水利信息化_____________深圳市坪山河流域智慧水务
建设方案研究
申小艾\\宁天竹2袁奚晓伟2
(1.深圳市蕾奥规划设计咨询股份有限公司，518000,深圳曰 2.中国市政工程西北设计研究院有限公司深圳分院，518000,深圳冤
摘要：以坪山河流域智慧水务建设方案为研究对象，结合深圳市建设国家新型智慧城市标杆市的战略目标以 及解决坪山河流域水安全和水环境等问题的实际需求，阐述了坪山河流域智慧水务建设的意义。分析方案的结 构和功能，总结出方案的主要特征，提出方案存在的问题并给出了相关建议。坪山河流域智慧水务建设是智慧水 务在流域综合治理领域的一次尝试，对于提升流域管理水平和效率具有重要意义。关键词院坪山河流域;流域治理;智慧水务;深圳市
Xiaoai 袁 Ning Tianzhu 袁 Xi Xiaowei
Abstract： Taking the smart water affairs construction in Pingshan River Basin as the research object, combined with the strategic targets of the new smart city construction of Shenzhen City and the practical needs of solving the problems of water safety and water environment in Pingshan River Basin, the significance of the construction of smart water affairs in Pingshan River Basin is expounded. The structure and function of the scheme are analyzed, the main features of the scheme are summarized, the problems existing in the scheme are put forward and the relevant suggestions are given. The construction of smart water affairs in Pingshan River Basin is an attempt of smart water affairs in the field of watershed comprehensive management, which is of great significance for improving basin management level and efficiency.
Key words: Pingshan River Basin；watershed management曰smart water affairs 曰Shenzhen City 中图分类号:TV21+TU99 文献标识码:B 文章编号院1000-1123(2018)05-0050-05
深圳市是我国最具经济活力的 城市之一，也是“一带一路”倡议中的
方面的缺失，也有监管方面的缺位。 在当前以生态文明理念为指导的城 市发展建设过程中，对坪山河流域进 行综合治理，既是落实国家“水十 条”、《深圳市贯彻国务院水污染防治 行动计划实施治水提质的行动方案》 的必然要求，也是促进深圳“东进战 略”落实与和谐发展强有力的支撑， 具有极其重要的战略意义。
随着深圳市智慧城市建设的不 断深入，智慧水务在市政供水等领域 获得良好的应用效果，而在流域治理 和综合管理领域的应用则还处在起
步阶段。深圳市于2016年编制完成 了《龙岗河坪山河两河流域综合治理 规划》，其中坪山河流域综合治理的 规划方案除了必要的工程措施之外， 还充分考虑了软件建设，智慧水务建 设方案就是软件建设的核心部分。坪 山河流域智慧水务建设是流域治理 思路从硬件建设为主向“软硬结合” 转变的重要标志，是流域管理方式的 一次重大升级，同时作为深圳市建设 智慧城市新标杆的重要组成部分，它 也是提升城市自身竞争力和主动服 务“一带一路”倡议的必然选择。
Research on the construction scheme of smart water affairs in Pingshan River Basin of Shenzhen City//Shen
21世纪新海上丝绸之路枢纽城市。
