孙 健，万 毅

（水利部水资源管理中心，100038，北京）

强化水资源管理是保障经济社会高质量发展的重要支撑手段，需要通过利用网络化、数字化、智慧化先进成果，提升水资源管理科学性、时效性和智能化，切实提高水资源管理领域预报、预警、预演、预案（以下简称“四预”）能力。以水利部关于“十四五”期间智慧水利建设指导意见、顶层设计、规划和方案等文件为依据，立足水利部本级水资源管理工作目标和任务，以业务应用需求开展深入分析，总结水资源管理信息化能力现状和存在的主要问题，提出水资源管理与调配系统建设思路，为水资源管理信息化建设工作提供参考。

一、水资源管理信息化能力现状

覆盖中央、流域和省区3 个层级的国家水资源管理系统，是国家水资源监控能力建设项目（以下简称“国控项目”）的重要成果，在现有水资源监测体系和业务管理信息体系中具有核心地位。

1.监测感知能力现状

在河湖断面监测方面，国家水资源管理系统水利部本级系统已对805个有水资源监测需求的省界断面实现430 个断面的监测；对全国第一批生态流量管控的41 个重点河湖83 个重要控制断面，已接入74 个断面监测数据；对65条已批复或已开展跨省江河水量分配工作的335个河流控制断面，已接入131个断面监测数据。

在地下水监测方面，国家地下水监测工程（水利部分）已完成建设，构建了1个国家地下水监测中心、7个流域监测中心、32个省级监测中心、280 个地市分中心和10 298个地下水自动监测站。在取水口监测方面，截至2020年年底，国控项目在全国累计完成18 713户41 851个监测点建设，覆盖取水许可证11 632份，监测许可水量共计2563.24 亿m3，年度监测实际水量3308.29亿m3。

2.信息平台能力现状

国控项目基本建成了包括1个中央平台、7个流域平台、32 个省级平台，共40 个节点在内的国控系统，已基本建成水利部、流域、省(自治区、直辖市）三级水资源管理信息平台和取用水、水功能区、大江大河省界断面三大监控体系，在水利业务网内形成覆盖五级的水资源通用管理业务标准化体系，对重要取水口和水源地等关键对象完成实时监测信息同步，构建了相对完备的技术标准体系，对水资源管理提供了较好的建设基础和应用支撑。

水利部不断推动取用水管理政务信息系统整合共享，自2021 年起在试点地区开展了取用水管理政务信息系统整合工作，着手建设取用水管理“大系统、大平台和大数据”，实现水利部、流域机构取用水管理业务办理系统与地方各级取用水管理相关政务信息系统的互联互通，初步形成可覆盖全国的取用水管理政务服务平台，服务全国取水许可电子证照办理、用水统计调查直报、取水工程（设施）核查登记等业务，并逐步纳入各地已建成的取水许可审批、取水计划、水资源税费收缴等系统功能。

自2019 年起，全国省界断面水文水资源监测信息系统开始建设，针对水量分配监管、生态流量管控等业务对水文监测数据规范化管理和整编应用的需求，提供水文水资源监测站网管理、数据报送、预报预警、指标评价、分析报表等管理业务支撑。实现对全国省界断面和重要控制断面的基本信息、评价指标、历年均值等重要基础信息的管理，实现全国近900 个断面月度、年度水资源监测数据的报送流程管理和监控，可对日数据整编报送管理并进行短期预报及预警，可根据不同时间序列进行指标评价和统计。

3.水资源管理业务应用现状

水资源管理业务应用信息化建设主要包括基础设施体系、数据资源体系、应用支撑体系和业务应用体系4个部分（见图1）。

图1 水资源管理业务应用信息化建设现状

基础设施体系依托水利感知体系获取水资源管理业务数据信息，形成水资源管理系统数据底板。目前水利感知体系获取数据信息的方式途径包括水文站网监测、取水口在线计量和人工填报。通过水利专网等路径为数据信息提供计算、存储和网络媒介通道。

数据资源体系包括国家水资源管理系统建设形成的数据中台和数据库。数据中台包括数据管理平台和数据资源目录，具备数据资源治理、安全管理、质量管理、运维管理和共享交换等功能。按照数据类型存储水利感知体系上传的基础数据、空间数据、业务数据、监测数据和多媒体数据，可分门别类存储在相应数据库中。

