基于大數(shù)據(jù)設(shè)計的區(qū)域水資源可持續(xù)承載力預(yù)測系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)，共有 4個層次，每一個層次的組成部分不同，負(fù)責(zé)的工作也不同。

1）總控層。利用人機(jī)界面為人機(jī)建立聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器內(nèi)部選擇的界面為直觀清晰的可視化界面，通過不同的空間圖形進(jìn)行操作，使用者操控起來更加靈活方便。

2）分系統(tǒng)功能層。主要是根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用種類劃分，方便系統(tǒng)更好地開發(fā)和設(shè)計。在分系統(tǒng)功能層中，系統(tǒng)可以進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)以及管理工作，所有實(shí)時監(jiān)測到的信息都在該層進(jìn)行調(diào)控。

3）子系統(tǒng)功能層。在分系統(tǒng)功能層的基礎(chǔ)上設(shè)計各個子系統(tǒng)模塊，實(shí)時監(jiān)測模塊對應(yīng)信息采集模塊和信息傳輸模塊；信息管理模塊對應(yīng)模塊、信息處理模塊、實(shí)時預(yù)測模塊；決策支持模塊對應(yīng)水資源實(shí)時評估模塊、水資源實(shí)時管理模塊、水資源實(shí)時預(yù)報模塊；遠(yuǎn)程控制模塊對應(yīng)遠(yuǎn)程控制模塊和監(jiān)控指令反饋模塊。

4）系統(tǒng)支撐功能層。為支持多種運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)支撐功能層中同時加入了數(shù)據(jù)庫、模型庫、圖像庫、知識庫、文本庫、影像庫、方法庫。

水資源短缺區(qū)域（如京津冀）水資源承載力往往處于透支狀態(tài)，需要從區(qū)域外調(diào)取水資源，和區(qū)域水資源共同支持區(qū)域內(nèi)的生活、生產(chǎn)和生態(tài)等用水部門的需求，因此，水資源短缺區(qū)域水資源配置問題是跨流域水資源配置和流域水資源配置的集成。為了對區(qū)域水資源進(jìn)行更的利用，在完成用水部門的初始水權(quán)配置后，需要進(jìn)行部門間的水資源優(yōu)化配置，以促使區(qū)域水資源向高用水效率部門流動?？紤]到水權(quán)交易機(jī)制不成熟所帶來的高交易成本、高風(fēng)險等問題，水資源優(yōu)化配置可以以用水部門間（主要為產(chǎn)業(yè)部門）水資源合作的方式進(jìn)行：用水部門通過組成水資源合作聯(lián)盟、分配聯(lián)盟用水收益，以獲取比其單獨(dú)利用水資源時更高的用水收益，并能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域整體用水受益比各用水部門單獨(dú)利用水資源時更高的效果。然而，應(yīng)如何基于用水部門間水資源合作開展水資源短缺區(qū)域內(nèi)水資源優(yōu)化配置，才能使各用水部門獲得盡可能多的用水收益，才能使區(qū)域內(nèi)有限的水資源實(shí)現(xiàn)用水效益化，仍是一個亟待探討的議題。

21 世紀(jì)，城市作為人口和經(jīng)濟(jì)的中心，在社會經(jīng)濟(jì)生活中的作用日趨重要。隨著城市人口的持續(xù)增長和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，區(qū)域水資源需求量越來越大，城市缺水問題也日益嚴(yán)重。科學(xué)而合理的水資源預(yù)警機(jī)制能夠更加合理地調(diào)配城市水資源，有計劃地指導(dǎo)水資源的開發(fā)與利用是解決城市水資源供需矛盾，實(shí)現(xiàn)水資源長期穩(wěn)定供給和利用的有效手段。區(qū)域預(yù)法根據(jù)是否需要定期發(fā)布預(yù)警分為點(diǎn)預(yù)警和過程預(yù)警; 根據(jù)是否考慮預(yù)警期內(nèi)降水對地表水可供水量及地下水可開采量補(bǔ)給的影響將預(yù)警分為動態(tài)預(yù)警和靜態(tài)預(yù)警?？紤]到本次研究中預(yù)警期選擇為非汛期，由于預(yù)警周期較長，且北方地區(qū)水資源較匱乏，非汛期的降水對預(yù)警級別的影響較為顯著，因此本文選擇動態(tài)的過程預(yù)警作為主要的研究手段。