蔡 旭，單麗敏，陳連惠，段哲古

（天津市水文水資源勘測管理中心，天津 300061）

0 引言

隨著天津市的不斷發(fā)展，人口的持續(xù)增長和人民生活水平的提高，人們對水量、水質(zhì)和供水保障程度及居住環(huán)境改善等方面的要求越來越高。要求水文進一步擴大監(jiān)測和預測預報的范圍并提高精度，全面、及時、準確地為各級政府實施民生事項提供有關水的信息服務。

水文測報信息系統(tǒng)是采用現(xiàn)代化的采集、傳輸手段，應用信息、計算機、地理信息系統(tǒng)等技術，建立的集采集、傳輸、分析、處理、存貯、服務為一體的綜合管理系統(tǒng)。對提高水文監(jiān)測站網(wǎng)的管理水平，提高信息采集的準確性、信息傳輸?shù)臅r效性，延長預見期，實現(xiàn)水文信息化，為防汛抗旱減災、水資源開發(fā)利用管理、水生態(tài)環(huán)境保護、飲水安全保障、水土流失治理、水工程建設管理等提供依據(jù)。

1 系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容及項目分析

1.1 水文測報現(xiàn)狀

天津市現(xiàn)有國家基本水文站28處（水文中心測站18處、水文中心巡測站5處，海河處1處，引灤各管理處4處），其中9處站為國家重要水文站。目前已建成的站網(wǎng)情況如下：水位站2處、雨量站28處、地下水站515處、水質(zhì)站142處[1]。

水文測驗設施方面，流量測驗從20世紀90年代初已全部實現(xiàn)纜道化，水位也全部實現(xiàn)了觀測的自記化，降水實現(xiàn)了雨量自記觀測。水文測站目前已裝備有走航式聲學多普勒流量儀、電波流速儀、手持式流量儀，GPS、全站儀，以及測深儀、電子水準儀等先進的測驗設備。各水文要素的采集、報汛基本實現(xiàn)自動化，水文通訊和信息傳遞已初步應用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，測站通訊得到了改善。

部分水文監(jiān)測數(shù)據(jù)采用自動采集、傳輸，并實時分析，大大提高了監(jiān)測精度和數(shù)據(jù)的時效性，以及信息的分析和處理能力。

1.2 亟需開展的監(jiān)測內(nèi)容及項目分析

目前天津市水文站網(wǎng)布局與功能存在著服務于水資源配置、水權分配與監(jiān)督管理（包括地下水、省界斷面等）、水資源保護、水污染監(jiān)控、城市防洪、抗旱工作（包括枯季河道、地下水等）的站網(wǎng)布設和功能不足，以及滿足北部山區(qū)防洪安全的站網(wǎng)布設和功能不足等問題。

因此要建設天津市水文信息測報系統(tǒng)，以提供及時準確的水文水資源信息。監(jiān)測內(nèi)容應包含自來水、海水淡化、地下水源、污水處理和再生水利用多方面涉水信息，監(jiān)測、分析、評價水資源的質(zhì)和量分布及變化情況。項目設置應考慮水位、流量、含沙量、降水量、蒸發(fā)量、冰情、水溫、潮水位、地下水、水質(zhì)等水文信息[2]。

2 系統(tǒng)建設構想

2.1 系統(tǒng)總體思路

系統(tǒng)建設要充分利用國家和本市已有的信息公共基礎設施和相關行業(yè)的信息資源，結合當?shù)匾呀ǖ摹疤旖蚴蟹姥纯购抵笓]系統(tǒng)一期工程”等通訊設施，統(tǒng)籌考慮，資源共享。以實時水情數(shù)據(jù)庫結構為基礎，充分利用多媒體和動態(tài)網(wǎng)頁技術，建立水文信息測報系統(tǒng)，實現(xiàn)流量、水質(zhì)、水位等各項水文信息的自動采集，傳輸，處理和發(fā)布，同時實現(xiàn)資源共享，從而全面實現(xiàn)水資源信息數(shù)據(jù)采集的自動化、傳輸?shù)木W(wǎng)絡化、處理的標準化和分析的科學化。

