关于阜阳市水资源取水监管能力提升建设的探讨

2019-01-20

治淮 2019年2期

一、基本情况

阜阳城坐落在颍、泉河交汇处，年水资源总量约35.64亿立方米，其中地表水源量21.05亿立方米，地下水资源量19.93亿立方米，重复计算水量5.34亿立方米，人均占有量约400立方米，为全省人均占有量的三分之一，全国人均占有量的五分之一。长期以来，阜阳市城区工业用水和居民生活用水都以开采中深层地下水为主，日开采量10万立方米左右，是允许开采量6.8万立方米的1.5倍。由于长期超量开采中深层地下水，形成了以阜阳城区为中心达1200平方千米的水位降落漏斗区，地面沉降范围超过410平方千米，最大地面沉降量达1508毫米。因此，加强阜阳市水资源监管能力建设刻不容缓。

2013年实行最严格水资源管理制度以来，全省范围内不断加强水资源监控能力提升建设，而加强水资源计量监控设施建设，实时掌握来水、取水、用水和排水动态，保证第一手信息的准确性、科学性和精细化，是阜阳市最严格水资源管理的基础和技术保障。基于各级水资源建设要求，将阜阳市境内地表水年取水量在100万立方米以上或地下水年取水量在30万立方米以上的取用水户纳入省级建设范畴；阜阳市境内地表水年取水量在50立方米以上或地下水年取水量在15万立方米以上的取用水户纳入市级建设范畴。目前，依托安徽省水资源取用水国控监测系统建设项目，阜阳市已初步实现对全市境内4处国控取水户取水点及150余处城区水资源非农业取水点建设。为全市各级水资源管理部门实时掌握市辖区内重要取水户的取水动态，进一步加强水资源管理提供了基础资料和技术支撑，取得了较好的效果。

为了进一步加强全市水资源监控能力建设和拓展取水户取水在线监测的范围，拟在已建监测系统的基础上，进一步拓展建设范围，在地域上拓展为全市各县区，规模上拓展至地表水年取水量在10 万立方米以上或地下水年取水量在5万立方米以上的取用水户，建设完成后，将为水资源开采特别是地下水开采监管提供依据。

二、建设思路

阜阳市水资源实时监控建设遵循“统一标准、资源共享、城乡结合、分布实施”的建设思路。按照国家技术规范和省级水资源监控建设技术标准，保障新建系统与已建系统的兼容性；充分利用前期项目已建的平台软硬件资源及取水户已建的计量设备资源，在已有建设基础上拓展创新，避免重复建设；在开展城市水资源取水监测的基础上，开展农村取用水大户监测，保障监测的全面性；优先建设省管和市管重点取用水户在线监测，并实现“边建边用”，确保系统发挥效益。

三、建设技术路线

在省级方案的统一技术要求下，利用已建的阜阳市水资源取用水监测平台，在全省水资源监测技术标准下开展阜阳市水资源取水监控建设。系统主要由信息采集、传输网络、存储管理、业务应用以及应用交互五个层面和信息安全体系构成，组网方式为星型网络拓扑结构。监测点建设方案采用“一点双发”的方式，即监测点传输系统同步向省监测中心和市监测中心发送监测数据，数据可通过数据共享的方式从省水利厅监控平台共享至水利部，实现三级贯通。县级水行政部门通过授权访问的方式访问各自辖区内取水计量情况。阜阳市水资源取水监测技术框架示意图见图1。

1.信息采集

信息采集主要完成对各取水点的实时取水量、点下信息采集。为保证数据传输的实时性和准确性，并且有效避免数据传输过程中的拥堵现象，实时监测信息的采集主要采取定时召测的方式。监测中心服务器通过GPRS无线传输网络，采集频次按1小时间隔定时轮询的机制完成对各个取水点实时取水量信息的召测工作。监测点同时支持短信模式，可以接受短信激活，向监测中心主动上报实时取水数据，实现数据的自动采集。

2.传输网络

由于该项目建设的监测点主要为取水监测点取水量及取水点水位数据，传输的信息流量比较小，因此优先选择公共移动通信GPRS进行数据无线传输并以GSM-SMS作为备用信道。GPRS无线传输网络的组建采用“公网专线”的方式来实现，将采集到的数据通过无线方式传输至监测中心服务器。各级水资源监测平台可通过已建防汛抗旱骨干数据专网进行监测数据的共享与交换。

3.存储管理

利用已建的阜阳市水资源监控中心平台，实现接收各取水户现场采集传来的实时取水量信息。数据存储管理平台负责管理数据存储和备份设备、数据库服务器及网络基础设施，实现对数据的物理存储管理和安全管理，并为存储体系提供备份与恢复策略，保证数据的安全。为保证水资源监测数据信息实时性、准确性、可靠性、安全性的需求，并考虑水资源管理单位的业务特点、管理风险、技术实施、投资等因素，建议采用以下系统存储方案。

