摘 要:湖北省第十二次黨代會(huì)明確指出治荊楚必先治水,《湖北省水安全“十四五”規(guī)劃》和《湖北省“荊楚安瀾”現(xiàn)代水網(wǎng)規(guī)劃綱要》提出以提升水安全保障能力為目標(biāo)的戰(zhàn)略部署。分析了全面提升水安全保障水平對(duì)水文工作提出的新要求以及水文工作存在的主要問(wèn)題,提出湖北水文工作要圍繞水旱洪澇災(zāi)害防御、水資源統(tǒng)籌調(diào)配節(jié)約利用、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、數(shù)字孿生水利建設(shè)等任務(wù),改進(jìn)在站網(wǎng)布局、監(jiān)測(cè)能力、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)智能化等方面的問(wèn)題和不足,加快水文現(xiàn)代化建設(shè)步伐,提升水文監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力,從而為湖北省建成全國(guó)構(gòu)建新發(fā)展格局先行區(qū)提供水文支撐。
doi:10.19679/j.cnki.cjjsjj.2024.0412
關(guān)鍵詞:水安全保障;水文站網(wǎng);水文監(jiān)測(cè);水文支撐;湖北省
中圖分類號(hào):TV212.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
湖北省第十二次黨代會(huì)提出了努力建設(shè)全國(guó)構(gòu)建新發(fā)展格局先行區(qū)的奮斗目標(biāo),明確指出,要統(tǒng)籌抓好發(fā)展和安全兩件大事,堅(jiān)決守住構(gòu)建新發(fā)展格局的安全底線,并把堅(jiān)決守住流域安全底線提到首要位置,治荊楚必先治水。水的問(wèn)題,表象在江河湖庫(kù),根子在流域。強(qiáng)化省級(jí)統(tǒng)籌,將全省劃分為長(zhǎng)江、漢江、清江3個(gè)一級(jí)流域和16個(gè)二級(jí)流域片區(qū),確定流域綜合治理的“底圖單元”??茖W(xué)謀劃建設(shè)“荊楚安瀾”現(xiàn)代水網(wǎng),加快推進(jìn)“引江補(bǔ)漢”工程,加強(qiáng)江河湖庫(kù)堤防建設(shè),優(yōu)化調(diào)整蓄滯洪區(qū)布局,推進(jìn)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固,補(bǔ)齊城市防洪排澇等短板,守住水安全底線。強(qiáng)化治山理水,以神農(nóng)架、大別山、幕阜山以及大洪山等為重點(diǎn),嚴(yán)格保護(hù)流域水源地,加強(qiáng)長(zhǎng)江、漢江、清江流域的上下游統(tǒng)籌、左右岸協(xié)同、干支流互動(dòng),共抓長(zhǎng)江大保護(hù),確保一江清水東流、一庫(kù)凈水北送,守住水環(huán)境安全底線[1]。這為水文工作提出了新的要求。
1 全面提升水安全保障水平為水文工作提出了新要求
《湖北省水安全“十四五”規(guī)劃》和《湖北省“荊楚安瀾”現(xiàn)代水網(wǎng)規(guī)劃綱要》為推動(dòng)新階段湖北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的水安全保障繪制了宏偉藍(lán)圖,圍繞防洪排澇減災(zāi)、水資源統(tǒng)籌調(diào)配、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù),明確了建設(shè)目標(biāo)和主要任務(wù)[2-3]。要立足湖北省“湖泊多、客水多”的特殊水情,把水安全風(fēng)險(xiǎn)防控作為底線,把水資源承載力作為最大剛性約束,把水生態(tài)保護(hù)作為控制紅線,以水流功能的有序發(fā)揮為表征、以河湖水系生態(tài)健康為內(nèi)涵,著力構(gòu)建空間上具有顯著網(wǎng)絡(luò)形態(tài)、結(jié)構(gòu)上具有“綱、目、結(jié)”顯著特征、功能上具有“五水統(tǒng)籌”作用的現(xiàn)代水網(wǎng)體系[2]。圍繞湖北省“一主引領(lǐng)、兩翼驅(qū)動(dòng)、全域協(xié)同”的區(qū)域發(fā)展布局和“三江四屏千湖一平原”的生態(tài)格局,結(jié)合湖北地勢(shì)特征和水情特點(diǎn),按江漢平原、鄂西山區(qū)、鄂東北山丘區(qū)和鄂東南山區(qū)提出了分區(qū)發(fā)展重點(diǎn)。對(duì)表對(duì)標(biāo)省委省政府提出的戰(zhàn)略部署,實(shí)際工作中須找準(zhǔn)水文站網(wǎng)建設(shè)的方向和目標(biāo),構(gòu)建與防汛調(diào)度和荊楚水網(wǎng)相匹配的現(xiàn)代化水文站網(wǎng)。要全面提升水文監(jiān)測(cè)覆蓋率、精準(zhǔn)度和智能化水平,構(gòu)建立體信息感知體系,為數(shù)字孿生流域及數(shù)字孿生水利提供數(shù)據(jù)源。加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力,強(qiáng)化流域和區(qū)域水文水資源分析評(píng)價(jià),為保障水安全提供科學(xué)依據(jù)。
1.1 防洪排澇減災(zāi)方面
