浙江省平原河网型区域智慧水利总体规划研究

周国民

（浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 问题提出

随着全球气候变化的影响加剧，台风、暴雨等水灾害越来越频繁，这对浙江平原型县（市、区）的水灾害防御带来较大难度，目前存在的问题也逐步暴露出来，主要体现在：

（1）基础设施还未形成完整体系

依据调研，浙江平原型县（市、区）基本建成了一批水雨情、水量、视频、工情等水利数据采集设施，但是在采集种类、采集密度、设备维护和更新、智能化应用等方面和水利业务工作的需求还有差距，还没有形成完整的水利信息化基础设施体系。需要在现有基础上进一步加强视频、流量、水质、工程安全监测等数据采集，采用网格化的方式加密各类实时采集数据，利用“物联网”将分散的采集数据实现联网，进一步加强各类工程的自动化控制和联调联控能力，加强设备设施运行维护和老化设备更新，加强运行环境建设，建立统一的市水利指挥中心，形成满足水利业务需求的，资源统一管理的水利基础设施体系。

（2）资源共享还有差距

在水利信息化建设过程中，资源共享问题尚未解决。数据和应用的结合过于紧密，一些基础性、共用性的数据存在于不同系统之中，未能实现“一数一源”，数据共享和数据治理机制还未形成。应用系统建设数量多，但相对独立，未形成统一融合的工作平台和服务平台，应用系统中相同功能的模块存在于不同的应用系统中。信息化系统建设缺少顶层设计，应用系统数量众多但各自孤立。

（3）应用系统未和业务深度融合

应用系统和水利业务工作还未充分深度融合，信息化基本还停留在信息采集和查询的深度，还没有对水旱灾害防御、水资源管理、河湖管理等的业务流程进行专题的深入分析，业务流程还是以手工为主进行，未充分利用信息化手段优势。各类应用系统对水利管理业务的支撑在深度和广度及各系统的融合度方面还不能满足工作需求。

（4）智慧应用有待深化

水利信息化项目建设在知识化、智慧化方面的应用不足，智慧水利建设的发展战略以及关键实施途径仍处在探索过程中，建设成功的智慧化案例还较少。需要在充分利用水利模型建设的基础上，利用大数据、人工智能等技术，在洪水风险分析、水资源管理、水利工程安全运行方面进一步加强智慧化应用建设，形成对决策的有力支撑。

为了解决以上问题，依托水利部提出的智慧水利总体规划要求，对浙江平原型县（市、区）的“十四五”智慧水利总体规划进行研究和策划[1-3]。

2 总体框架设计

本智慧水利建设总体框架采用“一个体系”、“两个平台”。

“一个体系”是指水利信息化基础设施体系的建设。通过水利数据采集系统、自动化控制系统、网络与环境和水利数据仓的建设，新建和整合资源、形成一个较为完整的水利信息化基础设施支撑体系，为各项业务应用的顺利开展奠定坚实的基础。进一步加强水文、水资源、水保、水环境、水生态等方面的信息采集，丰富采集种类、加密采集覆盖、整合采集站点、规范采集数据，充分利用物联网技术，构建“万物相连、连物连人”的水利数据采集体系。建立水利数据仓，集中管理各类基础数据、实时数据、管理业务数据，使数据从分散到统一。通过数据服务为应用系统提供数据服务。建设平湖水利基础地图，提供地理空间基础底图和业务专题地图服务。

“两个平台”是指水利业务平台和公众服务平台[4]。水利业务平台在现有应用系统的基础上进行扩充整合，将所有和水利业务相关的业务应用系统纳入进来，实现用户的统一管理和登录，形成统一的水利业务工作平台。水利公众服务平台面向社会公众和企业服务。公众服务平台政务服务部分依托政务服务网进行建设，按照省市县政府的统一布署，利用信息化手段持续推进水利工作为公众服务、为企业服务，提高政府服务效率和透明度，向社会宣传水利工作，提高水利行业的社会地位。总体构架图如图1所示。

图1 平原河网型区域智慧水利建设总体框架图

3 主要任务清单

3.1 感知体系

为了进一步加强水文、水资源、水环境、水生态等方面的信息感知，丰富感知种类、加密感知覆盖、整合感知站点、规范感知数据，提高感知的智能化水平，充分利用物联网技术，构建“万物相连、连物连人”的能充分支撑各项水利业务工作的水利智能感知体系[5]。对超过运行生命的老化陈旧设备进行逐步更新，保持完整的水利数据感知能力。