2.2 系統(tǒng)設計原則

1）技術先進原則。信息系統(tǒng)規(guī)劃應高起點，采用目前世界上先進的技術、方法、軟件和硬件設備，并充分考慮其發(fā)展趨勢，以保證系統(tǒng)的先進性和較長的生命周期[2]。

2）實用原則。系統(tǒng)既要服務于全社會，又要重點滿足防汛抗旱，水資源管理，水環(huán)境保護，水工程規(guī)劃、設計、運行管理的需求，規(guī)劃應充分考慮實用性和可操作性。

3）標準化原則。規(guī)劃應滿足國家相關技術規(guī)范要求，以保證系統(tǒng)的整體集成、有效運行與發(fā)展。

4）安全原則。水文信息是公益性社會基礎信息，就信息服務的對象、內(nèi)容和應用屬性而言，有公益性、時效性、保密性等特征，規(guī)劃應充分考慮安全性和可靠性。

5）開放原則。水文信息作為防汛減災的基礎信息，信息服務的各個環(huán)節(jié)都必須強調(diào)信息的開放、時效和準確。

2.3 系統(tǒng)建設內(nèi)容

水文測報信息系統(tǒng)基礎設施主要包括水文信息采集設施和數(shù)據(jù)中心，其中水文數(shù)據(jù)中心完成對水文信息的匯集與存儲，提供數(shù)據(jù)訪問服務，以及通用業(yè)務應用邏輯的管理與服務。

系統(tǒng)建設內(nèi)容主要包括信息采集與傳輸設施、通訊計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)資源、應用支撐平臺、水資源業(yè)務應用、監(jiān)控中心等建設。

信息采集與傳輸主要作用是采集水源、取水、輸水、用水、排水的供水水源地，取用水口，排水站點，入河排污口，地下水水源地，自來水水廠，污水處理和水質(zhì)監(jiān)測等水質(zhì)水量的監(jiān)測信息，并通過通訊網(wǎng)絡將信息傳送到天津市水情中心。

通信與計算機網(wǎng)絡是以現(xiàn)有廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)為基礎，按照水資源管理需求，對現(xiàn)有網(wǎng)絡設施進行補充和完善，建設各級水務管理部門間的信息連接。

數(shù)據(jù)資源是分析本市水文站網(wǎng)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源，依據(jù)水資源管理的業(yè)務需要，新建和補充完善數(shù)據(jù)庫資料，完成水資源監(jiān)測信息數(shù)據(jù)中心建設。

應用支撐平臺的作用是支撐業(yè)務應用和管理數(shù)據(jù)資源，為服務于水務信息化綜合體系，平臺采用與國家防汛指揮與水利電子政務系統(tǒng)相同的框架。

業(yè)務應用是面向天津市水資源管理，對水質(zhì)水量進行分析評價和預測，為水資源利用、保護、管理和對公眾發(fā)布信息等業(yè)務提供信息支持及分析管理工具，主要包括水資源信息和業(yè)務服務、調(diào)配決策支持、應急管理等。

監(jiān)控中心是水資源管理部門運行和運用系統(tǒng)的重要場所，主要包括監(jiān)控室和會商室。監(jiān)控中心在現(xiàn)有的防汛會商室的基礎上，根據(jù)天津市水資源管理需求和有關技術要求進行補充完善。

2.4 系統(tǒng)基本組成

根據(jù)功能可分為中心站和測站2個系統(tǒng)。中心站系統(tǒng)主要由硬件設備和軟件組成。硬件設備主要由應用和數(shù)據(jù)庫服務器、調(diào)度工作站、磁盤陣列、網(wǎng)絡交換機、路由器、大屏幕、打印機及后備電源等設備組成，軟件主要由操作、數(shù)據(jù)庫、決策等系統(tǒng)軟件組成。

測站系統(tǒng)主要安裝在現(xiàn)場的遙測終端，與信息采集設備傳感器采用電纜連接，遙測終端通過無線Modem 及通信電臺，以定時自報的方式將所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)1級音頻中繼后傳輸?shù)街行恼尽Ｋ淖詣訙y報系統(tǒng)的工作方式采用自報式，遙測終端站為無人值守，定期巡查。