应用支撑体系依托国家水资源管理系统现有业务，初步具备模型平台和知识平台雏形，具备水资源专业模型、可视化模型、业务规则和专家经验等模型和内容。国家水资源管理系统具备三级平台，在此基础上初步具备水资源管控一张图功能，同时与国家地下水监测工程系统和全国水文、水雨情监测系统等之间通过数据共享交换通道获取相关数据。

业务应用体系依托国家水资源管理系统三级平台，在水利部、流域、省（自治区、直辖市）通用基础业务应用基础上，结合水利部本级管理工作需求，具备水量监控与统计、生态流量管控、取水许可证照成果统计等业务功能。同时通过数据交换渠道获取的数据信息，实现地下水水位变化通报功能。

二、水资源管理业务信息化建设存在的不足

1.透彻感知能力不够

目前以国家水资源管理系统为主体的监测体系信息感知覆盖范围和要素不全，监测能力还不能满足部本级水利业务和管理需要。

在河湖断面数据监测方面，各级监测信息向部本级平台的总体接入率不高。重要河流涉及水量分配断面的信息接入率为39%，省界水量断面接入率为53%，部分水量分配、生态流量控制相关的站点至今尚未启动建设，一些已建站点的枯水期监测频次和指标达不到评价要求。

在地下水监测方面，部本级可直接获取动态水位、水质信息的站点以国家地下水监测工程建设成果为主，一些地下水超采区内的国控站点覆盖程度不足，数据质量有待进一步提升。

在取水口监测方面，各地计量能力不均衡，部本级平台直接获取、可供研判趋势和动态决策的取用水信息不充分。国控系统虽然对规模以上颁证取用水户实现了在线计量，但该类取用水户数量少，且区域间分布不平衡。农业用水的取水口计量率相对较低；全国工业和生活取水总体取水口计量率较高，但多为自动化程度低的离线计量，设备精度和稳定性水平参差不齐。

2.联通与共享程度不高

一是内部信息系统联通整合不够。部本级国家水源管理系统取用水监控功能与全国取水许可电子证照系统、用水统计调查直报系统尚未实现数据动态同步和业务整合，用于“四预”的业务无法联动，数据重复报送、“一数多源”、“脏数据”频繁入库等问题依然存在。全国省界断面水文水资源监测信息系统的服务范围还不够广泛，与具体调度业务结合还不够紧密。二是外部数据资源共享不足。目前对于水资源管理业务联系紧密的相关行业相关数据还未能实现动态共享。

3.管理支撑能力不强

虽然水利部、流域、省（自治区、直辖市）三级系统实现了业务协同，但部本级工作人员直接通过信息系统开展业务办理、监测预警、实时告警和监管的工作环节还不完整。系统统计分析功能和数据处理机制不完善，系统内数据实用性不强，难以满足业务需求，对专题业务的支撑条件不足，对水资源评价分析、日常管理、考核监督、宏观决策的支撑作用不强，系统平台应用效果与实现“四预”功能要求之间有一定差距。

三、完善水资源管理业务应用的工作思路

坚持“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求，积极落实《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》工作内容，搭建水资源管理与调配系统，完善水资源管理业务应用，完成水资源领域数字化、网络化和智能化水平跃升。

1.数字化上切实提升对水资源要素的感知能力

（1）提高对自然水体的监测能力

通过建设完善水雨情和地下水监测站网，根据水量分配、生态流量管控和地下水超采治理等业务需求，进一步增加站点密度和监测指标，提高监测频次和传输能力，对水利部发布的重要河湖、地下水超采区的监测覆盖率达到100%。

（2）提高取水口监测计量水平

规模以上非农业取水口（地表水许可水量50万m3以上、地下水许可水量5 万m3以上）全部实现在线计量，大中型灌区干渠渠首取水口全部实现在线计量，规模以上农机井（井内径200 mm以上）全部安装计量器具或纳入“以电折水”管理。

（3）完成水资源数据底板构筑

以“一数一源”原则完成水资源管理对象的基础、业务、监测、空间和多媒体五类信息汇交和治理，保障信息可靠实用。以水利一张图为核心平台，实现自然水体到取用水端全流程全要素的基础信息和监测信息数字模拟上图，为用户提供“一图通览”服务。

2.网络化上全面提升多网互通和广泛服务能力

（1）提升网络互通水平

在水利部和省（自治区、直辖市）级平台主节点全部实现水资源信息在水利业务网、国家政务网和互联网的互通，与税务、电力等部门实现网络连通，依托国家政务服务平台和政务网络资源提供统一服务，推动各地具备取水审批、计量监控、统计上报和税费征收等关键业务“一网通办”条件。