（1）水文数据感知

深化和完善河道、圩区、水闸、泵站等重要水利工程实时水位、雨量、监测，实现水雨情监测采集站点网格化态势。整合不同性质、不同层级、不同管理单位的已建采集站点，形成全市统一的水文实时数据感知体系。切实规范感知措施，保证感知数据的正确性和可用性。

（2）水资源、水土保持数据采集

为了推进取用水量、水质等水资源数据采集，坡度、坡向等的水土保持信息的实时采集。在工业用水方面对取用地表水的取水单位全部安装取水实时监测设施。对公共制水企业、自备取水大户和限额以上的公共供水的非居民用户实行强制性取水在线监控。在农业灌溉用水方面，建设覆盖全市主要农业用水取水口的计量设施。对全市主要排污口排污量和水质情况进行采集，加强重要水功能区水质巡测、重要饮用水源地水质在线监测，对县级以上河道和邻近县区的交界断面全部实现水量、水质在线监测，推进全市农村供水工程供水水量水质监测，试点建设水土保持监测站点。

（3）工情数据采集

逐步实现大中型水利工程工情监测和安全监测全覆盖，全面掌握工程实时运行情况。新建小型水利工程应建设安全监测系统。对与防汛任务相关的水利工程所有闸（阀）、泵实现闸（阀）位、泵机开关状态的实时采集、大中型以上水利工程所有新建和除险加固、扩容改造均须列入安全监测系统和工情实时采集系统建设内容。加大主要河道断面与水域面积的监测频次和覆盖范围。

（4）空间及影像数据采集

利用遥测遥感技术，进行定点精细化影像空间数据采集，全面直观地反映工程管理情况、工程建设进度、河道治理实景、水情及灾情。对重点工程隐患、险点险段按需进行定点采集，为除险排患指挥提供重要决策依据。

（4）自动化控制系统

在城防工程、圩区工程自动化控制的基础上，将自动化控制逐步推广到区域中型以上工程和有条件的小型工程。加大自动化控制系统和工程运行管理系统的整合力度，在保证安全的前提下将自动化控制系统数据接入工程标准化运行管理系统中。

3.2 水利数据仓

依据水利数据库标准，遵循“一数一源”标准，对平湖市水利局各科室及下属单位信息系统数据进行调查分析，理清数据资源之间的关系，对数据进行重新整编、整合，构建统一的平湖市水利数据库。平湖市水利数据库包括基础库、监测库、业务库、主题库和元数据库，基础库包含水利工程、河道、水文、水利空间、社会经济等基础数据；监测库包含水雨情、工情、水资源、水质、气象等监测感知数据；业务库包含水旱灾害防治、河湖管理、水资源管理、水利工程建设与管理等水利业务数据。利用元数据技术建立数据之间的联系、数据和应用的联系，构建一套覆盖业务主题的即时查询、统计报表、预测预报、决策分析的主题数据体系。将工程档案、工程照片、视频、图纸等逐步进行数字化并整理入库，注意收集历史版本数据[6]。

3.3 智慧使能平台

智慧使能平台包括水利模型、机器认识、学习算法和知识图谱，是智慧水利建设智能化的引擎和动力，智慧使能平台通过应用接口为上层水利业务应用提供模型、算法、知识等基础能力，实现对预测预报、工程调度、辅助决策、迭代优化等智慧水利核心功能的关键支撑。通过不同应用场景，如数据分析、专业模型、机器视觉、综合决策等分类输出单项能力，支撑新一代水利业务应用建设和创新。

3.4 智慧水利应用场景

建立平湖智慧水利框架平台，在统一工作平台上整合所有水利业务功能，把原先分散在各个独立系统中的通用功能在框架平台中实现，为各个业务模块提供统一的基础数据展示、基础功能服务、机构人员管理、部门协同工作等公共服务。智慧水利框架平台提供数据报表与统计分析、统一用户管理、多系统单点登录等功能。

（1）水旱灾害防御应用场景

通过完善各类信息采集，丰富水旱灾害防御信息数据库，扩展水旱灾害防御业务应用。在整合现有防汛抗旱指挥系统、水文应用系统等业务应用的基础上，进一步深化水文预测预报服务、抗旱信息管理、洪水风险图的应用，提升水旱灾害决策业务支撑水平，提高水旱灾害防御业务系统整体效率、效益和效能，为决策指挥提供更加有力的信息支撑和保障。

