大数据背景下宁夏水文工作的创新路径分析

摘 要：水文工作在大数据时代背景下面临新的机遇和挑战。以宁夏当地水文水资源情况为出发点，思考利用大数据技术推动水文工作创新开展的措施。通过构建智慧水利云平台，动态监测、分析和挖掘水文水资源数据，为水旱灾害防御、水资源管理调度以及水环境保护等提供科学依据。分析了宁夏水文水资源监测及大数据平台发展现状和机遇，探讨了大数据背景下宁夏水文工作创新路径。

关键词：大数据；水文工作；智慧水利；宁夏

中图分类号：P332 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–0-03

随着信息技术的快速发展，大数据已应用于水文水资源领域，可为水旱灾害防御、水资源管理调度、水环境保护等方面提供新思路和方法[1]。宁夏处于我国西北干旱半干旱区，水资源稀缺，制约了当地生态保护和可持续发展。深入研究宁夏地区水文水资源领域大数据技术的应用有助于为制定科学的水资源管理和保护策略提供有力的理论支撑。基于此，探讨大数据背景下宁夏水文工作的创新路径，对推动当地水利事业发展具有深远意义。

1 宁夏水文水资源的概况

1.1 水资源量先天不足

宁夏降雨稀少，年均降雨量289 mm，远低于黄河流域和全国均值。降雨在区内分布不均，呈现由南向北递减的趋势，南部六盘山年均降水达800 mm，而北部引黄灌区仅为179 mm。此外，宁夏的蒸发量大，年均水面蒸发量达到1 250 mm。年均径流量为9.493亿m3，

径流深18.3 mm，均远低于黄河流域和全国的平均水平，且其中有70%～80%的径流集中在汛期。

宁夏年均地表水资源量达9.493亿m3，地下水资源量为30.73亿m3。经综合评估，全区实际可利用水资源总量为11.633亿m3。具体而言，黄河宁夏支流的清水河、葫芦河、泾河等地表水的可利用量为3.0亿m3，而北部引黄灌区的可利用水资源量则为1.5亿m3。宁夏可利用的黄河水资源量定为40亿m3，若计入当地地下水，则总可利用水资源量增至41.50亿m3。在宁夏境内，黄河落差为197 m，其理论水力蕴藏量达到202.9万kW。相较之下，黄河支流的水力资源则显得较为匮乏。

宁夏的水质多含有硫酸盐和氯化物，矿化度高，尤其在中部和黄土高原丘陵区，水资源尤为匮乏，且水质较差。尽管南部山区河流较多，但实际利用率较低，如泾河的水利资源丰富，却未能得到充分利用。

1.2 水资源开发利用后天失调

宁夏水利设施薄弱，调控能力不足，灌区工程老化失修，输水效率低，存在诸多安全隐患。用水结构失衡，农业灌溉用水占比过高，工业用水偏低，浅层地下水利用不充分，土壤盐化问题严重。非常规水源利用不足，城市中水和矿井疏干水利用率有待提升[2]。水资源管理体制不畅，运行机制有待完善，管理手段相对落后，节水意识亟待增强。水污染形势严峻，生态环境保护任务艰巨，且废污水排放量激增，部分水域富营养化加剧，水土流失面积占比较大。因此，宁夏需要强化水资源管理与保护，提升利用效率，加强水利设施建设，优化用水结构，推广节水技术，完善管理体制和运行机制，并加大水污染治理力度，致力于生态环境保护，以实现可持续发展。

2 宁夏水文水资源监测及大数据平台发展的现状和机遇

2.1 水文水资源监测的现状

截至2023年底，宁夏黄河取水量监测中，农业（含生态）计量率91%，在线监测率86%。非农取水口（包括工业、生活）计量率91%，在线监测率54%。地下水计量水量占地下水总取水量的56%，在线监测率17%。宁夏水文水资源监测预警中心在全区布设955处雨量站、155处水位站、358处地下水监测站全部实现在线监测，39处国家基本水文站和17处引黄灌区取水干渠、8处重点排水沟流量全部实现在线。当前，当地地表水、生态用水、非常规水监测存在空白区，跨行政区界监测设施缺乏，“天空地”一体化监测体系不完善。

