□彭彥銘 □程 冀 □廖曉芳（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

1 水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的意義

隨著西部大開發(fā)和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入，在黃河流域內(nèi)工礦企業(yè)的迅速發(fā)展，各行業(yè)用水量劇增，黃河水資源短缺問題日趨嚴(yán)重，工農(nóng)業(yè)用水供需矛盾日趨尖銳，嚴(yán)重制約了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，迫切需要采取相應(yīng)的節(jié)水措施，高效利用有限的水資源。

黃河作為西北、華北地區(qū)的重要水源，近年來隨著流域內(nèi)各省區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日益突出。加之由于歷史和現(xiàn)實(shí)的原因，造成黃河用水結(jié)構(gòu)不合理、節(jié)水灌溉資金短缺，節(jié)水工作發(fā)展滯后，農(nóng)業(yè)用水存在浪費(fèi)現(xiàn)象，而同時(shí)沿黃部分省區(qū)新上項(xiàng)目拿不到取水許可指標(biāo)，工業(yè)發(fā)展后續(xù)水源不足。為了適應(yīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，促進(jìn)節(jié)水型社會的建設(shè)，在不改變流域總體配水方案的基礎(chǔ)上，黃河水利委員會在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的西北地區(qū)進(jìn)行了工農(nóng)業(yè)水權(quán)轉(zhuǎn)讓試點(diǎn)建設(shè)。通過水權(quán)轉(zhuǎn)讓，利用市場手段優(yōu)化配置黃河水資源，為沿黃各省區(qū)提供高效利用黃河水資源的可借鑒經(jīng)驗(yàn)，使有限的黃河水資源發(fā)揮最大效益，為黃河流域全面建設(shè)小康社會提供資源支撐。

通過水權(quán)轉(zhuǎn)讓可以對引黃灌區(qū)進(jìn)行以節(jié)水為中心的高效節(jié)水技術(shù)裝備和改造配套建設(shè)，提升灌區(qū)的灌溉水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，用現(xiàn)代物質(zhì)條件裝備農(nóng)業(yè)、改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)傳統(tǒng)、落后狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的根本轉(zhuǎn)變，促進(jìn)引黃灌區(qū)農(nóng)村農(nóng)業(yè)向集約化、現(xiàn)代化發(fā)展；通過水權(quán)轉(zhuǎn)讓還可以解決新建重點(diǎn)工業(yè)項(xiàng)目的供水缺口，使農(nóng)業(yè)用水向工業(yè)用水有償轉(zhuǎn)換的同時(shí)解決灌區(qū)改造建設(shè)的投資問題，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置。

2 鄂爾多斯市南岸灌區(qū)進(jìn)行信息化系統(tǒng)建設(shè)的必要性

鄂爾多斯市南岸灌區(qū)地處荒漠草原和荒漠過渡帶，屬于“沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)”的干旱地區(qū)，目前引黃灌溉面積共計(jì)94.30萬畝。根據(jù)國務(wù)院“87”分水方案和內(nèi)蒙古自治區(qū)政府對各盟市的初始水權(quán)明晰，鄂爾多斯市分得黃河耗水量7.00×108m3，其中，南岸灌區(qū)6.20×108m3，占全市分配水量的88.60%。鄂爾多斯市是內(nèi)蒙古自治區(qū)資源富集地區(qū)，近年來，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化迅猛推進(jìn)，一大批煤電、煤化工項(xiàng)目紛紛落戶鄂爾多斯市，水資源問題成為制約這些項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)的瓶頸。為了合理調(diào)整工農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，按照黃河水利委員會部署，從2005年開始，內(nèi)蒙古自治區(qū)首先在鄂爾多斯市南岸灌區(qū)開展了水權(quán)轉(zhuǎn)讓試點(diǎn)一期工程建設(shè)，即由用水企業(yè)出資對灌區(qū)進(jìn)行節(jié)水改造，提高黃河水的利用率，將該灌區(qū)節(jié)約下的用水指標(biāo)置換到工業(yè)項(xiàng)目上，在確保灌溉用水和初始水權(quán)的前提下，解決新上馬企業(yè)的用水問題。這是黃河水利委員會在開展水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的一次重大嘗試，因此，該灌區(qū)水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的實(shí)施效果關(guān)系到黃河流域水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的進(jìn)行，所以，通過信息化系統(tǒng)建設(shè)，將鄂爾多斯市南岸灌區(qū)的相關(guān)用水情況進(jìn)行收集分析進(jìn)行評價(jià)，是黃河流域水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的技術(shù)支撐，同時(shí)南岸灌區(qū)作為上游重要的用水單位，對其進(jìn)行用水管理也是黃河水量統(tǒng)一調(diào)度的客觀需要。因此，鄂爾多斯市南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)在功能上不僅要滿足灌區(qū)自身管理需要，要滿足鄂爾多斯市水利信息化建設(shè)需要，更要滿足黃河水利委員會水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作評價(jià)和全河水量統(tǒng)一調(diào)度工作的需要。

