水利信息化在水生态恢复评价中的应用研究

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁 沈阳 110000)

水利信息化在水生态恢复评价中的应用研究

王竹高峰

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁 沈阳 110000)

水生态恢复评价作为生态恢复工程的重要环节，对其研究也成为生态恢复工程的焦点，对其指标选取与指标体系的构建也是水生态恢复评价的重点和难点。利用水利信息化领域中的新技术，为水生态恢复评价的开展奠定基础，且从数据和资源等方面给予技术支持，使其能够在最终评价时提高有效性和准确性。目前对已确定的评价指标项已能够实时动态监测，而大数据技术的应用仍待继续摸索，进一步提高其可用性。

水生态恢复；评价；水利；信息化

水生态系统作为生态系统中的一个重要组成部分，其健康稳定的存在对社会的发展有着至关重要的意义。而生态恢复评价作为生态恢复工程的重要步骤，对此的研究也成为生态恢复领域中的焦点[1]。在国家网信战略与“互联网+”等大数据发展趋势下，水利信息化被广泛关注，其应用范围也越来越广泛。将信息化应用于水生态恢复评价中，对高效、动态地进行生态恢复评价有着积极的影响。

1 水生态恢复评价指标的选取与指标体系构建

合理客观地选取水生态评价指标，并科学建立评价指标体系一直是各国学者普遍关注的话题。由于水生态恢复评价是一个动态的过程，这就要求所选取的评价指标具有动态性，并且在选取的各项指标中保证其独立性也是对评价结果准确性的必要前提，然而在目前研究中选取的指标却存在动态性差、相关性强的问题[2- 3]。此外多角度地进行水生态恢复评价，有助于更加客观全面地构建水生态恢复指标体系，例如水生态安全评价、水生态服务评价以及水生态健康评价等[4]。

《水生态文明城市建设评价导则》(SL/Z 738—2016)提出了25项评价指标，其中23项为全国通用指标，两项根据不同地域的特点分别制定，每项指标根据评价结果划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5级，各项评价指标均需以监测统计资料或得到政府主管部门认可的公报、公文数据为依据，根据现状或最近一个完整统计年度的状况对各项指标进行评价和赋分。各项指标总分达到60分以上评为Ⅲ级，75分以上为Ⅱ级，90分以上为Ⅰ级。23项评价指标在体系上分为六大类，分别是水安全评价、水生态评价、水环境评价、水节约评价、水监管评价以及水文化评价。另两项指标在区域划分上也分为六类：东北地区、黄淮海地区、长江中下游地区、华南沿海地区、西南沿海地区以及西北地区。具体指标项见表1、表2。

表1 全国通用指标

表2 地域性指标

2 水利信息化及其主要任务

水利信息化是以水利工作为中心，整合水利信息化资源，优化水利信息化配置，深化水利信息资源开发利用共享，强化信息技术与水利业务深度融合，推进水治理体系和水治理能力现代化的一项工程性工作。

水利信息化的主要任务有：

a. 信息化资源梳理。对数据资源、业务应用、基础设施、安全体系和支撑保障条件等进行梳理，掌握资源情况，另外优化水利信息化资源配置，统筹共建以及必要补充，科学规划水利信息化资源体系。

b. 数据资源整合共享。通过面向对象水利数据模型，开展数据资源整合，实现数据资源目录、基础 数据、应用共享数据的集中统一管理服务。

c. 业务应用整合共享。采用面向服务的结构，构建统一的应用支撑平台，完成业务功能的服务封装，实现业务应用协同。

d. 基础设施整合共享。按照“云平台”理念，对机房、计算机、存储和网络的统一调度、管理以及服务，为用户提供集约化的基础实施服务。

e. 安全体系整合共享。按照“统一安全策略、统一安全管理、统一安全防护”的整合理念，构建高效统一的安全体系，提供安全服务。

f. 支撑保障条件完善。建立技术标准与管理办法等相互适应的支撑保障环境，保障水利信息化资源整合共享的顺利实施，形成信息化资源持续、稳定发展的良性循环。

3 信息化在水生态恢复评价中的应用

水利信息化近年来在水利行业的各个领域都发挥了积极的作用，通过各种建设项目的开展强化了信息化基础设施建设，也丰富了信息源。但没有专门针对生态恢复所建立的信息系统，现存比较相关的是全国水土保持监测网络与信息系统。

