水文现代化建设规划现状及分析

牛亚豪

（河南省周口水文水资源勘测局 河南，周口 466000）

以周口水文站为例，测验和办公自动化相对较低，满足不了时代需求。目前，周口站降水、水位测报基本实现了自动化；流量、沙量、气象等并未实现自动化，且设备相对落后、维护不便，且上下游水闸的建立打破了原有水位流量关系，在上下游水利工程全关时，流量很小，甚至为零；闸门开启很小时，流量很小，常规测流设备无法进行流量测验。应着重加强仪器设备的更新，维修维护技术力量的培养；流量测验必须向在线监测发展，推广接触式、非接触式声学、电磁学流量等在线仪器，推广水工建筑物在线测流等技术方法。自动监测是目的，在线监测是灵魂。

1 关于新技术手段、先进设备的应用

测扫雷达测流根据其运行原理及适用性，对常年河宽变化不大、水面流速代表垂线流速关系良好的站点较试用，特别是中高水测验时效果更佳，但对于冲淤变化较大的断面无法适用，同时不适用于低流速测流；无人机测流高效快速，适用于应急测量，但由于其只能测得水面流速，所以只适用于已知断面河道的流量测验；遥控船搭载ADCP技术可以很好地解决ADCP过河问题，对水文日常巡测使用可行，但对于高沙、漂浮物较多时，不能使用；水平式ADCP适用于水位流量关系相对稳定的，测验速度块，过程可重现，但其对断面宽度有要求，不适合宽浅型河流的测量断面。

2 推行水文站点自动监测的制约因素

现有人员技术力量薄弱，新技术需要做好维护、维修与管理；市面上水文新设备型号少且质量参差不齐，不宜选取；很多新设备在数据直接入库方面做的不好，无法实现一个平台接入所有水文要素；资金有限，实现自动化监测需要花费大量的资金进行软件的开发、硬件的改造，水文行业国家投入资金比例较低。

3 加强水文监测中心能力建设

加强地市级监测中心综合能力建设，加大现代化监测装备力度，添加三维激光扫描仪、多波速水下地形测量仪这类设备，提高水文综合监测服务能力。

加快大数据、云计算、人工智能等高新技术与水文业务融合，完善水文数据库、数据结构，建立一个水文数据信息处理服务机制，以此来完成对数据信息的处理、预测以及评价。

在现有中央、流域、省级水情信息服务平台的基础上，进行功能升级和拓展，实现数据在线分析处理，植入遥感遥测、卫片影像、音频视频等数据，构建流域、城市等模型，创建防汛抗早水文预测预报预警智能化服务平台。

4 水文信息处理服务能力

目前前水文监测手段自动化程度低、水文数据加工处理方式落后，需健全政策法规、体制机制，壮大人才队伍，发展先进技术、建设现代化水文监测体系，提升水文信息采集、传输、处理的自动化和智能化水平：实现监测手段自动化，应用声波、光、电等先进技术，突破流量、泥沙等水文要素在线自动监测的技术难题，全面实现水文要素自动监测，最大限度将基层水文测站人员解放出来；信息采集立体化，加大遥感遥测、视监控等技术在水文监测中的应用力度，改变水文值息采集主要依靠地面水文站网的单一格局，构建空天地一体化的立体水文监测体系；数据处理智能化：应用大数据、云计算、人工智能等技术，建立统一的集水文业务管理、水文数据处理为一体的水文业务系统，提高预测预报、分析评价等工作的智能化水平，如：（1）建立省、市、站一体网络系统，全省一盘棋。维护使用委托一家公司来做。无线、卫星通讯更加智能化。北斗终端手机采用可视化，不能只满足短信传输，实现视频通讯；（2）办公、业务网络智能。实现智能水文，所有站队人员要多面手；（3）建立智能应急队伍，全省统一管理使用，配备可视设备，便于抢测沟通。

5 水文现代化建设面临的主要制约

理念制约。思想观念陈旧：由于水文行业工作枯燥，日常工作中与其他行业交叉较少。同时行业内交流较少，又缺乏高精尖或学科带头人，导致整体思维固化、眼界较窄。从业务的流程化管理、质量控制到新仪器设备的使用、行业内创新发明，与其他行业差距巨大。水文人应该跳出固有行业思维，挖掘水文数据的潜力，将各项水文信息与其它行业或老百姓生活紧密结合起来，从生态、农业、旅游业、水环境等多方面发挥水文数据的作用。

技术制约。缺少高层次复合技术带头人：现有的水文人员知识理论水平比较单一，第一学历本科以上学历占比非常小，缺乏高层次、多层次复合人才。缺少懂机电、计算机、地信、编程等专业的复合型人才。随着水文新技术的应用，急需补充专业化程度高、知识层次丰富的高技术人才。

现代化、智能化程度不足。虽然中小河流建设性对现有的水文站网进行了优化，部分基础设施进行了改造，但是离水文现代化的需求还有距离。水位数据的分析入库、雨量数据的自动分析入库、流量泥沙测验的自动化无人化、蒸发水温的无人化等，与整编规范的要求及国家日清月结的要求仍有很大差距。设备质量的参差不齐、设备软件的功能参差不齐、各种水文数据库各自为战，信息孤单无法打破，都是制约水文现代化的拦路虎。重硬件、轻软件是目前水文投资的弊端，水文需求的应用软件、数据库等信息化短板很严重，很多软件化程序流于形式，中看不中用，发挥不出价值。