因此，需要建立一個(gè)以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以高速安全可靠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，以3S技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和決策支持系統(tǒng)為核心的現(xiàn)代化灌區(qū)管理系統(tǒng)，為灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置、高效利用、水權(quán)轉(zhuǎn)讓、黃河水量統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)信息采集的自動化、信息管理的規(guī)范化、決策的智能化，大大提高信息采集和加工的準(zhǔn)確性以及傳輸?shù)臅r(shí)效性，做出及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋和預(yù)測，為各級灌區(qū)管理部門提供先進(jìn)的管理手段和科學(xué)的決策支持，全面提升鄂爾多斯市南岸灌區(qū)管理水平，為水權(quán)轉(zhuǎn)讓工程后評估、黃河水量統(tǒng)一調(diào)度提供南岸灌區(qū)用水等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持。

通過系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對南岸灌區(qū)南干渠進(jìn)水閘、沿黃抽水泵站、機(jī)構(gòu)管轄的各級渠道配水口、退水口、排水站等水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測（控），使各級灌區(qū)管理機(jī)構(gòu)掌握灌區(qū)實(shí)際用水情況；實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)范圍降水、蒸發(fā)等氣象和土壤墑情、地下水水位的自動監(jiān)測，為灌區(qū)配水提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持；實(shí)現(xiàn)各級管理機(jī)構(gòu)間信息安全、穩(wěn)定的傳輸；實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)、灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等科學(xué)的存儲和有效的管理；為灌區(qū)管理人員提供一套方便、科學(xué)的需水計(jì)劃制訂和配水方案、實(shí)時(shí)調(diào)度方案編制工具，并對水量統(tǒng)計(jì)、水費(fèi)計(jì)算和收取等灌區(qū)日常業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)流程化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。

3 服務(wù)于水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的鄂爾多斯市南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

一般地，灌區(qū)信息化系統(tǒng)包括采集、傳輸、處理、存儲、應(yīng)用、決策支持等環(huán)節(jié)，還要涉及到一些基礎(chǔ)設(shè)施的建立，如采集設(shè)備、管理中心環(huán)境的建立等。結(jié)合灌區(qū)管理特點(diǎn)，不同級別的業(yè)務(wù)處理邏輯以及數(shù)據(jù)訪問邏輯等有可復(fù)用共享的部分，可以考慮設(shè)計(jì)建設(shè)通用的業(yè)務(wù)處理服務(wù)和信息交換服務(wù)等，避免重復(fù)建設(shè)。

鄂爾多斯市南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用服務(wù)、基于GIS灌區(qū)管理及決策支持系統(tǒng)以及系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)體環(huán)境等幾部分組成，同時(shí)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)都要以國家、行業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作依據(jù)和約束。系統(tǒng)總體框架詳見圖1。

圖1 鄂爾多斯市南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)總體框架圖

基礎(chǔ)設(shè)施主要包括信息采集與監(jiān)控、信息傳輸、數(shù)據(jù)存儲與管理等系統(tǒng)。信息采集與監(jiān)控利用先進(jìn)的信息自動采集和遠(yuǎn)程自動化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對引（退、排）水、用水、氣象、土壤墑情、地下水等信息的自動化采集以及對關(guān)鍵閘站的遠(yuǎn)程自動化控制，為鄂爾多斯南岸灌區(qū)管理和決策提供各種必要的基礎(chǔ)信息采集和控制手段；信息傳輸利用成熟的有線或無線傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理各種信息的安全傳遞；數(shù)據(jù)存儲與管理利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和相應(yīng)的存儲設(shè)備實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)、有效的存儲與管理。

