(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110000)

水利信息化在水生態(tài)恢復(fù)評價中的應(yīng)用研究

王竹高峰

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110000)

水生態(tài)恢復(fù)評價作為生態(tài)恢復(fù)工程的重要環(huán)節(jié)，對其研究也成為生態(tài)恢復(fù)工程的焦點，對其指標選取與指標體系的構(gòu)建也是水生態(tài)恢復(fù)評價的重點和難點。利用水利信息化領(lǐng)域中的新技術(shù)，為水生態(tài)恢復(fù)評價的開展奠定基礎(chǔ)，且從數(shù)據(jù)和資源等方面給予技術(shù)支持，使其能夠在最終評價時提高有效性和準確性。目前對已確定的評價指標項已能夠?qū)崟r動態(tài)監(jiān)測，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用仍待繼續(xù)摸索，進一步提高其可用性。

水生態(tài)恢復(fù)；評價；水利；信息化

水生態(tài)系統(tǒng)作為生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，其健康穩(wěn)定的存在對社會的發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。而生態(tài)恢復(fù)評價作為生態(tài)恢復(fù)工程的重要步驟，對此的研究也成為生態(tài)恢復(fù)領(lǐng)域中的焦點[1]。在國家網(wǎng)信戰(zhàn)略與“互聯(lián)網(wǎng)+”等大數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢下，水利信息化被廣泛關(guān)注，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。將信息化應(yīng)用于水生態(tài)恢復(fù)評價中，對高效、動態(tài)地進行生態(tài)恢復(fù)評價有著積極的影響。

1 水生態(tài)恢復(fù)評價指標的選取與指標體系構(gòu)建

合理客觀地選取水生態(tài)評價指標，并科學建立評價指標體系一直是各國學者普遍關(guān)注的話題。由于水生態(tài)恢復(fù)評價是一個動態(tài)的過程，這就要求所選取的評價指標具有動態(tài)性，并且在選取的各項指標中保證其獨立性也是對評價結(jié)果準確性的必要前提，然而在目前研究中選取的指標卻存在動態(tài)性差、相關(guān)性強的問題[2- 3]。此外多角度地進行水生態(tài)恢復(fù)評價，有助于更加客觀全面地構(gòu)建水生態(tài)恢復(fù)指標體系，例如水生態(tài)安全評價、水生態(tài)服務(wù)評價以及水生態(tài)健康評價等[4]。

《水生態(tài)文明城市建設(shè)評價導(dǎo)則》(SL/Z 738—2016)提出了25項評價指標，其中23項為全國通用指標，兩項根據(jù)不同地域的特點分別制定，每項指標根據(jù)評價結(jié)果劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5級，各項評價指標均需以監(jiān)測統(tǒng)計資料或得到政府主管部門認可的公報、公文數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)現(xiàn)狀或最近一個完整統(tǒng)計年度的狀況對各項指標進行評價和賦分。各項指標總分達到60分以上評為Ⅲ級，75分以上為Ⅱ級，90分以上為Ⅰ級。23項評價指標在體系上分為六大類，分別是水安全評價、水生態(tài)評價、水環(huán)境評價、水節(jié)約評價、水監(jiān)管評價以及水文化評價。另兩項指標在區(qū)域劃分上也分為六類：東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)、長江中下游地區(qū)、華南沿海地區(qū)、西南沿海地區(qū)以及西北地區(qū)。具體指標項見表1、表2。

表1 全國通用指標

表2 地域性指標

2 水利信息化及其主要任務(wù)

水利信息化是以水利工作為中心，整合水利信息化資源，優(yōu)化水利信息化配置，深化水利信息資源開發(fā)利用共享，強化信息技術(shù)與水利業(yè)務(wù)深度融合，推進水治理體系和水治理能力現(xiàn)代化的一項工程性工作。

水利信息化的主要任務(wù)有：

a. 信息化資源梳理。對數(shù)據(jù)資源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、基礎(chǔ)設(shè)施、安全體系和支撐保障條件等進行梳理，掌握資源情況，另外優(yōu)化水利信息化資源配置，統(tǒng)籌共建以及必要補充，科學規(guī)劃水利信息化資源體系。

b. 數(shù)據(jù)資源整合共享。通過面向?qū)ο笏麛?shù)據(jù)模型，開展數(shù)據(jù)資源整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源目錄、基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)、應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理服務(wù)。

c. 業(yè)務(wù)應(yīng)用整合共享。采用面向服務(wù)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建統(tǒng)一的應(yīng)用支撐平臺，完成業(yè)務(wù)功能的服務(wù)封裝，實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)同。