2.5 系統(tǒng)建設要求

1）在進行系統(tǒng)（尤其是大規(guī)模系統(tǒng)）建設時，必須統(tǒng)一規(guī)劃，嚴格論證，并與有關部門和單位協(xié)調(diào)合作，以充分發(fā)揮系統(tǒng)的經(jīng)濟和社會效益；

2）水資源站網(wǎng)點多面廣，發(fā)展遙測站點可以節(jié)省人力和資金，彌補駐測站網(wǎng)的不足，測站建設以無人值守的遙測站點為主；

3）要求系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定，性能可靠，并在惡劣氣候條件下保持正常工作；

4）站點地處野外環(huán)境，要求保證電源，避免雷擊，并做好防盜竊設施。

2.6 系統(tǒng)運行維護管理

天津市水文測報信息系統(tǒng)工程的建設，將大大提高天津市的水文水資源監(jiān)測、管理和服務水平。但系統(tǒng)工程能否長期、穩(wěn)定地發(fā)揮其服務功能，主要取決是否有良好的運行管理機制和完整的規(guī)章制度，所以系統(tǒng)運行維護機構的選定至關重要。

系統(tǒng)維護應根據(jù)國家有關規(guī)定和行業(yè)業(yè)務特點，由水文專業(yè)部門組織實施管理，采取加強相關技術培訓，健全自動測報系統(tǒng)運行管理的相應規(guī)章制度等多種措施，動態(tài)或定期對系統(tǒng)的運行情況進行檢查。納入年度考核指標及安排財政預算等多種形式加以明確維護責任。

3 系統(tǒng)建設可行性分析

3.1 技術方面

我國水利行業(yè)現(xiàn)代化管理的研究和應用起步較早，特別是信息技術的應用如自動化監(jiān)測、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、計算機模擬仿真、GIS 技術等，已經(jīng)在洪水預警、預報、調(diào)度，水資源聯(lián)合調(diào)度、供排水管網(wǎng)、水環(huán)境管理等各個領域廣泛應用并發(fā)揮重要作用。

在水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)建設方面，天津市先后建設了廣域網(wǎng)實時水情信息系統(tǒng)、水情計算機報汛信息系統(tǒng)、永定河泛區(qū)水文自動測報系統(tǒng)、天津市防汛指揮系統(tǒng)工程和國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程天津市水情分中心。信息技術的應用及其對傳統(tǒng)業(yè)務的變革已成為當今水利行業(yè)的大趨勢，成熟的信息技術為水文信息測報系統(tǒng)的建設提供了強大的技術來源。

3.2 經(jīng)濟方面

解決水資源供需矛盾最經(jīng)濟、有效、現(xiàn)實的途徑是通過加強對水資源的有效管理來實現(xiàn)的。通過加強用水的定向管理實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，提高水資源的利用效率。對水資源的優(yōu)化配置和高效利用需要通過建立水文信息測報系統(tǒng)來實現(xiàn)。系統(tǒng)建設后效益巨大，系統(tǒng)建設所發(fā)生的費用則微不足道。

3.3 管理方面

天津市水務局近年來建設完成的多套水文水資源監(jiān)測系統(tǒng)建設，設施先進、運行良好，積累了建設管理經(jīng)驗，也培養(yǎng)了專業(yè)人才，鍛煉了隊伍，能夠勝任新建系統(tǒng)的建設運行管理工作。

4 結語

天津市國際港口城市、北方經(jīng)濟中心和生態(tài)城市的建設，濱海新區(qū)的開發(fā)開放和經(jīng)濟發(fā)展，需要水文水資源信息的支持。水文水資源測報系統(tǒng)的建設，將大大提高本市水資源管理水平，對天津市的水資源實施統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合治理、合理開發(fā)、優(yōu)化配置、全面節(jié)約和有效保護發(fā)揮巨大的作用。

[1] 段哲古，王勇.天津市水文事業(yè)發(fā)展規(guī)劃 （2010）[M].天津市水務局，2010: 15.

[2] 段哲古，王勇.濱海新區(qū)水文水資源監(jiān)測站網(wǎng)規(guī)劃 （2008）[M].天津市水務局，2008:95.

[3] 段哲古，王勇.天津市水文事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃（2010）[M].天津市水務局，2010: 26-27.