费县许家崖水库水源地生态保护工程管理平台构建

赵首创，胡安霞，郑 宁，梅传贵

（1.费县许家崖水库管理中心,山东 临沂 276000；2.宁波弘泰水利信息科技有限公司,浙江 宁波 315000）

1 前言

饮用水水源与人民的生活密切相关[1],2018 年3 月,环境保护部和水利部联合印发《全国集中式饮用水水源地环境保护专项行动方案》,通过落实“划定饮用水水源保护区、设立保护区边界标志、整治保护区内环境违法问题”三项重点任务,确保饮用水水源地水质得到保持和改善,努力提高饮用水水源环境安全保障。同年11 月,山东省人民政府办公厅印发《山东省打好饮用水水源水质保护攻坚战作战方案（2018-2020 年）》,方案提出持续加强饮用水水源地规范化建设、深化南水北调沿线水污染防治、有效防范水环境风险三点重要任务,并提出加强组织领导、完善政策制度、加大投入力度、加强科技支撑、引导公众参与、强化监督评估六条保障措施。

许家崖水库水源地作为费县的饮用水水源地和临沂市的第二水源地[2],随着临沂、费县经济社会发展的不断加快,人民群众对生活质量要求的不断提高。生态环境的保护工作对城镇居民安全饮水尤为重要。2019 年3 月,费县人民政府召开许家崖水库水源地环境保护专项整治推进会议,突出了许家崖水库饮用水水源地环境保护工作的重要性。利用先进的水利信息化技术,建设许家崖水库水源地生态工程管理平台,全面提升许家崖水库水源地智慧化管理水平,有效提高水源地管理效率,进一步提升水库饮用水水源地生态环境保护工作能力,保障城镇居民饮水安全,充分发挥水库水源地的综合效益,促进区域经济可持续发展。

2 总体框架

为了保障整个平台中各组件功能独立、服务明确、逻辑清楚,将整个平台划分为四个逻辑层[3]：基础感知层、应用支撑层、业务应用层、用户层。各层之间互不干扰,独立作业,层与层通过预留的服务接口进行通信。

平台框架图如下：

图1 平台总体框架图

基础感知层：是整个平台的数据基础,采集基础信息、动态信息与监测信息等,并通过网络传输至应用支撑层。

应用支撑层：应用支撑层包括数据库系统和平台运行框架,存储感知数据,并为业务应用层提供支撑。

业务应用层：业务应用层主要为费县许家崖水库水源地生态工程管理平台,包括水库水源地可视化综合大屏展示、水源地生态工程指挥综合信息系统、库河联调决策支持系统、移动工作平台和公众汛情发布等。

用户层主要为用户提供了跨终端的多种访问方式,实现应用的无差异化同步,方便用户随时随地快捷掌握水利工程实时运行状态和协同办公。

3 建设内容

许家崖水库水源地生态工程管理平台根据需求,主要功能系统包括水库水源地可视化综合大屏展示、水源地生态工程指挥综合信息系统、库河联调决策支持系统、移动工作平台和公众汛情发布,满足平台用户的多样化需求。

3.1 数据库系统

数据库系统是水源地生态工程管理平台建设的基础[4],其作为数据支持层,是信息服务的源头和基础,通过对水库水源地及下游灌区的基础信息、水雨情信息、工情、大坝原型监测信息、视频监控信息以及其他收集的资料信息等进行整合与完善,并接入外部相关数据,建设实用、可靠、先进、标准、兼容的水库水源地综合数据库,并基于数据库提供相关数据服务,满足水库水源地生态保护信息服务要求。

图2 数据库系统的功能逻辑

3.2 平台运行框架

搭建平台基础运行框架,为各子系统的运行提供基础支撑保障,主要包括单点登录、个人门户、权限管理和安全管理。整合各个子系统,为用户提供统一的访问入口和权限管理,并保障平台系统安全。

3.3 水库水源地可视化驾驶舱

对许家崖水库水源地相关数据资源进行深度挖掘、提炼、分析、应用,通过信息多维关联融合,利用可视化技术,构建许家崖水库水源地可视化驾驶舱,以监测数据和防汛调度数据为基础,以水库水源地日常运行管理主要业务为抓手,以数据大屏[5]的形式对水库水源地的安全运行管理、防汛防台调度等关键信息进行综合展示和分析,为管理人员提供一个掌握全局、运筹帷幄的综合展示中心。