湖北省江河縱橫、湖泊星羅棋布、水系十分發(fā)育,具有“湖泊多、客水多”的特殊水情和“四角”環(huán)山、中間是平原的特殊地勢(shì)特征,頻發(fā)的水旱洪澇災(zāi)害是湖北“心腹之患”,防御難度大,對(duì)水文監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警提出了新的更高要求,須推進(jìn)建立覆蓋全面的水文監(jiān)測(cè)體系,按照洪水產(chǎn)流—匯流—演進(jìn)規(guī)律,以流域?yàn)閱卧a(bǔ)充完善水文監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建氣象衛(wèi)星和測(cè)雨雷達(dá)、雨量站、水文站組成的雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)“三道防線”。運(yùn)用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化手段,強(qiáng)化“四預(yù)”措施,為防范水旱洪澇災(zāi)害的精準(zhǔn)化決策提供支撐。
1.2 水資源統(tǒng)籌調(diào)配節(jié)約利用方面
堅(jiān)持節(jié)水優(yōu)先方針,實(shí)施國(guó)家節(jié)水行動(dòng)、建立水資源剛性約束制度、實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理、開展重點(diǎn)流域水量分配等新時(shí)期水利重點(diǎn)工作,要求優(yōu)化完善行政邊界斷面、重要取退水口、飲用水源、地下水等監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布局[4],實(shí)現(xiàn)對(duì)降水、水位、流量、水質(zhì)等全要素在線監(jiān)測(cè),動(dòng)態(tài)掌握并及時(shí)更新流域與區(qū)域水資源總量、實(shí)際用水量等信息,加強(qiáng)水文水資源分析評(píng)價(jià),通過(guò)智慧化模擬進(jìn)行水資源管理與調(diào)配預(yù)演,為推進(jìn)水資源集約節(jié)約安全利用提供智慧化決策支持。
1.3 水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)方面
守住自然生態(tài)安全邊界,服務(wù)生態(tài)文明建設(shè),要求在重要生態(tài)保護(hù)區(qū)、地下水超采區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)、江河源頭、河口等區(qū)域,加強(qiáng)水量水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測(cè)與分析。復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境,對(duì)生態(tài)流量尤其是低枯水期流量監(jiān)測(cè)等提出了新要求。
1.4 數(shù)字孿生水利建設(shè)方面
數(shù)字孿生水利是水利高質(zhì)量發(fā)展的重要標(biāo)志。統(tǒng)籌建設(shè)數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程,構(gòu)建具有“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生水利體系。構(gòu)建一套多要素、高精度、高頻次的水文要素感知網(wǎng),為數(shù)字孿生流域及數(shù)字孿生水利應(yīng)用提供多維多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)底板[5]。
2 全面支撐水安全保障,水文工作存在的主要問(wèn)題
2.1 水文站網(wǎng)布局和功能有待進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整
長(zhǎng)期以來(lái),湖北省現(xiàn)有水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)體系建設(shè)主要服務(wù)于防汛抗旱和水利工程建設(shè),水文站網(wǎng)存在密度不足、功能不完善、布局不平衡,不能滿足防洪排澇減災(zāi)、水資源統(tǒng)籌調(diào)配節(jié)約利用、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)的需要。
平原河湖區(qū)站網(wǎng)偏少,難以對(duì)區(qū)域水文要素變化實(shí)施全面有效的監(jiān)測(cè);部分流域面積200~3 000 km2的中小河流存在水文站點(diǎn)空白區(qū),水情信息和預(yù)警預(yù)報(bào)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性難以保證;市(縣)界水文站網(wǎng)存在空白區(qū),無(wú)法滿足河長(zhǎng)制和最嚴(yán)格水資源管理的工作要求;水生態(tài)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布局剛剛起步,不能滿足水生態(tài)修復(fù)治理和生態(tài)流量監(jiān)測(cè)需要;隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求提高,水文監(jiān)測(cè)要素也在不斷增加,部分水文站點(diǎn)需要調(diào)整;重點(diǎn)防洪城市水文站建設(shè)處于起步階段,需要加強(qiáng)城市易澇區(qū)、易積水路段的水位監(jiān)測(cè)和水情信息發(fā)布;墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)不足,尚不能為抗旱決策提供科學(xué)的依據(jù);地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)覆蓋范圍不足,難以準(zhǔn)確反映區(qū)域內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)變化,不能滿足地下水管理和保護(hù)的需求;測(cè)雨雷達(dá)空缺和雨量監(jiān)測(cè)站網(wǎng)需要加密,構(gòu)建氣象衛(wèi)星和測(cè)雨雷達(dá)、雨量站、水文站組成的雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)“三道防線”存在明顯短板。