（1）存储方式

遵循统一技术标准，统一运行环境以及统一数据结构，建立市级数据存储系统，用于存储、管理本市的水资源取水监测数据、取水户基础数据及水资源管理业务数据等，数据库建设标准需与省级平台保持一致，确保平台间数据共享。

涉及水利系统其他部门，以及外系统监测的涉水信息存储原则上仍存储在原有系统中，当水资源业务应用系统需要访问该数据的时候，通过交换服务进行数据访问。水资源监测业务应用系统加工形成的二次成果，存储在水资源监测数据库中。

（2）存储设备要求

数据库服务器采用双机热备以保证系统运行的稳定性、可靠性和业务连续性。需支持磁盘阵列、磁带库等多种存储备份设备。在线数据存储采用一台SAS磁盘存储设备，离线数据存储采用一台SATA磁盘存储设备。交换机作为中间层设备，采用两台作为冗余双网配置，任何一台故障都不会影响对磁盘存储的读写。

存储设备采用SAN技术架构。为了尽量避免数据的丢失和系统故障，保证磁盘存储设备的安全性和可靠性，存储设备必须系统无单点故障，确保不间断的业务运行；同时，为满足应用系统的扩展和数据容量的增长，磁盘存储设备必须具备良好的扩展能力。

（3）省市水资源平台数据共享

水资源监控系统建设的主要内容有省级和地市级两类水资源管理信息平台，省级水资源监控管理平台已经建成，阜阳市建成市级监控平台后需要提供数据访问API接口，供省级水资源监控系统访问，实现与省级系统平台的兼容，最终要实现省市两级平台信息的资源整合，互联互通、信息共享利用。新建阜阳市水资源信息监测系统需利用应用支撑软件，建立数据共享交换系统。数据交换共享系统为各应用系统提供标准的API调用，并通过消息中间件来实现数据交互。

4.业务应用

提供统一的技术架构和运行环境，为水资源应用系统建设提供通用应用服务和集成服务，为资源整合和信息共享提供运行平台。实现水资源信息各项业务应用管理、信息发布以及应用交互功能。

为了方便部署、运行和管理整个水资源监控系统，需要在各类商业应用支撑软件的基础上构建水资源监控业务功能组件，分别处理水资源监控管理的各项业务。水资源实时监测信息管理、水资源业务信息管理、应用交互及信息发布管理以及水资源监控后台管理这四大业务功能组件根据水资源监控的主要业务需求而建立，共同构成了水资源监控系统的业务应用层。

（1）水资源实时监测信息管理

水资源实时监测信息管理应用提供了各个取水点取水量信息的动态在线监测、监测历史数据查询、数据统计分析等功能，可以浏览各取水点的实时监测取水信息和查询历史取水量统计信息。

（2）水资源业务信息管理

水资源业务信息管理主要服务于水资源管理各项日常业务处理，包含取水许可管理、水资源费征收使用管理、水资源论证管理、计划用水与节水管理、水源地管理、地下水取水工程管理以及统计管理等领域。

（3）水资源应用交互管理

应用交互管理实现相关应用的入口统一，提高业务人员效率，方便公众参与水资源监督管理，并提供面向水资源管理业务人员的水资源业务应用门户和面向社会公众的水资源信息服务门户。

（4）水资源监控后台管理

水资源监控后台管理提供了系统用户权限管理、密码设置、取水点信息管理、菜单维护等功能。

5.应用交互

阜阳市水资源监控平台开发按照“一级部署、三级应用”的策略，采用权限分配的方式，平台用户同时兼顾市级用户、县区用户、乡镇及相关水行政管理单位用户，针对不同的服务对象设置相关访问权限，满足不同用户的需求。

四、主要建设内容

1.取水监测点建设

阜阳市目前虽已完成150余处取水监测点建设，但监测站点主要分布于阜阳市城区内，对于各县区及最基层地区的取水均未监测，难以为全市水资源取水、用水总体情况提供监管依据。因此，需要在此基础上以乡镇为单位，对规模以上取水点进行全面监测。

2.地下水监测点建设

地下水开采管理是阜阳市水资源管理面临的最严峻问题之一，地下水长期超采严重制约了水资源的可持续发展。掌握全市各区域代表点的地下水位情况是合理规划地下水开发利用，合理分配人民生活、生产用水的必要基础。因此需在全市人口集中区、生产集中区分别选取代表点进行地下水位监测建设。

3.水资源监管平台完善

随着最严格水资源管理的不断深化，水资源管理朝着精细化管理迈进，依靠人工管理的模式已无法跟上时代的需求。依托互联网+、云计算、人工智能等先进技术的发展，给水资源管理带来了先进的技术手段，运用先进技术，对现有水资源取水管理平台进行升级，建立水资源预警模块，实现取水超采预警、地下水位预警等，为水资源的管理提供智能决策分析系统。