2.2 监测平台发展现状

当前，按照自治区水资源分级管理权限，已建设国家水资源监控平台和市、县（区）级水资源管理系统。但现状平台建设分散、管理部门多，标准不统一，各系统基本是独立建设，联动不足，没有形成水利统一的数据资源环境，缺乏数据共享机制。特别是各市、县（区）建设的水资源管理系统标准低，同质化严重，数据接口差异大，系统管理体制机制缺失，系统运维缺乏专业团队，数据更新和数据安全得不到有效保障，系统运行达不到建设预期效果。区、市、县（区）三级水资源监控数据共享通道未打通，资源共享不充分，未实现统一汇集，统一管理，未建立全区水资源分析研判模型，无法满足黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设的要求。

2.3 面临的机遇

水文工作是经济社会发展的基础性事业，是保障水安全、解决水资源、水生态、水环境和水灾害新旧水问题的重要支撑。通过“十二五”“十三五”建设，水文基础设施不断完善，测报能力持续提升，预报及信息服务水平得到提高，有力支撑了水利和经济社会工作开展。2023年，宁夏回族自治区党委人民政府印发《宁夏回族自治区“四水四定”实施方案》，明确全区取耗水总量、万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、农业灌溉面积、城镇开发边界等22个主要指标，提出6个方面25项重点任务，全面深入践行“四水四定”原则，精打细算用好每滴黄河水，合理规划人口、城市和产业发展。水文是水利工作的重要基础，需要聚焦国家水安全保障目标，围绕提高水资源优化配置和水旱灾害防御能力主线，加强生态环境保护治理，加快完善现代水文站网体系，推进“空天地”一体化监测，建立现代测验管理体系，提高预报、预警、预演、预案“四预”能力，提供更快、更全、更准的水文水资源监测预报预警信息。

3 大数据背景下宁夏水文工作创新的路径

3.1 构建智慧水文水资源大数据平台

3.1.1 数据整合与平台架构设计

数据整合方面，首要任务是全面、系统地收集宁夏地区的各水文要素及取用水户取水量监测等实时水文数据、经济社会数据、空间数据及专题数据，数据来源广泛、格式多样、内容丰富，且各类数据之间存在着紧密的联系，互为彼此使用和管理的重要依据。鉴于数据来源广泛且格式多样，运用大数据技术的数据抽取、转换和加载ETL工具清洗、去重和格式化处理分散的数据，注重数据准确性、一致性和可用性。经预处理操作后，成功构建统一、标准化的水文数据仓库，为后续分析和挖掘数据奠定基础[3]。

基于数据整合，以宁夏智慧水利云平台需求和目标为依据，设计多层次、模块化的平台架构。该架构自下而上分为数据采集层、数据存储层、数据处理层和应用层。数据采集层负责从各个数据源高效、准确地获取数据。数据存储层采用高性能数据库管理系统，保障安全存储和快速访问数据。数据处理层运用大数据处理和分析技术，深度加工和挖掘数据。应用层则通过直观的用户界面和丰富的功能模块，为用户提供实时监测、数据分析、预测预警等多样化的水文应用服务[4]。

3.1.2 功能实现与安全保障

借助实时采集设备，平台可以获取宁夏地区的水文数据，并实现实时传输。平台拥有强大的实时监测功能，可实时显示水位、流量、降雨量、取水量等关键水文指标。结合地理信息系统GIS技术，平台可在地图上实时展示监测点的位置和数据，为用户提供直观、便捷的数据可视化体验。利用机器学习算法，平台挖掘与分析历史数据和实时数据，预测未来水资源变化趋势，为水资源管理决策提供重要科学依据。在安全性方面，平台采取数据加密、访问控制、安全审计等安全措施，可提高平台数据安全性。此外，建立完善的备份和恢复机制，应对可能发生的意外情况，满足数据完整性和服务连续性需求。平台应定期开展维护和升级工作，不断优化平台性能，提升功能体验，保证平台稳定运行和持续服务[5-6]。

3.2 数据共享与协同工作

3.2.1 数据共享的实践

在宁夏，水文数据对水资源管理、防汛抗旱及生态保护均具有不可替代性。为更好地利用数据，要紧密结合周边省份及水利部、黄委及区内气象、国土等部门，构建跨区域、跨行业的水文数据共享平台。打造功能全面、操作便捷、安全可靠的数据交互中心，兼具数据采集、存储、处理、分析和共享等核心功能，保障各方能实时获取准确、全面的水文数据。平台建设需遵循严格标准和规范，关注数据准确性、完整性、互操作性和可比性，实现无障碍的数据交流和应用[7]。