3.4 水源地生态工程指挥综合信息系统

结合许家崖水库水源地管理业务需求,提供工程基础信息管理、水源地保护工程监测预警、水源地保护业务管理、组织管理、水源地工程检查、工程维修养护、实现水库“管理事项任务化、事项操作流程化、流程处置闭环化、管理记录电子化”,为水库安全运行管理等提供科学依据,为水源地生态工程指挥提供决策支持,充分满足水库水源地管理部门日常办公及标准化管理需求,全方位提升水库水源地指挥管理水平。

3.5 库河联合调度决策支持系统

许家崖水库具有重要的防洪功能,科学的洪水预报调度能够有效地保护临沂、郯城、苍山等市、县沿河人民生命财产的安全。根据许家崖水库的防汛防台实际工作和管理制度,应用计算机技术对工程运行调度工作的各个环节进行信息化管理,科学应用控制运用计划指挥水库工程运行调度,构建水库预报调度模型,实现洪水人工干预预报计算,以信息化手段保障工程运行安全,充分发挥水库工程效益。主要功能包括降雨分析、洪水预报、水库调度计算、库河联合调度、实时洪水跟踪、洪水影响分析、调度成果管理、洪水简报等,支持洪水前——洪水中——洪水后全过程作业决策分析。

3.6 移动工作平台

为方便用户随时随地进行重要业务工作,开发移动工作平台,提供基础信息查询、监测信息展示等功能,可实现移动端基础信息查询、监测信息展示、业务事项办理,实现管理人员随时随地全天候、在线化、移动化办公。

3.7 公众汛情发布

通过水源地生态保护门户网站和微信公众号[5]两种方式增强水库水源地与公众的联系,加强公众水利知识、生态保护知识教育,灌输防汛安全意识和生态环境保护意识,及时推送水雨情预警信息,提升公众水库水源地保护的参与度。

图3 许家崖水库微信公众号

4 系统关键技术

4.1 库河联调技术

库河联合调度的基本思想是“上蓄下泄”,即利用上游水库的拦蓄洪水作用,对下游河道洪水进行削峰、错峰[6]；同时河道橡胶坝全部塌落泄洪,使河道洪水尽快下排,以减轻城区防洪压力。库河联合调度计算主要是依据实时防汛需求[7],当洪水来临时,经过洪水预报模型计算出入库洪水与区间洪水,若库水位未达到控制水位,则按照下游河道安全流量,采用水库调度模型计算水库出库,控制下泄；若库水位达到控制水位,则以水库大坝安全为前提泄流,库水位降到

控制水位以下后,再按照河道安全流量控制下泄。

图4 库河联调示意图

4.2 大屏可视化展示技术

数据可视化[8]是指将数据以视觉形式来呈现,如图表或地图,以帮助人们了解这些数据的意义,采用数据可视化技术,通过大屏的形式展示出来,其流程见图5。平台采用数据可视化技术将水库水源地监测数据、日常业务数据、库河联调数据进行综合大屏展示,可以帮助管理人员快速掌握水库水源地的动态情势。

图5 大屏可视化展示流程

4.3 单点登录

单点登录（Single Sign On,SSO）是在多系统共存的情况下,实现用户一处登录得到所有系统的信任访问[9]。本项目通过对用户基本信息的统一管理、变更日志的同步管理和统一登录及身份认证服务,实现单点登录,访问所有子系统。

5 结语

费县许家崖水库水源地生态工程管理平台是为费县许家崖水库管理处研发的现代化管理工具。该平台以数据库系统和平台运行框架为基础,充分利用现代化先进技术和已有信息资源,结合实际需求构建了水库水源地可视化驾驶舱、水源地生态工程指挥综合信息系统、库河联调决策支持系统、移动工作平台和公众汛情发布等业务应用体系,能够充分满足许家崖水库水源地生态工程管理要求,增强许家崖水库水源地信息化、智慧化管理能力,并提升公众影响力。技术在不断发展革新,新的管理手段和管理机制会不断涌现,水库水源地生态工程的管理也需与时俱进、不断革新自我。