《深圳市信息化发展“十三五”规划》 提出，到
2020年，深圳市要建成国际
一流的信息基础设施，建成全程全时 的公共服务信息化体系，建立现代化 的社会治理支撑体系，信息经济创新 活跃，建成国家新型智慧城市标杆 市。坪山河流域地处深圳市东北部， 是深圳“东进战略”的核心区域和桥 头堡，但目前尚存在水安全、水环境 等多方面问题。究其原因，既有工程
收稿日期
= 2018-01-03
作者简介：申小艾，主任工程师，高级工程师研究方向为市政给排水规划与工程设计。
,
水50
一、 坪山河流域现状分析
1. 流域概况
坪山河发源于三洲田梅花尖，流 经坪山区，在兔岗岭进入惠阳境内， 在淡水寮湖汇入淡水河，属淡水河一 级支流。坪山河在深圳市内的流域面 积约129.4 km2，占坪山区总面积的 77%。2016年年末坪山区常住人口 40.79万人，人均生产总值13.25万 元，按2016年平均汇率折算，人均生 产总值约为1.99万美元。依据目前广 为接受的钱纳里工业化阶段理论分 析，坪山区处于后工业化阶段，处于 工业阶段的最高水平。
2. 存在的主要问题
水安全方面’坪山河干流防洪体系 仍待完善，支流堤防达标率偏低，城市 内涝形势依然严峻。水环境方面，沿河 污染企业多，排污监管存在盲区，管理 制度建设有待完善；截污系统不完善， 支流河道水质差；雨污分流不彻底，污 水厂尾水深度处理不足。水生态方面， 大量工业污染导致水质恶化，河道生态 系统破坏严重，河滩及河口位置的天然 湿地也存在不同程度的侵蚀和破坏。水 资源方面，本地水资源供水能力有限， 现有供水功能水库只能满足坪山区约 50%的用水需求；对外水依赖程度较 高’同时本地再生水未得到充分利用。
堤防建设不达标、雨污分流不 彻底等硬件建设问题，可通过相应 的工程措施加以解决，而监管力度 不够、制度不完善等软件建设问题则 需通过提升管理水平和能力来解决。 因此，坪山河流域综合治理必须将硬 件建设和软件建设兼顾并重，集建 设、监督和管理“三位一体”，才可能 实现综合效益的最大化。
二、 坪山河流域智慧水务
建设意义
1.可弥补水务信息化进程中的 诸多缺陷
目前，坪山河流域的水务信息化
还存在一定欠缺，一是水务薄弱环节 缺乏有效监测，导致不能及时准确完 整地掌握必要信息;二是水务信息缺 乏共享机制，信息分散在不同的部 门，且缺乏互联互通手段，造成资源 分散，降低了业务子系统和信息资源 的利用率；三是缺乏信息分析工具， 发挥不了数据应有的作用。智慧水务 建设可使上述问题迎刃而解。
2. 是推动公共服务转型升级必然选择
智慧水务建设作为智慧城市的 重要组成部分，是体现城市管理智慧 化水平的重要标志之一，是水务事业 发展、行业管理与服务的重要支撑和 保障，关系到城市运行优化资源配 置、政府职能提升、公共服务完善等 各项任务能否顺利完成。坪山河流域 智慧水务建设将以新技术应用带动 水务信息化技术水平的全面提升，以 重点应用系统带动信息化建设效益 的发挥，为水务管理的精细化、智慧 化提供信息化技术支撑，并通过长足 发展，实现水务服务主动化的目标。
3. 是实现科学管理和决策的要手段
智慧水务集管理中心、指挥中 心、服务中心等功能于一体，包含智 能仿真、智能诊断、智能预警、智能预 报、智能调度、智能处置和智能服务 等内容，可实现自动发现问题、分析问 题，并为决策者提供多种解决方案。 水务决策的科学性和应急反应速度 将得到有效提升。
三、坪山河流域智慧水务 建设目标
1.技术目标
坪山河流域智慧水务平台利用 物联网、云计算、大数据、地理信息系 统等关键技术，建设多元立体监测体
系、多维信息服务平台、智慧预报调度 平台以及支撑保障环境体系，涵盖信 息采集、传输、处理、存储、管理、服务、 应用等环节，并在统一的空间基础上，水利信息化
2018.5中国水利
对坪山河流域相关历史、实时数据进 行多源、多尺度的无缝融合，使空间信 息与业务信息一体化应用真正实现智 能感知、智能融合、智慧应用。
2.进度目标
坪山河流域智慧水务建设按照 “两年基本建成，五年基本完善”的总 体部署，拟分两个阶段开展实施。第 一阶段为2016—2017年，基本完成坪 山河流域智慧水务建设，
初步形成与 智慧流域相适应的水务管理能力曰第 二阶段为2018—2020年，基本完善坪 山河流域智慧水务建设，真正让坪山 河流域水务管理达到世界先进水平， 为智慧深圳的实现提供有力支撑。
四、坪山河流域智慧水务 建设方案
1. 总体框架