在“十三五”规划中，也将水生态环境保护信息化工程列为重点工程。规划中指出，通过与共建部委间信息共享，基本将列入《全国重要江河湖泊水功能区划》考核名录的重要江河湖泊水功能区监测信息覆盖率从原有的80%提高到85%；初步建成全国城市饮用水水源地水量、水质监测信息体系，从原来水利部门对142个全国重要城市地表水水源地对应的132个地市基础上，实现建制市饮用水监测信息全覆盖；初步建成满足水利生态环境保护信息化工作的业务系统体系，逐步开展与有关部门之间的信息共享和业务协同，推动水利生态环境保护信息化工作从单一管理到系统管理、从粗放管理向精细化管理、从静态管理向动态管理的转变，为水利生态环境保护信息化工作提供坚实的技术支撑。

水利信息化的形式多种多样，其中卫星遥感技术与水利大数据对于水生态恢复评价的动态性和正确性都有着积极的作用。

3.1 卫星遥感技术在水生态恢复评价中的应用

卫星遥感技术通过遥测感知，在地域上对水量、面积等可以精确并实时动态测算，获取数据量大，对水生态评价中的数据要求从质和量上均有保障，且动态的监测对水生态恢复动态评价有着至关重要的意义。此外遥感技术的应用可绘制出卫星遥感图片，以更直观的形式描述监测结果，进而提升评价可信度。

a. 水源地水面面积监测和蓄水量估算。目前对全国湖泊和水库水源地的水面进行动态监测，具备数据条件的利用新技术进行了蓄水量估算的实验。

b. 水生态、水环境监测。对黄河三角洲地区进行生态监测，主要监测项目为黄河河口地区补水水面面积和植被覆盖率[6]。对吉林石头门等水库水源地保护区实施监测，监测项目主要为保护区植被状况、用地类型以及污染源监测。

c. 灌溉面积监测。目前以内蒙古河套灌溉区作为实验区，应用遥感手段采用获取前后时段土壤湿度的方法提取灌溉区实际灌溉面积，经进一步验证后，可转变以往单一通过人工估算报送灌溉面积的模式。

d. 生态调水监测。当进行生态调度补偿时，可能会遇到淹灌区面积大、人造峰流速快的情况，此时难以实时监测洪峰位置和淹灌范围。利用多源遥感的数据进行淹灌范围的实时监测，可获得更高精度的结果，为水库合理调控蓄放水量提供参考。

3.2 水利大数据在生态恢复评价中的应用

水利大数据是一个全方位的庞大数据群，是一个天空地网观测与数据采集体系，包括卫星观测、空中观测、地面观测等，数据类型包括卫星遥感影像、降雨、流量、水位、气象、土地利用等。大数据的应用就是要实现数据的最大价值，使多源数据共同为应用层服务，提升工作的效益和效率。典型大数据应用平台结构如下图所示。

典型大数据应用平台结构图

根据前文标准提出的各项数据进行水生态评价时，测量搜集这些数据成为水生态恢复评价的基础，因此水利大数据的作用逐渐在此突显出来。大数据因其囊括的大量且关系复杂的数据网络，可以客观地描述水生态环境的动态演化模式，因此可以利用大数据分析水生态环境的发展规律，为水生态恢复评价做出某一时刻的参照。

利用水利大数据庞大数据源的同时，结合水利大数据的数据挖掘技术对众多评价指标进行影响分析，排除干扰，增加数据资源的可用性和有效性，使最终的评价更为可靠。

4 结 语

水生态恢复评价是水生态恢复工程的重要环节，其准确、有效的评价对水生态恢复工程的开展有着至关重要的意义。水利信息化作为水利行业的发展大趋势，将其应用于水生态恢复评价中可以使评价的动态性、准确性以及有效性都有所提高，对水生态恢复评价工作的开展产生积极的影响。

[1] 杨兆平,高吉喜,周可新,等.生态恢复评价的研究进展[J].生态学杂志,2013(9):2494- 2501.

[2] 丁婧袆,赵文武.生态恢复评价研究进展与展望——第5届国际生态恢复学会大会会议述评[J].应用生态学报,2014(9):1- 8.

[3] 李荣丽,陈志彪,陈志强,等.基于BP神经网络的流域生态恢复度计算——以福建长汀朱溪小流域为例[J].生态学报,2015(6):1973- 1981.

[4] 董哲仁.河流生态恢复的目标与原则[A].中华人民共和国水利部水土保持司，中国科学院资源环境科学与技术局.全国水土保持生态修复研讨会论文汇编[C].2004:13.

[5] 张立师,王豹.水生态文明建设的思考[J].水资源开发与管理,2015(3):57- 59.

[6] 赵彦彦,李利琴.黄河下游水生态补偿内容及标准探讨[J].水利建设与管理,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