各类规范、规定不能满足现代化需求。由于规范制约，一些资料、仪器设备使用过于严格，不能普及实用。应该将资料整编智能化发展，减少人工，增加分析。

体制机制制约。组织管理落后：相对于企业先进的管理经验，目前水文行业组织架构到管理水平都比较陈旧，在机制创新、效能提高、决策判断上已经跟不上水文现代化的需求。应逐步建立水文法制完备、机构体制健全、投入机制顺畅、管理行为规范的现代化模式和运行机制。如：打破用人机制、职称评聘分开机制。

资金投入制约。近些年来，水文测站站点激增、站网密度加大，测验工作量、困难逐年增加。由于单位编制基本无变化，从事水文业务的人员老化严重，已经出现断层。加之由于我省水文公益一类的现状，创收经营筹集经费无政策支持，向社会购买劳动力的方式无政策支持。人员和资金无从谈起。资料落实速度慢。满足不了现代化工作需求，应该采取灵活资金使用机制。

6 水文现代化建设的模式

依靠思维创新、体制创新、机制创新和科技创新，充分应用先进科技手段和技术装备，显著提升水文测报和信息服务自动化和智能化水平，更好的为水利和经济社会发展提供基础支撑，达成更为自动的监测，更为立体的数据信息收集、更为智能的数据信息处理以及更为多样的服务产品这类目的。

明确具体目标：对当前水文站网的实际发展情况进行全面分析，明确其和国内外先进水平之间所存在的差异，站在监管体系、服务体系等方面来加速水文现代化发展进程，明确水文现代化发展的具体目标以及相应建设指标。

弥补发展空白：根据水利行业发展的实际情况以及市场需求，探寻到当前水利站网所存在的不足之处，采取合理的措施进行改良与优化，有效弥补发展历程中的空白。

加强保障手段：将监测水平的提高作为最终目的，遵循自动化以及智能化建设的原则，加强空天遥感、移动宽带网、卫星定位以及物联网等全新技术手段的引入，明确不同技术手段的实际应用价值，有效促进水文监测现代化发展。

有机融合数据：加快大数据、云计算、人工智能等高新技术与水文业务融合，推进智能化水文信息处理服务体系建设，推进水情信息服务平台升级拓展，丰富数据来源，全面提高预测预报、分析评价等水文信息处理工作的智能化水平。

全面提升能力：满足水利监管能力提升、应急响应能力提升、公众服务能力提升以及科学决策能力提升的相应需求，对原有的信息产品进行改良与优化，让水文业务体系显得更为多样化与立体化，提升整体服务能力。

7 结论与建议

7.1 结论

在新的形势下，水文单位必须抓住信息化和技术创新的契机，紧密联系需求，坚持科技引领，以信息化驱动现代化，以创新驱动发展，紧跟国际水文发展新方向、新形势，不断以服务促进新的发展。水文现代化建设技术装备应按照理念超前、技术先进、因地制宜、实事求是的原则，深入分析论证新技术装备的适用范围和使用条件，根据周口站分类建设标准进行准确定位，制定对应的方案。

7.2 建议

驻巡结合、巡测优先：加强驻测站硬件环境优化，加强巡测基地的分析及决策能力，加强巡测人员的业务技术培养，加强巡测队伍的测验辐射能力，加强成熟测站的单值化分析。

自动测报、在线整编：构建全流程综合管理系统，大幅度提高监测产品时效性，创新水文监测产品形式，促进水文监测数据共享，更好发挥水文服务功能；积极推广网络网整编平台的开发和运用，加强水文监测数据深度挖掘。实现站内信息融合及自动监测平台整合，提高水文站自动化监测水平，并考虑关于现场流量计量及校准的需要。采取自动监测法来对流量进行测试以及检验，做好相应设施设备的配置，以此来实现在全年各个时段巡视流量运转的实际情况。加强悬移质泥沙的在线自动监测，以此来对粒度进行全面的自动处理与分析，这样一来便能够在不同时段对悬移质输沙率进行监测。如若水质监测符合分析精度，那么就可以采取具备较强自动化以及能够批量进行处理分析的相应监测设备，从而让地表水水质监测以及地下水水质监测有着更高的分析水平。

平台统一、互联互通：完成对水文监测综合管理平台的构建，并将其与互联网技术进行有机的结合，让水文监测相关业务能够在线进行管理，有效推动水文监测的现代化发展。例如针对水位、水面蒸发情况、沙量、水温、土壤墒情以及流量这类水文要素要进行全面的检测，都可以采取在线自动监测的方式，且能够达成单一参数不同量程及区段的传感器拟合集成。综合考虑不同流域的实际情况，构建一个统一的在线水文监测管理系统以及数据信息处理系统，实现测站技术管理、资料整编、情报预报、分析评价等水文数据在线业务处理服务的一体化。

加强水文监测精细化：从个体型、经验性、粗放型水文向规范化、标准化、精细化转变；监测任务细化分解、人力资源精准定位、站网信息和管理方案建档优化、设施设备定置管理、测验工作流程固化、质量监督巡查常态化、奖惩机制明确化。现代化仪器安装后，做好仪器比测、校测工作，把数据修正好，经过2-3年的数据积累，做到精度符合要求，已实现的在线监测运行稳定后在线监测逐渐取消人工观测。

加强应急专业队伍建设：建立专门的水文应急专家库，包括水文测验、水文预报、水文分析与计算、3S技术等多种学科专家，开展水文应急工作时，可从专家库就近抽调有关专家组成专家组；成立专门的水文应急突击队，培养队员具备丰富的理论知识，积累一定的工作经验，能够对突发情况进行预判以及有效处理；配置现代化应急测报装备，要求稳定性好、自动化程度高、集成度高、便于携带。