坪山河流域智慧水务总体设计 紧紧围绕至2020年实现“监测立体 化、决策科学化、管理协同化、服务主 动化、控制自动化”的战略目标，坚持 “民生优先、人水和谐”的治水理念， 深入分析坪山河流域治理实际需求，
提出建设总体框架，如图1所示。
2. 立体监测体系
采用空基、天基、地基监测网络 组成的空天地一体化方式对坪山河 流域的雨量监测、水位监测、流量监 测、水质监测、视频监测、遥感监测等 进行建设。
空基监测：通过机载监测设备， 对地观测水库蓄水状况、农作物生长 状况等信息;通过机载雷达对区域的 降雨状况、暴雨中心进行监测。
天基监测：通过遥感卫星监测水 土流失情况、湿地面积变化情况等信 息曰通过北斗卫星导航定位系统对大 坝、堤岸的变形情况进行监测，可以 对关注位置进行实时定位。
地基监测：通过设置固定的人工 或自动地面雨量站、地面水文站和水 位站、地面水质观测站，测量降雨量、 水位、流量、水质等要素；还可以通过
51水
的重C水利信息化
HINA WATER RESOURCES 2018.5
水努工程建管业
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城市生态水水态程水循循环安涝工源市排体环环境全程工供水工监监监监控测
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1
坪山河流域智慧水务建设总体框架设计
移动监测站对水源地、水功能区等区 条件，能实现实时在线监测、连续记 域的水质情况进行抽样检测以及对 录功能。坪山河流域在14个补水断 土壤墒情监测进行取样检测。
面新建河道H-ADCP流量计。
(1) 雨量监测
②
水库流量监测。坪山河流域在 雨量监测系统可自动监测河道 16个水库新建H-ADCP流量计进行 水情，管理人员可远程实时掌握坪山 水库入库流量监测，新建30个遥测 河河道雨量情况。
采集终端。
目前，坪山河流域有2个水库 ③
入河排污口流量监测。对坪山 渊三洲田水库和赤坳水库）已建雨量 河的入河排污口、工业排污口、生活 计，需新建雨量计14个，配套遥测采 排污口进行监测，实现对排污口的实 集终端(GPRS)14套。
时监管。排污口监测信息包括排污口 (2) 水位监测
流量监测和视频监测。视频监测纳入 水位监测系统可自动监测河道 视频监控系统。在坪山河流域干流排 水情，管理人员可远程实时掌握坪山 污口新建雷达测速仪、水位计、摄像 河河道水位情况，为河道防汛排涝、 头等装备95套。
引配水决策提供数据支持。坪山河流 ④
管网流量监测。在坪山河流域 域14个补水断面及重要的干支流交 新建排水管网流量计30套、遥测采 汇处（参照历史潜在洪水发生地)新 集终端30套。
建水位计20套，配套遥测采集终端 (4)水质监测
(GPRS)20 套。
①交界断面监测。在坪山河流域
(3) 流量监测
新建14套
CODfc分析仪、NH3-N分
①河道流量监测。河道流量监测 析仪、TP/TN分析仪、五参数分析仪，
采用水平多普勒流速剖面仪(H-AD-
样品处理单元14套(含采样泵，控制 CP)进行自动监测。H-ADCP是目前
阀门，增压泵，沉砂池、匀质前处理装 自动测流的先进技术，适应不同水力
置、管路等），清洗除藻单元14套等。
水
52
②
饮用水水源地水质监测。坪山
河流域9个饮用水水源地建立浮标 体系、常规五参数监测、叶绿素监测、 蓝绿藻监测、NH3-N监测、硝酸盐监
测、亚硝酸盐监测、磷酸盐监测、COD 自 动检测仪等。
③
污水处理厂水质监测。根据国
家减排要求，对
COD、NH3-N、TP、TN
进行监测，要求水质达到标准。安装
COD分析仪、NH3-N分析仪、TP/TN 分析仪、pH分析仪、悬浮物浓度分析
仪、流量计等。
(5) 视频监测①
现地监测。视频监控用于监视
坪山河河道堤防险工险段、非固定污 染源(偷排偷盗）、水闸、泵站、排水口 以及坪山河片区的易涝点，为远程直 观掌握防汛抗涝、水安全防范、景观 管理等情况提供重要依据。视频监控 采用1080P高清摄像头，所有视频监 控信息传输至坪山河管委会视频监 控平台，实现统一管理、调用。
在坪山河流量安装现地监控视 频50台，主要用于闸坝监测和泵站
监测。
②
内涝监测。在易涝区建设水
位、视频监测站点，对各低洼地段的
积水水位和现场情况进行监视，建设
重点区域排水管网的流量监测站点， 对城区排水情况进行监测，实现内涝的 实时监测与预警。在坪山河流域17个 内涝积水点安装水位视频设备17套。
(6) 遥感监测①
无人机监测。配置无人机对坪
