與水環境大數據入手，研究探尋大數據在水環境的影響評價相關工作的一種應用模式和方向，建立一個基于大數據的廣東省水利樞紐工程水環境影響評價系統，為水利大數據獲取及針對性的應用服務積累相關經驗，提供部分參考。

4 ?基于大數據的水利工程建設水環境影響評價模型

本文結合目前較為常用的工程建設水環境評價對水環境影響評價方法與模型，針對廣東省水利樞紐工程，建立一套水利工程建設對水環境的影響評價模型。并通過對指標評價的逐一分析，再利用大數據的技術獲取指標計算方法，從而對指標權重及準則層權重進行調整，逐步優化，得到水利工程建設對水環境影響評價模型。在此基礎上，本文對飛來峽水利樞紐工程對水環境影響進行評價，給出評價結論。

4.1 模型指標體系設計

目前，我國水利部門及環保部門都發布了相應的指導性文件，給出了評價河流健康、水工程生態等的指標、標準和方法，很多學者也有對廣東地區水環境的評價模型有相應的研究成果。

本文對水工程規劃設計生態指標體系、河流健康評估指標及已進行分析驗證的水環境影響評價模型及評價指標體系進行對比分析，利用主成分分析法從中選取水利工程建設對水環境影響評價因子，結合水利工程建設與水環境大數據選定準則層和指標層，集中評價工程建設對水環境的水文資源、水文、水質、生態及社會效益等方面的主要因子進行評價，評價模型分為1個目標層、5個準則層、17個評價指標。其中目標層：水利工程對水環境影響;準則層：水文水資源、物理結構、水質、生物指標、社會評價;指標層：流量過程變異程度、生態流量保障程度等。

4.2 評價方法

依據工程等級的不同賦予相應的權重值，再應用到各個指標的賦值上，根據得分情況，得出相應的評價，分為“理想狀態、健康、亞健康、不健康、病態”5種類型。

4.3 評價范圍獲取

工程等級指標根據其工程規模、效益及在國民經濟中的重要性來確定。再依據工程等級及相關聯河流及水庫面積選址相關聯河流及水庫的水文水質監測點、監測斷面進行指標賦分、評價。根據河流水文特征、水質狀況、水生生物特征以及流域經濟社會發展特征的相同性和差異性將評價工程分為若干評價水體，水體可以是河段、水庫或湖泊。對每個評價水體選址檢測點、監測斷面進行評價。

4.4 評價分值計算方式

參照各評價指標的賦分標準，根據評價水體代表值，計算評價水體各評價指標賦分值;根據準則層賦分體系規定的指標賦分權重，計算評價水體準則層賦分;根據目標層賦分體系規定的準則層賦分權重，計算評價水體目標層賦分。

5 ?大數據平臺搭建

5.1 整體架構分4層，分別是硬件層、云管理層、云虛擬層和應用層。（圖1）

5.2 數據平臺構建步驟：

①對工程建設與水環境數據進行分類整理，包括廣東省范圍內特別是北江流域的主要河流湖泊和水庫的水環境監測數據、廣東省北江流域重點水利工程建設數據、水利工程及水環境相關政策法規、技術標準和水利項目及水資源歷史檔案數據等。

②制定數據標準接口，依據標準和接口進行整合，形成數據整合方案。

5.3 工程建設水環境大數據獲取：

工程建設環境相關數據來源廣、種類復雜。相關獲取方法繁多，有官方公布的網絡媒體數據、各地各部門監測數據、論文期刊等等;數據格式也有超文本、公文、技術標準、HTML等等;獲取方法主要為爬蟲自動獲取。

6 ?應用實例

本文通過搭建大數據存儲于管理平臺、構建基礎大數據算法庫來實現水環境影響評價，應用軟件構架如圖2所示。

通過GIS配置平臺，展示評價過程及結果。

7 ?結語

通過大數據手段來進行水環境影響評價尚在探究發展階段，本文著重體現的是一種實例的應用探索，從非傳統數據獲取方式來評價水利樞紐工程的建設對工程影響范圍內水環境的影響評價，尤其是社會評價方面的數據引入，從而豐富現有評價體系，加強評價可信度。

結合國家水利部《關于推進水利大數據發展的指導意見》及大數據技術發展，將大數據技術引入水利工程、水資源管理、流域水環境管理等工作是當前國家、省市水利工作的一項重要組成。建議相關部門就水利大數據開展基礎數據獲取、水利大數據平臺建設、數據共享體制建設和水利大數據開發利用等方面工作。

參考文獻：

[1]陽大兵.水利工程建設對生態環境影響后評價研究[D].西北農林大學，2012，5.

[2]Nature. Big data：Science in the petabyte era[J]. Nature， 2008， 455： 1-136.

[3]錢正英，張光斗.中國可持續發展水資源戰略研究綜合報告及各專題報告[J].中國水利水電出版社，2001.

[4]武建，高峰，朱慶利.大數據技術在我國水利信息化中的應用及前景展望[J].中國水利，2015，09.

[5]馮鈞，許瀟，唐志賢，徐黎明.水利大數據及其資源化關鍵技術研究[J].水利信息化，2013，08.