應(yīng)用服務(wù)是系統(tǒng)的中間邏輯層，為上層的應(yīng)用系統(tǒng)提供各種可復(fù)用的方法和工具，主要包括信息共享服務(wù)、空間信息服務(wù)、業(yè)務(wù)處理服務(wù)、用戶管理與認(rèn)證服務(wù)等。

基于GIS灌區(qū)管理及決策支持系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)部分，直接面向用戶，根據(jù)用戶管理級別，結(jié)合所需信息和管理職能，針對各級管理機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)個(gè)性化的應(yīng)用管理與用水決策系統(tǒng)，將灌區(qū)管理工作流程標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，為灌區(qū)的各級調(diào)度管理提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)體環(huán)境主要指鄂爾多斯市南岸灌區(qū)各級管理中心環(huán)境，按照灌區(qū)管理組織機(jī)構(gòu)，針對管理范圍和職能，為各級管理機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)相應(yīng)監(jiān)測（控）、監(jiān)督和管理的設(shè)施設(shè)備，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供良好的硬件環(huán)境。

標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范主要指系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)所需遵循的國家、行業(yè)頒布的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求等，以及在建設(shè)、運(yùn)行過程中需要制訂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)各個(gè)階段，嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保證工程建設(shè)和運(yùn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

考慮以上各組成技術(shù)特點(diǎn)的不同，將南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)劃分為信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)層、基于GIS灌區(qū)管理與決策支持系統(tǒng)、管理中心環(huán)境等。信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)采集信息的不同劃分為水量信息采集與閘站監(jiān)控系統(tǒng)、氣象信息采集系統(tǒng)、墑情信息采集系統(tǒng)、地下水信息采集系統(tǒng)，其中水量信息采集與閘站監(jiān)控系統(tǒng)包括對引水信息、退水信息、排水信息、配水信息等采集以及閘門的遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控；信息傳輸系統(tǒng)劃分為通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)存儲平臺；應(yīng)用服務(wù)層劃分為數(shù)據(jù)訪問與數(shù)據(jù)交換服務(wù)、灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)、GIS服務(wù)、用戶管理與認(rèn)證服務(wù)等；基于GIS灌區(qū)管理與決策支持系統(tǒng)根據(jù)灌區(qū)業(yè)務(wù)管理劃分為灌區(qū)綜合監(jiān)視、灌區(qū)信息管理、灌區(qū)業(yè)務(wù)處理、配水方案編制、灌區(qū)水費(fèi)管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控等子系統(tǒng)；管理中心環(huán)境按照管理級別劃分為灌域級管理子中心、南干渠管理局中心、旗（縣）級管理分中心和市級管理中心。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

信息采集系統(tǒng)利用不同的傳感器采集各類信息，并將采集到的信息利用通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较鄳?yīng)的管理機(jī)構(gòu)，這些信息在各管理機(jī)構(gòu)經(jīng)過整理或直接存儲入存儲設(shè)備中相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中；基于GIS管理及決策支持系統(tǒng)通過應(yīng)用服務(wù)層的數(shù)據(jù)服務(wù)讀取和業(yè)務(wù)管理相關(guān)的數(shù)據(jù)，利用應(yīng)用服務(wù)或直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果利用應(yīng)用系統(tǒng)輸出界面提交給用戶；對于灌區(qū)配水業(yè)務(wù)，則由用戶利用數(shù)據(jù)服務(wù)讀取數(shù)據(jù)庫中相關(guān)的數(shù)據(jù)，提交相應(yīng)的灌區(qū)管理應(yīng)用系統(tǒng)編制相應(yīng)的計(jì)劃、方案，存儲在相應(yīng)級別管理機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并利用通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)劃和方案在上、下級機(jī)構(gòu)間的傳遞；對于閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，則由應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)配水和實(shí)時(shí)調(diào)度方案，計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)度指令，通過通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將指令直接發(fā)送到被控閘站現(xiàn)地，對閘門實(shí)施遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，閘門現(xiàn)地監(jiān)控站可以將實(shí)時(shí)監(jiān)測的流量信息和閘站各部分運(yùn)行情況等傳送至各級管理機(jī)構(gòu)，以便各級管理機(jī)構(gòu)在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握引水過程和工程運(yùn)行狀況。

