甘肃省智慧水保系统现状与展望

摘 要： 2020年至今，甘肃省水土保持系统已建模块为甘肃省水土保持智慧化监管建立了良好的环境和数据基础。但随着水土保持行业的持续发展、智慧水利技术架构的不断升级，以及新技术的深度广泛应用，现有模块已不能完全满足当前智慧水土保持管理需求。在已建水土保持业务模块的基础上，通过补充数据资源、完善数字化场景，创建专业模型、实现智慧化模拟，升级业务应用、支撑精准化决策，升级构建甘肃省智慧水保系统，以实现典型水土保持业务场景的智慧化计算与模拟，更全面、科学、精准支撑甘肃省水土保持工作决策。

关键词： 智慧化系统；水土保持；现状；展望；甘肃省

中图分类号： S157" 文献标识码： C" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.01.009

［引用格式］ 李瑞平，李文龙，杨乐，等.甘肃省智慧水保系统现状与展望[J].中国水土保持，2025（1）：32-35.

2020年至今，甘肃省水利厅坚持“整合已建、统筹在建、规范新建”的建设思路，按照《甘肃智慧水利建设项目设计—建设—采购—试运行（EPC）总承包—总体设计方案》的设计要求和建设任务，建设了甘肃省智慧水利大平台，全面推进了全省水利业务与信息技术的深度融合。其中，水土保持业务板块建设了相应的信息化系统，以全面支撑甘肃省水土保持业务管理工作，为甘肃省水土保持智慧化监管建立了良好的环境和数据基础。为全面提升甘肃省水土保持信息化水平，笔者梳理了甘肃省智慧水保建设现状及发展趋势，在已建水土保持业务模块的基础上，将数字孪生技术与甘肃省水土保持业务场景深度融合，通过补充数据资源、创建专业模型、升级业务应用，扩建甘肃省智慧水保系统，为甘肃省实现典型水土保持业务场景的智慧化提供参考。

1 甘肃省水土保持系统现状及发展趋势

2020年，甘肃省开展了“甘肃智慧水利项目——水土保持系统”建设，建设内容包括“天地空一体化”感知体系、水土保持信息系统和淤地坝监测预警系统。其中，“天地空一体化”感知体系——淤地坝感知体系包括水位（泥位）监测站、雨量计、视频监控站、水尺监测监控系统，太阳能供电、避雷模块，通信模块，主控系统，三维全景摄影测量系统等；水土保持信息系统包括生产建设项目监督管理系统、生产建设项目自动识别系统、遥感监管协同工作系统、目标责任考核系统、移动一体化系统、生产建设项目可视化系统等；淤地坝监测预警系统包括实时数据展示系统、淤地坝申报信息管理系统等。

在甘肃智慧水利2021年度项目中，又补建了淤地坝感知体系及水土保持综合治理系统。其中，补建的淤地坝感知体系是在2020年度9座试点淤地坝的基础上，另选取39座淤地坝，以拓展淤地坝智能监管应用范围，实现坝前视频图像、雨量、水位、三维全景监控，更大限度地发挥淤地坝在安全度汛方面的作用；水土保持综合治理系统补建了综合治理信息展示系统、重点治理工程管理系统、数据直报系统、水土保持综合治理APP等，形成了省、市、县三级用户过程可控、信息留痕、协调联动的电子化、网络化管理平台。

但随着水土保持行业的持续发展、智慧水利技术架构的不断升级，以及新技术的深度广泛应用，智慧水土保持建设要求也在不断提升，甘肃省水土保持系统现有模块已不能完全满足当前智慧水土保持管理需求。2022年12月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于加强新时代水土保持工作的意见》，明确要求推进遥感、大数据、云计算等现代信息技术与水土保持深度融合，要围绕水土流失规律与机理、水土保持与水沙关系、水土保持碳汇能力等加强基础研究和关键技术攻关。2024年全国水利工作会议指出，要强化水土流失综合治理，完成土壤侵蚀等模型集成应用，提升水利智能业务水平。《2024年水土保持工作要点》强调，要推进重要淤地坝“四预”能力建设。以上政策的出台与实施，为甘肃省智慧水保深化发展提供了方向。

2 业务模块现状及拟建任务

2.1 补充数据资源，完善数字化场景

截至2024年7月，甘肃省已积累水土保持信息化数据共1 786 GB（见表1），年新增数据115 GB，基本满足现有水土保持业务信息化场景需求。但对于水土保持数字化场景而言，目前数据量尚不足以全面支撑其应用，需进行数据资源补充。从甘肃省实际需求出发，结合智慧水保建设思路与发展现状[1]，归纳梳理了甘肃省待补充的数据资源，见表2。

