水文現代化建設規劃現狀及分析

牛亞豪

（河南省周口水文水資源勘測局 河南，周口 466000）

以周口水文站為例，測驗和辦公自動化相對較低，滿足不了時代需求。目前，周口站降水、水位測報基本實現了自動化；流量、沙量、氣象等并未實現自動化，且設備相對落后、維護不便，且上下游水閘的建立打破了原有水位流量關系，在上下游水利工程全關時，流量很小，甚至為零；閘門開啟很小時，流量很小，常規測流設備無法進行流量測驗。應著重加強儀器設備的更新，維修維護技術力量的培養；流量測驗必須向在線監測發展，推廣接觸式、非接觸式聲學、電磁學流量等在線儀器，推廣水工建筑物在線測流等技術方法。自動監測是目的，在線監測是靈魂。

1 關于新技術手段、先進設備的應用

測掃雷達測流根據其運行原理及適用性，對常年河寬變化不大、水面流速代表垂線流速關系良好的站點較試用，特別是中高水測驗時效果更佳，但對于沖淤變化較大的斷面無法適用，同時不適用于低流速測流；無人機測流高效快速，適用于應急測量，但由于其只能測得水面流速，所以只適用于已知斷面河道的流量測驗；遙控船搭載ADCP技術可以很好地解決ADCP過河問題，對水文日常巡測使用可行，但對于高沙、漂浮物較多時，不能使用；水平式ADCP適用于水位流量關系相對穩定的，測驗速度塊，過程可重現，但其對斷面寬度有要求，不適合寬淺型河流的測量斷面。

2 推行水文站點自動監測的制約因素

現有人員技術力量薄弱，新技術需要做好維護、維修與管理；市面上水文新設備型號少且質量參差不齊，不宜選取；很多新設備在數據直接入庫方面做的不好，無法實現一個平臺接入所有水文要素；資金有限，實現自動化監測需要花費大量的資金進行軟件的開發、硬件的改造，水文行業國家投入資金比例較低。

3 加強水文監測中心能力建設

加強地市級監測中心綜合能力建設，加大現代化監測裝備力度，添加三維激光掃描儀、多波速水下地形測量儀這類設備，提高水文綜合監測服務能力。

加快大數據、云計算、人工智能等高新技術與水文業務融合，完善水文數據庫、數據結構，建立一個水文數據信息處理服務機制，以此來完成對數據信息的處理、預測以及評價。

在現有中央、流域、省級水情信息服務平臺的基礎上，進行功能升級和拓展，實現數據在線分析處理，植入遙感遙測、衛片影像、音頻視頻等數據，構建流域、城市等模型，創建防汛抗早水文預測預報預警智能化服務平臺。

4 水文信息處理服務能力

目前前水文監測手段自動化程度低、水文數據加工處理方式落后，需健全政策法規、體制機制，壯大人才隊伍，發展先進技術、建設現代化水文監測體系，提升水文信息采集、傳輸、處理的自動化和智能化水平：實現監測手段自動化，應用聲波、光、電等先進技術，突破流量、泥沙等水文要素在線自動監測的技術難題，全面實現水文要素自動監測，最大限度將基層水文測站人員解放出來；信息采集立體化，加大遙感遙測、視監控等技術在水文監測中的應用力度，改變水文值息采集主要依靠地面水文站網的單一格局，構建空天地一體化的立體水文監測體系；數據處理智能化：應用大數據、云計算、人工智能等技術，建立統一的集水文業務管理、水文數據處理為一體的水文業務系統，提高預測預報、分析評價等工作的智能化水平，如：（1）建立省、市、站一體網絡系統，全省一盤棋。維護使用委托一家公司來做。無線、衛星通訊更加智能化。北斗終端手機采用可視化，不能只滿足短信傳輸，實現視頻通訊；（2）辦公、業務網絡智能。實現智能水文，所有站隊人員要多面手；（3）建立智能應急隊伍，全省統一管理使用，配備可視設備，便于搶測溝通。

5 水文現代化建設面臨的主要制約

理念制約。思想觀念陳舊：由于水文行業工作枯燥，日常工作中與其他行業交叉較少。同時行業內交流較少，又缺乏高精尖或學科帶頭人，導致整體思維固化、眼界較窄。從業務的流程化管理、質量控制到新儀器設備的使用、行業內創新發明，與其他行業差距巨大。水文人應該跳出固有行業思維，挖掘水文數據的潛力，將各項水文信息與其它行業或老百姓生活緊密結合起來，從生態、農業、旅游業、水環境等多方面發揮水文數據的作用。

技術制約。缺少高層次復合技術帶頭人：現有的水文人員知識理論水平比較單一，第一學歷本科以上學歷占比非常小，缺乏高層次、多層次復合人才。缺少懂機電、計算機、地信、編程等專業的復合型人才。隨著水文新技術的應用，急需補充專業化程度高、知識層次豐富的高技術人才。

現代化、智能化程度不足。雖然中小河流建設性對現有的水文站網進行了優化，部分基礎設施進行了改造，但是離水文現代化的需求還有距離。水位數據的分析入庫、雨量數據的自動分析入庫、流量泥沙測驗的自動化無人化、蒸發水溫的無人化等，與整編規范的要求及國家日清月結的要求仍有很大差距。設備質量的參差不齊、設備軟件的功能參差不齊、各種水文數據庫各自為戰，信息孤單無法打破，都是制約水文現代化的攔路虎。重硬件、輕軟件是目前水文投資的弊端，水文需求的應用軟件、數據庫等信息化短板很嚴重，很多軟件化程序流于形式，中看不中用，發揮不出價值。