2.2 水文監(jiān)測(cè)能力存在短板
水文信息采集手段仍以傳統(tǒng)方法為主,現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用有待進(jìn)一步加強(qiáng)。水文監(jiān)測(cè)仍以地面定點(diǎn)觀測(cè)為主,測(cè)驗(yàn)設(shè)施陳舊,缺乏無(wú)人機(jī)、無(wú)人船測(cè)流等先進(jìn)儀器,“空天地網(wǎng)”立體化監(jiān)測(cè)體系還未建立;流量、泥沙自動(dòng)測(cè)報(bào)率較低,低水、高洪流量測(cè)驗(yàn)手段落后;絕大部分水位站點(diǎn)只配備單信道報(bào)汛通信方式,極端氣候條件下的報(bào)汛通信可靠性低;水文應(yīng)急測(cè)報(bào)裝備老化,機(jī)動(dòng)監(jiān)測(cè)能力不強(qiáng),保障能力薄弱,在涉水突發(fā)事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作方面存在短板,信息感知精度、頻次不能滿足為數(shù)字孿生流域及數(shù)字孿生水利建設(shè)提供多維多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)底板的要求。
2.3 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)智能化亟待加強(qiáng)
短期洪水預(yù)報(bào)水平有待提升,中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的手段還較為單一,在豐枯、旱澇轉(zhuǎn)換預(yù)測(cè)能力方面還需提升。對(duì)于局部地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降雨和極端天氣事件,預(yù)報(bào)精度偏低,預(yù)警時(shí)效性難以保證。支撐“四預(yù)”措施的智能精準(zhǔn)預(yù)報(bào)、數(shù)字化模擬能力亟待提高,預(yù)警預(yù)報(bào)能力難以滿足新的防災(zāi)減災(zāi)要求。缺少開展水量、水質(zhì)、地下水以及水生態(tài)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的業(yè)務(wù)系統(tǒng),水資源預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)未全面開展,特別是與流域水資源承載能力預(yù)警要求有差距。
3 建設(shè)現(xiàn)代化水文站網(wǎng),提升水文監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力,全面支撐水安全保障
根據(jù)湖北省委省政府全面提升水安全保障水平的戰(zhàn)略部署要求,以建設(shè)完善現(xiàn)代化水文站網(wǎng)布局,構(gòu)建氣象衛(wèi)星和測(cè)雨雷達(dá)、雨量站、水文站組成的雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)“三道防線”,提升水文監(jiān)測(cè)水平和強(qiáng)化“四預(yù)”措施為主線,圍繞水旱洪澇災(zāi)害防御、水資源統(tǒng)籌調(diào)配節(jié)約利用、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、數(shù)字孿生水利建設(shè)等任務(wù),以流域?yàn)閱卧嵘闇y(cè)報(bào)能力[6],加快水文建設(shè)步伐,建立覆蓋全面的水文監(jiān)測(cè)和信息感知體系;實(shí)現(xiàn)部分水文要素全量程自動(dòng)監(jiān)測(cè),逐步提升水文數(shù)據(jù)處理、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和分析評(píng)價(jià)全流程自動(dòng)化和智能化水平[7],以構(gòu)建全面感知、無(wú)縫聯(lián)接、高度智能的數(shù)字孿生水文體系,滿足新階段經(jīng)濟(jì)社會(huì)和水利高質(zhì)量發(fā)展需求。
3.1 優(yōu)化調(diào)整水文站網(wǎng)布局
從強(qiáng)監(jiān)管的需求出發(fā)建設(shè)優(yōu)化水文站網(wǎng),著重在流域面積200~3 000 km2的中小河流、易澇水文站點(diǎn)空白區(qū)、山洪易發(fā)區(qū)、平原河網(wǎng)區(qū)及主要湖泊的水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn),堅(jiān)持地表水地下水并重、水量水質(zhì)水生態(tài)結(jié)合、流域區(qū)域兼顧;積極布設(shè)地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)、土壤墑情和水質(zhì)監(jiān)測(cè)站網(wǎng);補(bǔ)齊中小型水庫(kù)、涵閘和泵站水文監(jiān)測(cè)空白區(qū);補(bǔ)充行政區(qū)界、水源地等水量、水生態(tài)監(jiān)測(cè)站點(diǎn);擴(kuò)大重點(diǎn)區(qū)域、重要城市水文信息采集覆蓋范圍;加強(qiáng)在重點(diǎn)水利工程(鄂北地區(qū)水資源配置工程、引江補(bǔ)漢工程)布設(shè)水文站網(wǎng);加強(qiáng)服務(wù)民生的水文站點(diǎn)建設(shè)(城市水文、公園景區(qū));做好現(xiàn)有站點(diǎn)的調(diào)整優(yōu)化,對(duì)喪失測(cè)站功能的站點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整完善部分站網(wǎng)功能,逐步形成功能齊全的水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)體系,建設(shè)與“荊楚安瀾”現(xiàn)代水網(wǎng)相適應(yīng)的現(xiàn)代化水文站網(wǎng)。