（2）水资源水保应用场景

依托县域水资源强监管工作，以“一张图”、“一张网”和“一本账”“三个一”为支撑建设平湖市水资源管理应用。实现水资源预测预报、水功能区管理、取水许可管理、取水实时监控、水资源规费征收、节水管理、入河排污口管理、水资源调度、水务综合管理和综合统计等功能，为提高水资源管理效率、管理水平和水资源管理辅助决策提供支持，提升平湖市水利部门的政务管理和社会服务水平。在自备水实时监测系统的基础上建设水土保持管理系统，按照监督管理、综合治理、监测评价等需求完善应用。

（3）河湖管理应用场景

建设河湖管理应用，实现河道水域的在线监管。结合水域调查，运用遥感数据解译分析、视频智能感知、数据智能分析等技术，全面感知水域面积变化信息、“四乱” 行为等，不断提高水域动态分析、河湖长制考核等智能化应用水平，为全面改善河源生态环境、提升居民生活品质、促进经济与社会的可持续发展提供保障。通过巡查、视频监视、动态遥感数据，实时掌握河湖水域动态、河湖保洁、水域侵占、河道采砂、河道整治、堤防岸线、堤防建设、堤防养护、堤防隐患等情况，对河湖水域进行在线综合管理。

4 实践应用

平湖市位于东海之滨，地处浙江省东北部杭嘉湖平原东端，长江三角洲南翼，属太湖水系、是典型的平原河网型县级市。境内河流众多，水网密集，水域类型为河流与湖泊，无山塘与平原水库，境内河流2 259 km，河网密度4.29 km/km2。

本次对平湖市的规划在感知体系上重点关注大中型水闸、泵站、闸站应采集上、下游水位，圩区（城防）应采集外河水位和内河水位，海塘、堤防应采集外海（河）潮（水）位和内河水位，市、县级河道应每隔10 km采集河道水位。雨量采集站点密度规划达到20 km2一个，重点防洪区域适当加强密度，满足洪水预报的需要。在已实现实时采集的70个自备取水监测点基础上，对新建自备水取水点全部实现水量、水质实时采集。对区域水域实现遥感卫片监测、动态反映水域变化情况。对市县两级实行“河长制”的河道按一定时间进行无人机高分影像数据采集，并采集不同时期的遥感图和全景图，以对比河道治理前后情况。到2025年，全部中型以上工程和90%的小型工程实现自动化控制，并实现联调联控，形成比较完备的水利工程自动化控制体系。

本智慧水利建设总体框架由“一个体系”、“两个平台”组成，形成脉络清晰、结构完整的智慧水利建设体系。

5 结束语

本次针对平原河网型县域智慧水利建设规划的首次编制和探索，获得如下几点经验：

（1）协同推进，关注上下结合

智慧水利建设的定位是县级区域智慧水利建设，放在浙江省水利信息化建设和政府数字化转型和智慧城市建设的总体框架下进行统筹考虑，协同推进。在基础设施建设的基础上，在数据层面、应用层面一方面尽可能利用上级部门规划建设的统建应用，另一方面要根据地方和行业特点，建设适合自身需求的数据和应用。

（2）结合工程，推进项目建设

在水利工程项目建设的同时，推进信息化内容同步开展建设。将水利信息化建设内容从设计阶段开始就纳入到工程项目设计中，按照工程标准化建设的规定，并适度超前，规范灌区、圩区、水闸、泵站、堤防、海塘、河湖水域等不同类别、不同等级的水利工程信息化建设内容、建设标准、实施程序和验收要求。明确水利工程建设从规划设计到验收各阶段信息化建设要求，规定工程项目建设的同时，信息化内容必须同步开展建设。把信息化建设内容作为水利工程建设的一个必要组成部分，以工程建设推进水利信息化基础设施建设。

（3）建管并重，重视系统运维

建立智慧水利长效稳定的运行维护机制，各单位需确保所辖范围内的各类信息化基础设施和应用系统的正常运行，协调和处理运行过程中出现的问题；确保运维资金，制定运维考核制度，组织运维培训工作，归档运维过程资料。

（4）实施考核，注重建设绩效

建立智慧水利考核指标体系和日常考核机制，对智慧水利建设和应用进行考核。将水利信息化建设投入占水利建设总投入比例纳入工程建设考核指标， 2020年以后应达到4%以上。制定水利信息化发展指标体系，按照指标体系规定的各项指标对建设绩效进行考核评分，以提高水利信息化建设水平。制定数据责任考核制度，将数据责任考核纳入到日常工作考核中。