2.2 创建专业模型，实现智慧化模拟

在已建水土保持业务系统中，成功应用了监督监管项目信息匹配同步模型、生产建设项目自动化识别模型等，实现了水土保持监督和监管业务的一体化管理与人为水土流失快速发现。然而从整体上看，目前甘肃省水土保持系统的智慧化应用仍有欠缺，应面向甘肃省水土保持高质量发展需求，构建水土保持方案智能审查、重点弃渣场水土流失风险评估、水土流失综合治理紧迫度计算、治理措施精准化配置、综合治理项目水土保持碳汇能力评估、重点淤地坝防汛“四预”、淤地坝风险评估等专业模型，以提升甘肃省水土保持工作的科学化、高效化和精准化。

2.3 升级业务应用，支撑精准化决策

2.3.1 监测评价业务应用

针对水土流失监测评价业务方向，甘肃省暂未开发建设本地化业务应用系统。水土流失监测评价需要建立水土保持监测站点监测、区域水土流失监测评价等数字孪生场景[2]。目前，水利部已初步建成全国水土流失动态监测系统解译与模型计算平台V1.0，实现了遥感影像协同解译、土壤侵蚀模型计算结果统计与动态分析、成果审查与报送等功能[3]，可满足当前甘肃省对区域水土流失监测评价业务信息化的需求。但是，针对水土保持监测站点监测场景，尚缺少相关信息化系统支撑。因此，针对监测评价业务，可通过建立水土保持监测站点监测数字孪生场景及业务应用，实现对甘肃省国家级、省级水土保持监测站点的数字孪生体构建与可视化展示，支持站点基本信息管理、实时数据监控及监测成果的半自动流程化整编，具体可包括水土保持监测“一张图”、监测站点详情、成果整编管理等模块。

2.3.2 预防监督业务应用

针对人为水土流失预防监督业务，甘肃省已完成生产建设项目监督管理系统、生产建设项目自动识别系统、遥感监管协同工作系统等的建设，服务于14个市（州）86个县（市、区）水行政主管部门，自2021年投入运行以来，全面支撑了甘肃省生产建设项目的流程化监督管理及遥感监管工作。然而，当前系统在水土保持方案审查、人为水土流失预报预警、重点项目实时监控等方面仍存在不足，需补充建设相关功能模块，以进一步提升水土流失预防监督智慧化水平。在方案智能审查方面，可通过接入多源共享数据，从地理位置合理性、程序合规性两方面对待批生产建设项目水土保持方案进行智能化审查，以提升水土保持方案审查过程智能化水平和审查效率；在人为水土流失风险评估方面，可基于弃渣场水土流失风险评估模型，结合重点弃渣场基础信息、无人机巡查信息，以及风力、降雨等气象预报信息，定期对弃渣场水土流失风险进行评估；在重点项目实时监控方面，可接入重点生产建设项目自建视频监控数据（针对重点水土保持措施、水土流失风险区），支持水行政主管部门对生产建设项目进行远程监控，以弥补现场水土保持监测、监督的盲区和死角。

2.3.3 综合治理业务应用

针对水土流失综合治理业务，甘肃省已完成重点治理工程管理系统、水土保持综合治理APP、综合治理信息展示系统等的建设，服务于14个市（州）86个县（市、区）水行政主管部门，自2022年投入运行以来，全面支撑了甘肃省国家及省级小流域综合治理项目流程化管理及图斑精细化管理工作。然而，当前系统在综合治理项目规划阶段尚存在不足，不能实现水土流失治理紧迫度计算和治理措施精准化配置，需补充建设相关功能模块，以进一步提升水土流失综合治理智慧化水平。在水土流失治理紧迫度计算方面，可综合应用县（市、区）综合治理紧迫度计算模型和小流域综合治理紧迫度模型，逐步细化综合治理项目目标县（市、区）和目标小流域，辅助甘肃省水行政主管部门科学、合理安排水土流失综合治理项目；在治理措施精准化配置方面，可以“水保斑”[4]为基本单元，基于决策树分析模型，综合分析历史治理措施、土地利用类型、植被覆盖度、坡度等下垫面条件，提出精准化治理措施。