3.2 提升水文監(jiān)測(cè)能力
推進(jìn)水文監(jiān)測(cè)自動(dòng)化,大力推動(dòng)水位、降水、流量、泥沙等水文要素的自動(dòng)化監(jiān)測(cè),提高流量、泥沙自動(dòng)監(jiān)測(cè)率,大力開展基于聲學(xué)、視頻、雷達(dá)原理的各類流速(流量)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究和推廣。提高水文測(cè)站巡測(cè)比例,提升應(yīng)急處置快速?zèng)Q策支撐能力。新建水文測(cè)站選擇水沙條件好、河床穩(wěn)定的河段布設(shè),以自動(dòng)化測(cè)報(bào)為目標(biāo),配置必要的生產(chǎn)業(yè)務(wù)工作場(chǎng)所和巡測(cè)交通工具,配備無(wú)人機(jī)、無(wú)人船等先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備,配置通信、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算分析、存貯、會(huì)商、檢測(cè)等設(shè)備,以及必需的業(yè)務(wù)系統(tǒng),深化水文業(yè)務(wù)工作與信息化、互聯(lián)網(wǎng)+的深度融合。充分開發(fā)利用信息化、互聯(lián)網(wǎng)+和人工智能技術(shù),與水文業(yè)務(wù)高度融合。整合各類水文業(yè)務(wù)系統(tǒng),采取APP端+Web端的模式開發(fā)業(yè)務(wù)平臺(tái),APP端偏重解決一線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集,Web端偏重?cái)?shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析。開發(fā)智慧水文展示系統(tǒng),以流域?yàn)閱卧?,接入各類水文信息、水利工程運(yùn)行信息、水質(zhì)信息和視頻監(jiān)控,充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù),深入發(fā)掘分析,直觀展示。構(gòu)建“空天地網(wǎng)”立體化監(jiān)測(cè)體系和智慧化數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng),提升水文監(jiān)測(cè)能力水平。推進(jìn)數(shù)字孿生水文站建設(shè)試點(diǎn),選擇有代表性的重要水文站,構(gòu)建數(shù)字化的測(cè)站站房、測(cè)區(qū)、測(cè)驗(yàn)設(shè)施,并接入水文站各類要素監(jiān)測(cè)信息、設(shè)備工況信息、視頻監(jiān)控等,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化映射和對(duì)象交互控制,支撐測(cè)站管理、輔助測(cè)驗(yàn)執(zhí)行。
3.3 提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警水平
圍繞“四預(yù)”措施,對(duì)重要河湖洪水過(guò)程進(jìn)行模擬推演、水資源開發(fā)利用和數(shù)字流場(chǎng)映射,推進(jìn)水文預(yù)報(bào)預(yù)警自動(dòng)化、預(yù)報(bào)調(diào)度一體化。構(gòu)建現(xiàn)代化的水文情報(bào)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與服務(wù)平臺(tái),優(yōu)化完善洪水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和水資源調(diào)度管理系統(tǒng),建立快速高效的自動(dòng)預(yù)報(bào)預(yù)警和信息發(fā)布系統(tǒng)。推進(jìn)遙感技術(shù)應(yīng)用,綜合墑情監(jiān)測(cè)、作物農(nóng)時(shí)、江河湖庫(kù)、重要用水對(duì)象、地下水水量等信息,完善水情旱情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和水資源管理系統(tǒng)。通過(guò)歷史資料積累、反演分析和深度學(xué)習(xí)等,進(jìn)行水文預(yù)報(bào)、參數(shù)識(shí)別、水資源利用、生態(tài)流量保障和預(yù)警發(fā)布等,不斷提高預(yù)報(bào)時(shí)效性和準(zhǔn)確性。強(qiáng)化預(yù)報(bào)信息與水工程調(diào)度運(yùn)行信息的集成耦合,加強(qiáng)水工程聯(lián)合調(diào)度的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和水文分析計(jì)算,實(shí)現(xiàn)洪水演進(jìn)預(yù)演、水資源調(diào)度和水工程模擬調(diào)度,為水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范預(yù)案制定和水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。