d. 基礎(chǔ)設(shè)施整合共享。按照“云平臺”理念，對機房、計算機、存儲和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一調(diào)度、管理以及服務(wù)，為用戶提供集約化的基礎(chǔ)實施服務(wù)。

e. 安全體系整合共享。按照“統(tǒng)一安全策略、統(tǒng)一安全管理、統(tǒng)一安全防護”的整合理念，構(gòu)建高效統(tǒng)一的安全體系，提供安全服務(wù)。

f. 支撐保障條件完善。建立技術(shù)標準與管理辦法等相互適應(yīng)的支撐保障環(huán)境，保障水利信息化資源整合共享的順利實施，形成信息化資源持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的良性循環(huán)。

3 信息化在水生態(tài)恢復(fù)評價中的應(yīng)用

水利信息化近年來在水利行業(yè)的各個領(lǐng)域都發(fā)揮了積極的作用，通過各種建設(shè)項目的開展強化了信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也豐富了信息源。但沒有專門針對生態(tài)恢復(fù)所建立的信息系統(tǒng)，現(xiàn)存比較相關(guān)的是全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)。

在“十三五”規(guī)劃中，也將水生態(tài)環(huán)境保護信息化工程列為重點工程。規(guī)劃中指出，通過與共建部委間信息共享，基本將列入《全國重要江河湖泊水功能區(qū)劃》考核名錄的重要江河湖泊水功能區(qū)監(jiān)測信息覆蓋率從原有的80%提高到85%；初步建成全國城市飲用水水源地水量、水質(zhì)監(jiān)測信息體系，從原來水利部門對142個全國重要城市地表水水源地對應(yīng)的132個地市基礎(chǔ)上，實現(xiàn)建制市飲用水監(jiān)測信息全覆蓋；初步建成滿足水利生態(tài)環(huán)境保護信息化工作的業(yè)務(wù)系統(tǒng)體系，逐步開展與有關(guān)部門之間的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，推動水利生態(tài)環(huán)境保護信息化工作從單一管理到系統(tǒng)管理、從粗放管理向精細化管理、從靜態(tài)管理向動態(tài)管理的轉(zhuǎn)變，為水利生態(tài)環(huán)境保護信息化工作提供堅實的技術(shù)支撐。

水利信息化的形式多種多樣，其中衛(wèi)星遙感技術(shù)與水利大數(shù)據(jù)對于水生態(tài)恢復(fù)評價的動態(tài)性和正確性都有著積極的作用。

3.1 衛(wèi)星遙感技術(shù)在水生態(tài)恢復(fù)評價中的應(yīng)用

衛(wèi)星遙感技術(shù)通過遙測感知，在地域上對水量、面積等可以精確并實時動態(tài)測算，獲取數(shù)據(jù)量大，對水生態(tài)評價中的數(shù)據(jù)要求從質(zhì)和量上均有保障，且動態(tài)的監(jiān)測對水生態(tài)恢復(fù)動態(tài)評價有著至關(guān)重要的意義。此外遙感技術(shù)的應(yīng)用可繪制出衛(wèi)星遙感圖片，以更直觀的形式描述監(jiān)測結(jié)果，進而提升評價可信度。

a. 水源地水面面積監(jiān)測和蓄水量估算。目前對全國湖泊和水庫水源地的水面進行動態(tài)監(jiān)測，具備數(shù)據(jù)條件的利用新技術(shù)進行了蓄水量估算的實驗。

b. 水生態(tài)、水環(huán)境監(jiān)測。對黃河三角洲地區(qū)進行生態(tài)監(jiān)測，主要監(jiān)測項目為黃河河口地區(qū)補水水面面積和植被覆蓋率[6]。對吉林石頭門等水庫水源地保護區(qū)實施監(jiān)測，監(jiān)測項目主要為保護區(qū)植被狀況、用地類型以及污染源監(jiān)測。

c. 灌溉面積監(jiān)測。目前以內(nèi)蒙古河套灌溉區(qū)作為實驗區(qū)，應(yīng)用遙感手段采用獲取前后時段土壤濕度的方法提取灌溉區(qū)實際灌溉面積，經(jīng)進一步驗證后，可轉(zhuǎn)變以往單一通過人工估算報送灌溉面積的模式。

d. 生態(tài)調(diào)水監(jiān)測。當進行生態(tài)調(diào)度補償時，可能會遇到淹灌區(qū)面積大、人造峰流速快的情況，此時難以實時監(jiān)測洪峰位置和淹灌范圍。利用多源遙感的數(shù)據(jù)進行淹灌范圍的實時監(jiān)測，可獲得更高精度的結(jié)果，為水庫合理調(diào)控蓄放水量提供參考。