2.3.4 淤地坝管理业务应用

针对淤地坝管理，甘肃省已完成淤地坝监测预警实时数据展示系统、淤地坝信息申报管理系统等的建设，服务于22个县（市、区）水行政主管部门，自2021年投入运行以来，全面支撑了淤地坝监测预警、申报管理等工作。然而，在卫星遥感应用、经验模型预报预警等方面仍存在不足，不能全面满足重点淤地坝“四预”、全省淤地坝风险评估等需求，需补充建设相关功能模块，以进一步提升淤地坝安全度汛能力。在监测预警方面，可补充天基、地基遥感监测手段，基于高分辨率InSAR卫星开展典型淤地坝形变监测示范，建设淤地坝巡查内外业一体化系统，以进一步提升淤地坝监测能力，助力淤地坝安全度汛；在重点淤地坝“四预”系统方面，可基于淤地坝及其控制区和影响区的产汇流、水土流失、洪水演进、溃坝等模型，进行淤地坝洪水预报、监测和预警、淹没和溃坝过程模拟预演，以实现工程调度和抢险预案可视化，辅助水行政主管部门分析模拟重点淤地坝险情的发生、发展、处置过程；在全省淤地坝风险评估方面，可基于淤地坝风险评估体系，结合淤地坝质量、结构、渗流、最高洪水位、有无溢洪道、剩余淤积年限、淤积库容、有无防汛道路、有无预警系统、有无防汛预案、有无责任人、下游威胁对象等影响因子，从水文风险、运行风险、管理风险、工程风险、危害等方面全面评估全省淤地坝风险状况，辅助水行政主管部门对全省淤地坝进行分级管理。

2.3.5 碳汇能力评估业务应用

针对碳汇能力评估，甘肃省暂未开发建设本地化业务应用系统。挖掘水土保持碳汇潜力，建立小流域综合治理项目碳汇管理系统，符合国务院《2030年前碳达峰行动方案》工作要求[5]。通过水土保持措施保碳、减排、增汇能力评估公式，结合土壤有机碳含量监测数据，实现小流域综合治理项目碳汇量计算，为综合治理项目水土保持碳汇价值的实现奠定数据基础，具体可包括碳汇监测与核算、专题图制作、统计分析等模块。

3 系统总体架构

将已建基础与拟建任务进行集成、融合，采用“四横两纵”总体架构设计（见图1），构建甘肃省智慧水保系统。其中“四横”包括基础设施、水土保持数据底板、水土保持智能化模型、水土保持智慧化应用模块，“两纵”包括标准规范体系、安全体系模块。图1中白色代表甘肃省已建基础，深灰色代表拟建模块，浅灰色代表已建架构需后续全面升级。系统建成后，将拓展甘肃省水土保持信息化深度和广度，全面支撑甘肃省水土保持数字化管理与精准化决策。

4 结束语

基于甘肃省智慧水利总体架构，采用数字孪生模拟可视化技术，在与已建系统集成融合的基础上，结合新时代智慧化发展要求，不断补建水土保持业务模块，逐步升级完善系统平台，可以科学、合理、有效地提升甘肃省水土保持智慧化管理水平。然而，在水土保持智慧系统建设中仍面临一些困难与不确定性：①数据“壁垒”仍存在，需打通与发展改革、住建等部门的数据共享渠道；②对于重点弃渣场水土流失风险评估、水土保持碳汇能力评估和重点淤地坝防汛“四预”等模型，其参数的选择与率定需符合甘肃省本地化要求；③开展高分辨率InSAR卫星淤地坝形变监测时，需探索研究高分辨率InSAR卫星在淤地坝形变方面的应用广度和监测精度。以上问题还需逐一深入分析探讨，进行可行性研究与设计方案细化，可考虑分期逐步开展智慧化模块建设。

参考文献：

[1] 赵永军，马松增，罗志东，等.“十四五”时期智慧水土保持建设思路[J].中国水土保持，2022（10）：74-78.

[2] 张红丽，赵永军，林丽萍，等.我国智慧水土保持数字化场景组成及其设计探讨[J].水利信息化，2023（3）：36-39，51.

[3] 张红丽，林丽萍，赵永军，等.智慧水利水土保持分系统构建及应用[J].人民黄河，2023，45（增刊2）：85-87.

[4] 罗志东.我国水土保持基础管理单元“水保斑”的认识与探索[J].中国水土保持科学，2015，13（4）：127-131.

[5] 李智广，王海燕，王隽雄.碳达峰与碳中和目标下水土保持碳汇的机理、途径及特征[J].水土保持通报，2022，42（3）：312-317，380.

（责任编辑 张绪兰）