3.4 加強(qiáng)科技創(chuàng)新研究
開展現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)、新方法、新裝備的試驗(yàn)驗(yàn)證工作,重點(diǎn)圍繞蒸發(fā)、水溫、流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的試驗(yàn)和研究,加強(qiáng)多源融合、多維感知等方法應(yīng)用,在新儀器新設(shè)備研發(fā)應(yīng)用等方面進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),加強(qiáng)比測(cè)試用,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用。開展水位流量單值化分析和受變動(dòng)回水影響的流量測(cè)整工作的研究,提高測(cè)整質(zhì)量和工作效率。加強(qiáng)對(duì)測(cè)流技術(shù)的研究,特別是要加強(qiáng)低流速、小流量、渠道流量和高洪流量測(cè)驗(yàn)技術(shù)的研究,破解目前急需解決的難題。開展水文監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)改革試點(diǎn)和建立水生態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系研究。探索水文站網(wǎng)運(yùn)行管理模式,提高水文站網(wǎng)運(yùn)行效率。
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收稿日期:2023-10-27
作者簡(jiǎn)介:張幼成,男,高級(jí)工程師,本科,主要從事水文與水資源管理研究。E-mail:23691243@ qq.com
通信作者:晏志偉,男,高級(jí)工程師,本科,主要從事水文、水資源評(píng)價(jià)與研究。E-mail:469251467@qq.com
2024,8(4):78-82
Hydrological Practices and Reflections on Constructing Pilot Area of New Development Pattern in Hubei Province
ZHANG Youcheng1,YAN Zhiwei2,WANG Xingwen2,LIU Xiaoyun2
(1. Bureau of Hydrology and Water Resources of Hubei Province,Wuhan 430071,China;2. Xiangyang Bureau of Hydrological and Water Resources Survey of Hubei Province,Xiangyang 441003,China)
Abstract:The 12th Party Congress of Hubei Province clearly pointed out that water control is the first step in governing the Jingchu region (also known as Hubei Province). Both the“14th Five-Year Plan of Water Security in Hubei Province”and the“Planning Outline of Modern Water Network in Hubei Province”put forward the strategic deployment aimed at improving water security capabilities. This paper examines the new requirements for hydrological work posed by this target and identifies the main challenges. We propose that the hydrological work in Hubei Province should focus on drought and flood disaster prevention,coordinated water resources regulation and conservation,protection and restoration of water ecological environment,digital twin water conservancy construction and other tasks. Moreover,it is also essential to address deficiencies in station network layout,monitoring capacity,and intelligent prediction,thereby accelerating hydrological modernization and improving hydrological monitoring and forecasting capacities. The findings are expected to provide hydrological support for Hubei Province in building a national pilot area of the new development pattern.
Key words:water security guarantee;hydrological station network;hydrological monitoring;hydrological support;Hubei Province