3.2 服務(wù)于水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作信息化系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)

為了能夠滿足全河水量統(tǒng)一調(diào)度需求，檢驗(yàn)水權(quán)轉(zhuǎn)讓一期實(shí)踐效果，為水權(quán)轉(zhuǎn)讓二期的實(shí)施提供切實(shí)有效的保障，本系統(tǒng)有針對性的進(jìn)行了功能研究和設(shè)計(jì)工作，主要包括以下兩個(gè)方面：

3.2.1 系統(tǒng)對涉及水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作的數(shù)據(jù)進(jìn)行專門采集、傳輸和存儲

對與黃河有直接水量交換的口門進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，包括對南岸灌區(qū)直接從黃河引水的口門和泵站（南干渠引水閘和揚(yáng)水灌域的8處揚(yáng)水泵站）以及退水進(jìn)入黃河的站點(diǎn)（6處退水口和11處排水站）的流量進(jìn)行自動化采集。并采用先進(jìn)的同步轉(zhuǎn)發(fā)模式將原始數(shù)據(jù)和經(jīng)地方整理后的信息傳送至黃委會水量調(diào)度中心以備校驗(yàn)。

3.2.2 與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合

位于黃河水利委員會的黃河水量總調(diào)度中心（以下簡稱“黃河水調(diào)中心”）是全河水量統(tǒng)一調(diào)度的指揮中心，安裝運(yùn)行了黃河水量調(diào)度系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將與水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作和全河水量統(tǒng)一調(diào)度工作相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯入黃河水量調(diào)度系統(tǒng)。

為了能夠接收黃河工程管理局和南岸灌區(qū)管理局傳送的監(jiān)測信息，在黃河水調(diào)中心配置了一臺具有公網(wǎng)IP的接收服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對南岸灌區(qū)遠(yuǎn)端監(jiān)測信息的接收。通過南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，在水量調(diào)度數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)表中添加相應(yīng)的字段來實(shí)現(xiàn)南岸灌區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的接收存儲，并開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲接口，將黃河工程管理局和南干局上報(bào)的監(jiān)測信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)表，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲。原黃河水量調(diào)度綜合平臺中未包含南干渠進(jìn)水閘和六個(gè)退水口節(jié)點(diǎn)，沒有相應(yīng)界面顯示其相應(yīng)信息，借助南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，將對黃河水量調(diào)度綜合平臺進(jìn)行升級，增加相應(yīng)菜單或按鈕，設(shè)置觸發(fā)程序，并開發(fā)或修改相應(yīng)用戶界面，實(shí)現(xiàn)對南岸灌區(qū)相關(guān)引退水信息的查詢。

4 鄂爾多斯市南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)的重要作用

鄂爾多斯市南岸灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)施將實(shí)現(xiàn)灌區(qū)用水管理的自動化、規(guī)范化、科學(xué)化，不僅能夠大大降低灌區(qū)管理難度和管理費(fèi)用，在保證灌區(qū)正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下有效減少灌溉用水量，通過科學(xué)、高效、規(guī)范的灌區(qū)管理有效保證水權(quán)轉(zhuǎn)讓實(shí)體工程的節(jié)水效益，為水權(quán)轉(zhuǎn)讓工作進(jìn)一步開展及后評價(jià)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也為黃河水量統(tǒng)一調(diào)度提供了相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，為減少水事糾紛，增進(jìn)社會和諧做出貢獻(xiàn)。

[1]陳永奇黃河水權(quán)制度建設(shè)與黃河水權(quán)轉(zhuǎn)讓實(shí)踐[J].中國農(nóng)村水利水電.2014(01).

[2]黃躍進(jìn),楊軍.基于GIS技術(shù)的節(jié)水灌溉區(qū)劃研究[J].中國農(nóng)村水利水電.1999(12).

[3]彭彥銘.中部省份灌區(qū)節(jié)水信息系統(tǒng)研究[J].河南水利與南水北調(diào).2010(11).