山河河道进行全方位、无死角巡查， 为掌握河道综合治理情况、河道执法
巡查提供便捷、有效的信息参考。
②
GPS监测。通过GPS终端实现
对河道巡查人员的实时定位监控，对 轨迹进行记录，对巡查任务进行定量 考核。要求GPS定位精度优于15 m， 能采用GPRS实时自动上传。在坪山 河流域配套手持终端15套。
3.智慧应用体系
智慧应用体系以信息资源和基
础设施为依托，根据水利职能部门的 业务需求，设计智慧水务的应用功能 和应用系统架构，实现水务管理的智 能感知、智能仿真、智能诊断、智能预 警、智能调度、智能处置、智能控制和 智能服务，从而服务于防洪抗旱减 灾、水资源管理、水生态管理、水环境 管理等涉水业务。
(1) 功能架构
通过智慧水务应用体系建设，实 现对水务全生命周期的“智能感知、 智能仿真、智能诊断、智能预警、智 能调度、智能处置、智能控制、智能 服务”的一体化管理，为保障防洪安 全、水资源安全、水环境安全、水生 态安全和工程安全提供技术支撑，服 务于防洪管理、水资源管理、水环境 管理和水生态管理四大业务领域，针 对日常状态和应急状态的情况进行 不同反馈，全面支撑水务业务。坪山 河流域智慧水务应用体系功能架构 见图2。
(2) 模块构建
智慧水务应用体系基于云计算 的软件即服务(SaaS)进行设计，将坪 山河流域水务业务通过每个不同的 服务模块进行建设，每个模块根据业 务需求特点搭建出符合自身需求的 业务应用，如图3所示。该建设模式 可有效避免系统重复性建设，易于系 统升级改造，实现系统的开放性和动 态可持续发展。在系统升级改造过程 中，只需升级各功能模块，对于通用 模块进行统一升级即可。
软件即服务(SaaS)能够方便地接 入各种应用组件，最终以接口方式暴 露给用户调用，同时通过统一门户、 单点登录、统一认证等技术手段，实 现一个入口、多种服务、未来接入的 系统也同样通过服务的注册实现，快 速部署应用。
应用云采取模块化的建设模式， 即水务信息服务模块、水务业务管理 功能模块、水务决策支持功能模块和 水务应急管理功能模块。
水利信息化
2018.5中国水利
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坪山河流域智慧水务应用体系功能架构
水利应用模块化设计
信息服努
业努管理
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决策支持
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应急管理
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智能方针、r
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智能诊断实时监测信恵服努水安全管理智能评价应急信皂服努综合信息服努水坏境管理智能预菩应急预曾管理信雇发布服努智能预报应急调度信皂交换服
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水资源管理水生态管理
智能调度应急会商
V y
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智能会商智能控制
yV y
图
3
坪山河流域智慧水务应用模块设计
4.支撑保障体系户的信息服务则经由水务门户网站 (1) 数据云
提供，也可通过内网接口和其他政府 智慧水务数据云是引入大数据 部门的专网实现互联互通，是同深圳 技术，在制定标准规范的基础上，通 市和广东省水务数据中心连接的节 过分析数据来源，建设集数据存储、 点。以为水务信息应用提供统一的数 数据处理、数据服务为一体的大数据 据资源环境和应用服务平台为总体 管理平台。数据云建设基于充分利旧 目标，建成先进实用、安全可靠，集基 原则，通过整合、改造和新建的方式 础性、全局性的水务信息资源存储管 实现现有信息资源到智慧水务信息 理，共享与交换，应用服务等功能为 资源的过渡。
一体，汇集内容丰富的全市水务数据 智慧水务数据云建设包括综合 资源并形成可靠、完整数据更新维护 数据库建设、数据仓库建设、元数据 机制，具备严格的数据标准体系和完 库建设、数据资源目录建设以及数据 善的管理体系的水务数据中心。
共享交换平台建设等部分内容，其架 5.方案分析
构如图4所示。
坪山河流域智慧水务建设方案 (2) 设施云
具有以下几方面主要特征：
