我國水文水資源信息化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀探討

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

我國水文水資源信息化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀探討

張正海

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

在水文水資源領(lǐng)域，信息技術(shù)也逐漸引入水文水資源管理中，大大降低了水利工作者的日常管理工作量，使水文水資源的監(jiān)測管理工作質(zhì)量得到極大提升。水文信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展非常有必要。通過對我國水文水資源信息化發(fā)展歷程進(jìn)行研究可以看出我國目前水文水資源管理系統(tǒng)的建立主要依靠數(shù)學(xué)模型、仿真模擬與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共同完成，水文水資源信息化系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動化采集、傳輸、存儲、處理以及仿真模擬等先進(jìn)的功能，大大減輕了人工工作量，水文信息能更加準(zhǔn)確及時。未來要對水文水資源信息化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、水質(zhì)與旱情監(jiān)測自動化功能和洪水的預(yù)報(bào)決策支持技術(shù)功能等關(guān)鍵構(gòu)成進(jìn)行研究，讓水文預(yù)報(bào)越來越準(zhǔn)確，在抗洪救災(zāi)和保護(hù)人民群眾安全財(cái)產(chǎn)方面發(fā)揮重大作用。

水文水資源；信息化；發(fā)展現(xiàn)狀；洪水預(yù)報(bào)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，它在我國各個行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，很多企業(yè)在管理上都引入了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管理的信息化。近幾年，在水文水資源領(lǐng)域，信息技術(shù)也逐漸引入水文水資源管理中，大大降低了水利工作者的日常管理工作量，使水文水資源的監(jiān)測管理工作質(zhì)量得到極大提升。同時，國家專門出臺一系列針對水文水資源領(lǐng)域信息化管理的文件，讓水文系統(tǒng)有了法規(guī)支撐，使我國的水文系統(tǒng)越來越規(guī)范。在一定程度上是保障了水文信息的相關(guān)工作。尤其當(dāng)前我國可利用的水資源逐漸變少，用水矛盾日益突出，實(shí)現(xiàn)水資源管理的規(guī)范化，提高水資源的利用率。通過有效的信息化管理模式，可避免造成水資源浪費(fèi)，提高資源管理效率與水資源利用率，實(shí)現(xiàn)資源的科學(xué)分配與合理利用。同時，信息化管理模式對于我國建立節(jié)約型社會也具有重要意義。傳統(tǒng)意義上所說的水文信息系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)建立完善的水利信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)，、信息管理體制比較全面，要符合國家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行比較規(guī)范。

1 水文水資源信息化發(fā)展歷程

水文資源信息化在我國的建設(shè)是在21世紀(jì)70年代出現(xiàn)的，剛開始的時候，這種技術(shù)需要借助西方等一些國家的先進(jìn)技術(shù)，隨著這幾年我們國家的富強(qiáng)，各種技術(shù)的進(jìn)步，影響了我國水文資源信息化發(fā)展，同時一些相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也推動著水文信息系統(tǒng)現(xiàn)代化的發(fā)展，我國水文水資源信息技術(shù)也開始趨向于獨(dú)立。在上個世紀(jì)水文信息系統(tǒng)剛進(jìn)入我國的時候，對它的研究一般使用一些相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，比如tq-16型的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，這種技術(shù)在當(dāng)時的情況下是領(lǐng)先于其它技術(shù)的，目前這種技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前需求。目前我們國家關(guān)于水文信息系統(tǒng)的研究運(yùn)用的是比較先進(jìn)的技術(shù)，比如客戶機(jī)得模式，另一方面在相關(guān)的技術(shù)人員不斷努力工作下，目前也有了一些相關(guān)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件，都為水文信息工作提供了方便。社會和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些新興的技術(shù)開始被漸漸應(yīng)用。比如在我們國家，已經(jīng)有一些地方把水文信息遙測系統(tǒng)投入使用。目前比較常用的水文信息遙測系統(tǒng)有三種，分別是超短波、全球定位系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)。第一種技術(shù)是相對比較落后的，因?yàn)樗忠恍┍锥?，比如它傳輸?shù)木嚯x比較近而且運(yùn)用也比較麻煩，需要自己組建相關(guān)的基站。第二種全球定位系統(tǒng)應(yīng)用相對會比較簡單一點(diǎn)，和我們平時手機(jī)上網(wǎng)的運(yùn)用原理一些，在一定程度上GPRS可以當(dāng)成是一個信道。最后一種是最方便的，限制也比較小，就是我們國家自主研發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)北斗，衛(wèi)星系統(tǒng)讓相關(guān)的工作效率大大提高。水文信息化的發(fā)展和我們的物質(zhì)生活息息相關(guān)，也關(guān)系到我們國家的發(fā)展。特別是現(xiàn)在國家越來越倡導(dǎo)節(jié)約型社會，信息化要逐步代替工業(yè)化，信息化越來越發(fā)達(dá)，我國的社會生產(chǎn)力也會有一個大的進(jìn)步，由此看來水文信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展是非常有必要的。