3.2 水利大數(shù)據(jù)在生態(tài)恢復(fù)評價中的應(yīng)用

水利大數(shù)據(jù)是一個全方位的龐大數(shù)據(jù)群，是一個天空地網(wǎng)觀測與數(shù)據(jù)采集體系，包括衛(wèi)星觀測、空中觀測、地面觀測等，數(shù)據(jù)類型包括衛(wèi)星遙感影像、降雨、流量、水位、氣象、土地利用等。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用就是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的最大價值，使多源數(shù)據(jù)共同為應(yīng)用層服務(wù)，提升工作的效益和效率。典型大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺結(jié)構(gòu)如下圖所示。

典型大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)前文標準提出的各項數(shù)據(jù)進行水生態(tài)評價時，測量搜集這些數(shù)據(jù)成為水生態(tài)恢復(fù)評價的基礎(chǔ)，因此水利大數(shù)據(jù)的作用逐漸在此突顯出來。大數(shù)據(jù)因其囊括的大量且關(guān)系復(fù)雜的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，可以客觀地描述水生態(tài)環(huán)境的動態(tài)演化模式，因此可以利用大數(shù)據(jù)分析水生態(tài)環(huán)境的發(fā)展規(guī)律，為水生態(tài)恢復(fù)評價做出某一時刻的參照。

利用水利大數(shù)據(jù)龐大數(shù)據(jù)源的同時，結(jié)合水利大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對眾多評價指標進行影響分析，排除干擾，增加數(shù)據(jù)資源的可用性和有效性，使最終的評價更為可靠。

4 結(jié) 語

水生態(tài)恢復(fù)評價是水生態(tài)恢復(fù)工程的重要環(huán)節(jié)，其準確、有效的評價對水生態(tài)恢復(fù)工程的開展有著至關(guān)重要的意義。水利信息化作為水利行業(yè)的發(fā)展大趨勢，將其應(yīng)用于水生態(tài)恢復(fù)評價中可以使評價的動態(tài)性、準確性以及有效性都有所提高，對水生態(tài)恢復(fù)評價工作的開展產(chǎn)生積極的影響。

[1] 楊兆平,高吉喜,周可新,等.生態(tài)恢復(fù)評價的研究進展[J].生態(tài)學雜志,2013(9):2494- 2501.

[2] 丁婧袆,趙文武.生態(tài)恢復(fù)評價研究進展與展望——第5屆國際生態(tài)恢復(fù)學會大會會議述評[J].應(yīng)用生態(tài)學報,2014(9):1- 8.

[3] 李榮麗,陳志彪,陳志強,等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流域生態(tài)恢復(fù)度計算——以福建長汀朱溪小流域為例[J].生態(tài)學報,2015(6):1973- 1981.

[4] 董哲仁.河流生態(tài)恢復(fù)的目標與原則[A].中華人民共和國水利部水土保持司，中國科學院資源環(huán)境科學與技術(shù)局.全國水土保持生態(tài)修復(fù)研討會論文匯編[C].2004:13.

[5] 張立師,王豹.水生態(tài)文明建設(shè)的思考[J].水資源開發(fā)與管理,2015(3):57- 59.

[6] 趙彥彥,李利琴.黃河下游水生態(tài)補償內(nèi)容及標準探討[J].水利建設(shè)與管理,2014(10):44- 46.

Applicationstudyonwaterconservancyinformatizationinwaterecologicalrestorationevaluation

WANG Zhu, GAO Feng

(LiaoningJiangheWaterConservancyandHydropowerNewTechnologyDesignInstitute,Shenyang110000,China)

The evaluation of water ecological restoration is regarded as an important link of ecological restoration project. The research thereof has also become the focus of ecological restoration project. The index selection and the construction of index system are also the emphasis and difficulty in evaluation of water ecological restoration. New technology in the field of water conservancy informatization is utilized for playing foundation to develop water ecological recovery evaluation. Technical support is provided in the aspects of data, resources, etc. Therefore, it can improve the effectiveness and accuracy during final evaluation. Currently, the determined evaluation indexes can be monitored in real time. The application of big data technology still should be explored continuously, and further improving the availability.

water ecology restoration; evaluation; water conservancy; informatization

10.16616/j.cnki.10- 1326/TV.2017.010.013

TV213

A

2096-0131(2017)010-0044-03