（2）完善基层信息服务

依据业务和信息安全需求在不同网段合理部署水资源数据和应用，满足多层级信息同步和共享的要求，基本实现全国全部县级以上水行政监管需求和持证取用水户可便捷接入政务系统并享受动态服务。

（3）创新移动互联应用

发挥移动互联网和移动终端泛在、智能、普惠的突出优势，不断提升网络服务基础能力，在计量信息采集、监管业务反馈、政策执行评价和社情舆情跟踪等环节中创新工作模式。

3.智能化上显著提升分析研判和科学决策能力

（1）提升模型的应用支撑能力

通过提升流域区域水循环和水平衡模型支撑水平，充分整合水文监测体系和开发利用数据，满足动态分析不同保证率下流域区域水资源量、可用水量的需求，满足对水资源情势“动态掌控”需求。

（2）提升平台的多源整合能力

完善国家水资源管理系统和全国取用水政务服务平台业务模型，综合分析取用水监测、用水统计、水资源税费征收和重点监控用水户等取用水端信息，形成对总体趋势的综合研判和对具体问题的精准定位能力，以多部门数据共享为基础，通过大数据分析等技术，实现对水资源监管风险的科学研判和动态管控。

（3）实现水资源业务“四预”管理

在预报方面，在充分掌握现状、历史和规律机制基础上，对未来发生的重要水资源管理事件，按照业务标准进行预测预报。在预警方面，完善水资源管理风险阈值和指标，建立发布机制，使信息直达责任单位，处置措施和效果可及时反馈。在预演方面，融合水资源管理对象动态信息，在信息平台模拟实际业务场景和事件过程，设定不同情景目标进行风险形势分析，对调度方案进行模拟仿真预演。在预案方面，结合水资源管控对象和指标现状，对预演结果进行分析评估，滚动调整应对措施，提高预案的科学性和可操作性。

四、水资源管理业务应用架构设计

1.总体架构

水资源管理与调配系统水资源管理业务应用依托于水利部正在建设的智慧水利总体框架，调用数字孪生流域提供的算据、算法、算力等资源（图2）。

图2 水资源管理业务应用信息化建设总体框架

基础设施体系：水利感知体系通过构建一体化的取水监测计量体系，实现对水资源管理与调配业务数据信息的动态感知。依托水利云、政务云和互联网提供的计算、存储和网络资源进行建设和部署，并根据后续建设需要，建设相应安全防护体系，保障水利数据资源和业务应用的安全、稳定、高效运行。

数据资源体系：基于水利数据仓现有数据资源，按照水利部智慧水利数字孪生流域数据仓建设、运维技术标准，实现取水数据纵向跨层级、横向多跨的共享交换，并按照水利数据仓数据管理机制，开展数据治理、质量管理、安全管理和运维管理。

应用支撑体系：基于水利部蓝证统一身份认证和全国一体化政务服务平台提供的统一门户、统一身份和统一应用支撑能力，整合已有系统平台功能应用和新建立的数字孪生平台模型平台、知识平台，构建部本级水资源管理与调配系统应用支撑体系。

业务应用体系：依托各级系统平台应用现状，全面梳理水资源管理与调配核心业务，调用功能服务，汇集数据信息，完善开发用水量统计与分析、取用水监管、河湖生态流量监管等新重点业务应用，构建部本级水资源管理与调配系统业务应用体系。

政策制度体系：在智慧水利数字孪生平台政策体系框架下，完善水资源管理与调配系统建设政策制度，优化系统运行维护等规定，协调推进系统建设工作，保障协调推进。

标准规范体系：根据智慧水利数字孪生平台建设数据共享、技术应用、政务服务、安全运维、系统集成等相关标准规范体系，结合水资源管理与调配业务标准体系框架，指导系统建设、运行、维护等工作。

组织保障体系：按照水资源管理调配系统建设实施方案工作任务和责任分工，加强组织领导，完善建设与运维机制，确保系统建设工作顺利开展。

2.数据架构

数据底板汇聚水利云、政务云和互联网传输的各类数据，为模型平台和知识平台提供数据服务，支撑水资源管理业务应用。根据不同数据来源和数据类型，将各类数据按照统一的标准规范、数据基准和注册接入方式汇集到水资源数据信息平台中。水资源管理业务数据流程由数据获取、数据集成、数据管理和数据应用4 个部分组成（图3）。

图3 水资源管理业务应用数据流程