2 水文水資源信息化系統(tǒng)應(yīng)具有的基本功能

水文水資源管理系統(tǒng)的建立主要依靠數(shù)學(xué)模型、仿真模擬與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共同完成 ，對水資源管理中的各種信息進(jìn)行采集，于可視化角度下，建立信息化總站實(shí)施對整個測站所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和調(diào)度，同時每個分站均自成獨(dú)立的分系統(tǒng)，在每個分站中，都可以實(shí)現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集和流量監(jiān)控，以采集信息為依據(jù)，管理者可以迅速做出正確決策，促進(jìn)管理水平與水資源調(diào)度效率的提升。

2.1 數(shù)據(jù)采集功能

水文資源的數(shù)據(jù)采集一定要準(zhǔn)確，為達(dá)到這一目標(biāo)，水文水資源的數(shù)據(jù)來源一般有兩種采集模式，一種是對最開始的數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化，另外就是利用利用先進(jìn)的儀器直接得到數(shù)據(jù)。目前我國各級水文部分一般采用第二種方法得到水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。比如在不同省份已采用的遙感技術(shù)、GPRS技術(shù)等，這些數(shù)據(jù)采集技術(shù)更加先進(jìn)，得到的相關(guān)數(shù)據(jù)精確度更高。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸功能

水文水資源各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)繁多，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性尤為重要，相關(guān)先進(jìn)傳輸設(shè)備一定要符合傳輸精度和速度要求，目前我國相關(guān)技術(shù)發(fā)展也比較成熟，主要借助水文信息數(shù)據(jù)庫平臺和3G傳輸信道。國家層面建設(shè)了總的水文信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫信息平臺，利用網(wǎng)絡(luò)將各省水文資源數(shù)據(jù)分庫連接起來，國家與各省、各省之間的水文資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均可以高速傳輸。國家不同地區(qū)水文部門均可查詢到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保障了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。

2.3 數(shù)據(jù)的存儲及處理功能

水文資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)量繁多，類型各異，對基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存及處理就顯得尤為重要，采用傳統(tǒng)的手工統(tǒng)計(jì)計(jì)算及存儲手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理都比較麻煩，時間周期長，錯誤多，時效性差，已不能滿足社會發(fā)展的要求，目前，隨著我國科技的日益發(fā)展，國家各級水文部門已充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)建立了自動化存儲統(tǒng)計(jì)及處理系統(tǒng)，基本達(dá)到了無紙化存儲及處理。通常情況下，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫建立專門儲存設(shè)備。特殊情況下將數(shù)據(jù)分布儲存、分?jǐn)?shù)據(jù)備份、分布儲存在幾個服務(wù)器上，達(dá)到數(shù)據(jù)的定時定點(diǎn)傳輸儲存，同時利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算及作圖功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動計(jì)算處理，生成各種表格及監(jiān)測圖件，大大減輕了技術(shù)人員工作量。

2.4 存儲模擬仿真功能

水文系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)為達(dá)到更好的應(yīng)用，目前在水文信息系統(tǒng)中加入存儲模擬仿真功能，即在得到相關(guān)的數(shù)據(jù)之后，通過先進(jìn)的模擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)水文資源的動態(tài)環(huán)節(jié)演變，必要時可呈現(xiàn)出3D效果，使水文數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果以更直接、更生動的動態(tài)動畫模式呈現(xiàn)出來，使上級決策部門相關(guān)人員更易理解，同時相關(guān)工作人員可以根據(jù)這些資料進(jìn)行更深層次的研究。