数据中心为保证智慧水务功能 (1)紧扣问题导向，针对性强的发挥搭建了稳定的软硬件环境，是 水安全问题和水环境问题一直 保障智慧水务高效运转的重要支撑 是坪山河流域治理的重中之重，在完 平台。水务数据中心通过内网为内部 善河道堤防等工程措施的基础上，实 用户提供共享信息服务，其对公众用
施全方位的实时水文监测，通过大数
53
水
C水利信息化
HINA WATER RESOURCES 2018.5
图
4
坪山河流域智慧水务数据云体系架构
据分析可以对可能发生的洪涝灾害做(4)结构形式灵活，适应性强出预判和预警，并通过泵站和闸门等 流域治理和管理的需求和目标 设施的远程自动控制进行处理，将灾 并不是一成不变的，这需要智慧水务 害消灭在萌芽状态。通过在线监测流 平台根据实际需求作出相应变化，使 域水质可以及时发现水质变化，对流 其具有一定的适应能力。该平台采用 域污染做到及时发现、及时处理。通过 模块化结构，在日后使用过程中可随 视频和遥感监测也可以及时发现和制 时根据新的需求增加新模块，也可根 止破坏河道或偷排污水等行为，消除 据实际需求对现有模块功能进行调 河道的水安全和水污染等隐患。
整或升级，具有较强的适应性。
(2) 呼应智慧城市，协调性强智慧水务建设作为智慧城市建 五、结论及问题
设的一部分，必然要考虑智慧城市建 1. 主要结论
设的整体需求。坪山河流域智慧水务 综上分析，坪山河流域智慧水务 平台在全面考虑流域自身管理需求 建设方案无论是基于问题导向还是 的同时，通过完善接口设置融入全市 目标导向都有极强的针对性，在解决 智慧平台体系的建设。例如，考虑到 流域现有问题的同时，又将国家新型 公众获取信息的需求以及其他政府 智慧城市标杆市的建设向前推进了 部门信息共享与协作的需求，平台设 一步。平台的立体化监测体系使流域 置了公众接口及部门协作共享接口； 信息采集更加全面和及时，大数据和 平台主要由水务部门进行管理和维 云计算的应用为管理者科学决策提 护，通过设置接口兼顾了深圳市与广 供了重要支撑，水文预警和自动应急 东省水务部门的信息沟通需求。
体系则能大大提升城市防灾减灾水 (3) 任务全面细致，实用性强平，模块化的结构形式便于日后的功 方案确立了详细的建设构架以 能拓展和升级，平台建成后将大大提 及全面量化的建设任务，如明确了主
升流域管理的能力和效率。
体框架、模块设置以及相应功能，也 2. 问题及建议
确定了监测体系所需的详细设备及 (1)海绵城市建设的监测问题数量，并且制定了建设智慧水务平台 近年，海绵城市建设理念的推广 的具体时间节点，具有很强的实用性 和普及为流域治理提供了更丰富的 和可操作性。
技术手段，如下凹绿地建设、渗透性
水54
铺装等。坪山河流域智慧水务建设方 案已基本覆盖了常规的水文信息监 测，但对海绵城市相关项目仍存在监 测盲点，如对下凹绿地、渗透性铺装 实际渗透能力及面源污染的监测等。 从目前海绵城市建设发展现状来看， 其建设目标和指标的控制还主要停 留在设计阶段，因此智慧水务平台对 建成后的海绵城市进行全面监测将 存在一定困难，有必要在这方面展开 进一步研究，以便根据实际效果对海 绵城市建设措施不断修正和完善，实
现最优配置。
(2)外部接口的应用实效问题《深圳市新型智慧城市顶层设计 方案》明确强调，要着力打破信息壁 垒，突破信息“部门所有制”藩篱，加 快实现各部门和行业间的信息互联 互通，构建开放应用、整合通用、打牢 共用、好用管用的城市管理治理信息 系统。智慧城市由包括智慧水务在内 的众多子系统组成，各子项则由不同 的技术公司提供服务，虽然坪山河流 域智慧水务建设方案已充分考虑了 各种外部接口需求，但由于涉及大数 据共享及各公司核心知识产权等，各 个接口能否实现无缝高效接驳，还需 通过实践来检验。建议在全市层面研 究建立智慧城市的信息共享机制，使 各智慧子系统的必要信息共享制度 化，可考虑采用分级分类限定的方 式，确保必要的数据信息能及时充分 流通。 ■
参考文献：
[1] 唐珊珊.2020年建成国家新型智慧 城市标杆市[N].深圳特区报，2016-09- 29(A06).
[2] 深圳市坪山区人民政府.坪山区 2016年国民经济和社会发展统计公报 [R].深圳：深圳市坪山区人民政府， 2017.
[3] 綦伟.打造国家新型智慧城市标杆 厚植深圳发展新优势新动能[N].深圳 特区报，2016-11-09(A01).
责任编辑郑爽
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