各類規范、規定不能滿足現代化需求。由于規范制約，一些資料、儀器設備使用過于嚴格，不能普及實用。應該將資料整編智能化發展，減少人工，增加分析。

體制機制制約。組織管理落后：相對于企業先進的管理經驗，目前水文行業組織架構到管理水平都比較陳舊，在機制創新、效能提高、決策判斷上已經跟不上水文現代化的需求。應逐步建立水文法制完備、機構體制健全、投入機制順暢、管理行為規范的現代化模式和運行機制。如：打破用人機制、職稱評聘分開機制。

資金投入制約。近些年來，水文測站站點激增、站網密度加大，測驗工作量、困難逐年增加。由于單位編制基本無變化，從事水文業務的人員老化嚴重，已經出現斷層。加之由于我省水文公益一類的現狀，創收經營籌集經費無政策支持，向社會購買勞動力的方式無政策支持。人員和資金無從談起。資料落實速度慢。滿足不了現代化工作需求，應該采取靈活資金使用機制。

6 水文現代化建設的模式

依靠思維創新、體制創新、機制創新和科技創新，充分應用先進科技手段和技術裝備，顯著提升水文測報和信息服務自動化和智能化水平，更好的為水利和經濟社會發展提供基礎支撐，達成更為自動的監測，更為立體的數據信息收集、更為智能的數據信息處理以及更為多樣的服務產品這類目的。

明確具體目標：對當前水文站網的實際發展情況進行全面分析，明確其和國內外先進水平之間所存在的差異，站在監管體系、服務體系等方面來加速水文現代化發展進程，明確水文現代化發展的具體目標以及相應建設指標。

彌補發展空白：根據水利行業發展的實際情況以及市場需求，探尋到當前水利站網所存在的不足之處，采取合理的措施進行改良與優化，有效彌補發展歷程中的空白。

加強保障手段：將監測水平的提高作為最終目的，遵循自動化以及智能化建設的原則，加強空天遙感、移動寬帶網、衛星定位以及物聯網等全新技術手段的引入，明確不同技術手段的實際應用價值，有效促進水文監測現代化發展。

有機融合數據：加快大數據、云計算、人工智能等高新技術與水文業務融合，推進智能化水文信息處理服務體系建設，推進水情信息服務平臺升級拓展，豐富數據來源，全面提高預測預報、分析評價等水文信息處理工作的智能化水平。

全面提升能力：滿足水利監管能力提升、應急響應能力提升、公眾服務能力提升以及科學決策能力提升的相應需求，對原有的信息產品進行改良與優化，讓水文業務體系顯得更為多樣化與立體化，提升整體服務能力。

7 結論與建議

7.1 結論

在新的形勢下，水文單位必須抓住信息化和技術創新的契機，緊密聯系需求，堅持科技引領，以信息化驅動現代化，以創新驅動發展，緊跟國際水文發展新方向、新形勢，不斷以服務促進新的發展。水文現代化建設技術裝備應按照理念超前、技術先進、因地制宜、實事求是的原則，深入分析論證新技術裝備的適用范圍和使用條件，根據周口站分類建設標準進行準確定位，制定對應的方案。

7.2 建議

駐巡結合、巡測優先：加強駐測站硬件環境優化，加強巡測基地的分析及決策能力，加強巡測人員的業務技術培養，加強巡測隊伍的測驗輻射能力，加強成熟測站的單值化分析。

自動測報、在線整編：構建全流程綜合管理系統，大幅度提高監測產品時效性，創新水文監測產品形式，促進水文監測數據共享，更好發揮水文服務功能；積極推廣網絡網整編平臺的開發和運用，加強水文監測數據深度挖掘。實現站內信息融合及自動監測平臺整合，提高水文站自動化監測水平，并考慮關于現場流量計量及校準的需要。采取自動監測法來對流量進行測試以及檢驗，做好相應設施設備的配置，以此來實現在全年各個時段巡視流量運轉的實際情況。加強懸移質泥沙的在線自動監測，以此來對粒度進行全面的自動處理與分析，這樣一來便能夠在不同時段對懸移質輸沙率進行監測。如若水質監測符合分析精度，那么就可以采取具備較強自動化以及能夠批量進行處理分析的相應監測設備，從而讓地表水水質監測以及地下水水質監測有著更高的分析水平。

平臺統一、互聯互通：完成對水文監測綜合管理平臺的構建，并將其與互聯網技術進行有機的結合，讓水文監測相關業務能夠在線進行管理，有效推動水文監測的現代化發展。例如針對水位、水面蒸發情況、沙量、水溫、土壤墑情以及流量這類水文要素要進行全面的檢測，都可以采取在線自動監測的方式，且能夠達成單一參數不同量程及區段的傳感器擬合集成。綜合考慮不同流域的實際情況，構建一個統一的在線水文監測管理系統以及數據信息處理系統，實現測站技術管理、資料整編、情報預報、分析評價等水文數據在線業務處理服務的一體化。

加強水文監測精細化：從個體型、經驗性、粗放型水文向規范化、標準化、精細化轉變；監測任務細化分解、人力資源精準定位、站網信息和管理方案建檔優化、設施設備定置管理、測驗工作流程固化、質量監督巡查常態化、獎懲機制明確化。現代化儀器安裝后，做好儀器比測、校測工作，把數據修正好，經過2-3年的數據積累，做到精度符合要求，已實現的在線監測運行穩定后在線監測逐漸取消人工觀測。

加強應急專業隊伍建設：建立專門的水文應急專家庫，包括水文測驗、水文預報、水文分析與計算、3S技術等多種學科專家，開展水文應急工作時，可從專家庫就近抽調有關專家組成專家組；成立專門的水文應急突擊隊，培養隊員具備豐富的理論知識，積累一定的工作經驗，能夠對突發情況進行預判以及有效處理；配置現代化應急測報裝備，要求穩定性好、自動化程度高、集成度高、便于攜帶。