2.5 存儲的決策支持功能

水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是所有工作的基礎(chǔ)。工作人員得到水文水資源的數(shù)據(jù)以后要對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)信息化系統(tǒng)進(jìn)行處理，經(jīng)過一些列存儲、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算及分析功能提出詳細(xì)報(bào)告，將結(jié)果以通俗化、文字化的方案提供給上級決策領(lǐng)導(dǎo)，領(lǐng)導(dǎo)會進(jìn)行分析研究，找出合理可行的方案進(jìn)行實(shí)施。

3 水文水資源信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成分析

3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是水文信息化系統(tǒng)發(fā)展中的關(guān)鍵組成部分，是實(shí)現(xiàn)水文水資源信息資源共享的根本基礎(chǔ)，建立一個覆蓋面積廣，且能夠?qū)崿F(xiàn)所有圖像、數(shù)據(jù)、視頻、音頻傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，便于及時了解當(dāng)?shù)厮Y源的使用量與其他信息，為水資源管理建立一個有效的管理平臺，實(shí)現(xiàn)資源共享。除此之外，全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)，全球信息系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)可隨時定位，地理信息系統(tǒng)便于分析與處理數(shù)據(jù)。同時還可以結(jié)合模擬仿真系統(tǒng)，對采集到的信息以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理與存儲。

3.2 水質(zhì)與旱情監(jiān)測自動化功能

水質(zhì)與旱情監(jiān)測自動化功能是當(dāng)代水文系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成，隨著國家對水污染及水質(zhì)問題的日益重視，水文信息化系統(tǒng)應(yīng)構(gòu)建應(yīng)具有水質(zhì)與旱情監(jiān)測等功能，通過在監(jiān)控區(qū)域設(shè)置多個監(jiān)測斷面，有利于監(jiān)測斷面的水質(zhì)情況，另外，還可以在系統(tǒng)中建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，當(dāng)水資源中存在污染物擴(kuò)散時，利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬分析，有利于預(yù)測河流水質(zhì)的變化情況，及時采取相應(yīng)措施解決水資源污染問題。旱情信息可通過土壤、氣溫、降水等體現(xiàn)，水文站可利用先進(jìn)的信息管理系統(tǒng)，了解到所在區(qū)域的相關(guān)信息，根據(jù)這些信息，可判斷該地是否存在旱情，利用定位系統(tǒng)直接找出旱情所在地。

3.3 洪水的預(yù)報(bào)決策支持技術(shù)功能

對洪水進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報(bào)是水文水資源系統(tǒng)應(yīng)該具備的一項(xiàng)最關(guān)鍵的功能，水文預(yù)報(bào)通常情況下有長、中、短三種。洪水預(yù)報(bào)是短期預(yù)報(bào)的一種，一般來說洪水預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)其在24小時以內(nèi)，預(yù)報(bào)基本依據(jù)是降水量的大小。洪水的發(fā)生關(guān)系著人民群眾的生命安全，必須將洪水的預(yù)測預(yù)報(bào)放到所有水文工作的首位。隨著我國科技的逐步發(fā)展，對洪水的準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報(bào)已基本達(dá)到了要求，相關(guān)預(yù)測數(shù)據(jù)也比較及時準(zhǔn)確，在抗洪救災(zāi)和保護(hù)人民群眾安全財(cái)產(chǎn)方面發(fā)揮了重大作用。但在氣象預(yù)報(bào)和洪水發(fā)生時間預(yù)測等方面還需要繼續(xù)努力，讓預(yù)報(bào)越來越準(zhǔn)確，讓相關(guān)的技術(shù)越來越完善。

4 結(jié)語

水文信息化發(fā)展在一定程度上影響著我們國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其信息化基礎(chǔ)工作顯得尤為重要。隨著我國科技的逐步發(fā)展和相關(guān)水文工作者不斷努力研究，水文技術(shù)會越來越先進(jìn)，越來越完善，相關(guān)預(yù)測數(shù)據(jù)會更加及時準(zhǔn)確，水文信息系統(tǒng)現(xiàn)代化會得到更好發(fā)展，在抗洪救災(zāi)和保護(hù)人民群眾安全財(cái)產(chǎn)方面發(fā)揮了重大作用。

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[2]李新，周劍.黑河流域水文信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)阻冰川凍土[J].2013.

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[4]梁青武.水文信息現(xiàn)代化思考[J].2016.

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1004-1184(2017)05-0155-02

2017-06-12

張正海(1966-)，男，甘肅康樂人，高級工程師，主要從事水文資料分析計(jì)算及水資源調(diào)查評價研究工作。