为有效共享数据，还需建立完善的数据共享机制，明确各方责任与义务，细致制定数据共享流程和规范，建立健全的数据质量控制体系。只有充分考虑和落实这些方面，数据共享才能真正发挥效用。随着信息技术的发展，数据泄露和滥用风险日益增加，宁夏水文在推动数据共享时，必须高度重视数据安全和隐私保护工作，采取有效措施防范数据泄露和滥用[8]。

3.2.2 协同工作的实践

水文工作涉及水利、气象、环保、农业等领域，为有效提升工作效率，必须建立多部门协同工作机制，清晰界定各部门的职责与分工，保障各部门能在各自专业领域内发挥最大效用，并在加强沟通与协作的基础上，共同应对各类挑战。为实现该目标，宁夏需充分利用政务云平台，构建跨部门的信息共享与决策支持系统，以整合各部门的数据与信息，为决策层提供全面、准确且及时的信息支持，进而提升决策的科学性与效率。信息共享有助于各部门更深入地了解彼此的工作重心与难点，从而在协同工作中找到更佳的合作契合点[9]。

然而，协同工作的顺利推进不仅依赖于机制的完善，更离不开人才的支持。宁夏必须重视水文、环保、农业等相关专业人才的培养与引进工作。借助高等教育、职业培训、实践锻炼等多元化途径，致力于培养一支既精通技术又擅长管理的高素质、专业化团队。做好团队管理工作，提升团队凝聚力与执行力，有序推进协同工作。

在坚实的人才基础上，科技创新成为推动协同工作的关键动力。宁夏还应加大对水文科技创新的投入与支持力度，积极鼓励科研机构和企业开展联合研发与创新活动。通过引进先进技术与设备、深化国际合作与交流等方式，不断提高宁夏水文工作的科技水平和创新能力，为协同工作带来新的思路与方法，推动相关产业升级与发展，为宁夏的水利事业注入新的活力。

3.3 构建数据产品集市

3.3.1 数据的挖掘与分析

利用大数据平台可实现对水文水资源实时、全面监测。借助遍布全区的传感器和监测设备，实时收集包括水位、水质、流量等在内关键数据，并将这些数据传输至大数据平台集中处理和分析。在大数据平台强大支持下，可对水文水资源进行更为精准的分析和评估，海量数据深度挖掘和关联分析，从而发现隐藏在数据的背后规律和趋势，深入揭示水资源利用效率和可持续性等方面信息，为有效优化水资源配置、提高利用效率及制定科学水资源管理策略提供数据支持。大数据平台还能够提供个性化解决方案，为不同地区、不同部门水资源管理提供定制化数据分析和决策支持[10]。

3.3.2 数据产品市场服务

数据产品市场依据数据提供方对外开放的公开数据，为数据使用方提供数据共享服务，数据产品市场主要提供数据服务共享、地图服务共享、多媒体文件服务共享、视频服务共享的服务能力。数据使用方在数据产品市场根据自身需求选购共享服务产品后需在线提交共享服务订单，同时，需将共享服务订单导出，走下线审批流程，待审批通过后方可使用数据共享服务[11]。

3.4 人才培养与科技创新

科技创新能够为工作带来新的思路与方法，提高行业综合能力，为全区水安全保障和水利事业高质量发展提供水文支撑。宁夏水文必须重视水文、气象、环保、农业等相关专业人才的培养与引进工作，借助高等教育、职业培训、实践锻炼等途径，培养一支既精通技术又擅长管理的高素质、专业化团队。同时，应加大对水文科技创新的投入与支持力度，积极与科研机构、企业开展联合研发与创新活动。通过引进先进的技术与设备、深化国际合作与交流等方式，不断提升宁夏水文工作的科技水平与创新能力[12-14]。

4 结束语

大数据时代，宁夏水文工作正迎来前所未有的发展机遇。构建智慧水利云平台、加强数据共享与协同工作，构建数据产品集市，能够准确、高效地处理水文数据，为水资源管理、防汛抗旱及生态保护等科学决策提供有力支撑。各种创新实践能发掘大数据技术在水文领域的巨大潜力，也能为其他地区的水文工作提供借鉴。

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