牛亞豪

（河南省周口水文水資源勘測局 河南，周口 466000）

以周口水文站為例，測驗和辦公自動化相對較低，滿足不了時代需求。目前，周口站降水、水位測報基本實現(xiàn)了自動化；流量、沙量、氣象等并未實現(xiàn)自動化，且設(shè)備相對落后、維護(hù)不便，且上下游水閘的建立打破了原有水位流量關(guān)系，在上下游水利工程全關(guān)時，流量很小，甚至為零；閘門開啟很小時，流量很小，常規(guī)測流設(shè)備無法進(jìn)行流量測驗。應(yīng)著重加強(qiáng)儀器設(shè)備的更新，維修維護(hù)技術(shù)力量的培養(yǎng)；流量測驗必須向在線監(jiān)測發(fā)展，推廣接觸式、非接觸式聲學(xué)、電磁學(xué)流量等在線儀器，推廣水工建筑物在線測流等技術(shù)方法。自動監(jiān)測是目的，在線監(jiān)測是靈魂。

1 關(guān)于新技術(shù)手段、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用

測掃雷達(dá)測流根據(jù)其運(yùn)行原理及適用性，對常年河寬變化不大、水面流速代表垂線流速關(guān)系良好的站點較試用，特別是中高水測驗時效果更佳，但對于沖淤變化較大的斷面無法適用，同時不適用于低流速測流；無人機(jī)測流高效快速，適用于應(yīng)急測量，但由于其只能測得水面流速，所以只適用于已知斷面河道的流量測驗；遙控船搭載ADCP技術(shù)可以很好地解決ADCP過河問題，對水文日常巡測使用可行，但對于高沙、漂浮物較多時，不能使用；水平式ADCP適用于水位流量關(guān)系相對穩(wěn)定的，測驗速度塊，過程可重現(xiàn)，但其對斷面寬度有要求，不適合寬淺型河流的測量斷面。

2 推行水文站點自動監(jiān)測的制約因素

現(xiàn)有人員技術(shù)力量薄弱，新技術(shù)需要做好維護(hù)、維修與管理；市面上水文新設(shè)備型號少且質(zhì)量參差不齊，不宜選??；很多新設(shè)備在數(shù)據(jù)直接入庫方面做的不好，無法實現(xiàn)一個平臺接入所有水文要素；資金有限，實現(xiàn)自動化監(jiān)測需要花費(fèi)大量的資金進(jìn)行軟件的開發(fā)、硬件的改造，水文行業(yè)國家投入資金比例較低。

3 加強(qiáng)水文監(jiān)測中心能力建設(shè)

加強(qiáng)地市級監(jiān)測中心綜合能力建設(shè)，加大現(xiàn)代化監(jiān)測裝備力度，添加三維激光掃描儀、多波速水下地形測量儀這類設(shè)備，提高水文綜合監(jiān)測服務(wù)能力。

加快大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等高新技術(shù)與水文業(yè)務(wù)融合，完善水文數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立一個水文數(shù)據(jù)信息處理服務(wù)機(jī)制，以此來完成對數(shù)據(jù)信息的處理、預(yù)測以及評價。

在現(xiàn)有中央、流域、省級水情信息服務(wù)平臺的基礎(chǔ)上，進(jìn)行功能升級和拓展，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線分析處理，植入遙感遙測、衛(wèi)片影像、音頻視頻等數(shù)據(jù)，構(gòu)建流域、城市等模型，創(chuàng)建防汛抗早水文預(yù)測預(yù)報預(yù)警智能化服務(wù)平臺。

4 水文信息處理服務(wù)能力

目前前水文監(jiān)測手段自動化程度低、水文數(shù)據(jù)加工處理方式落后，需健全政策法規(guī)、體制機(jī)制，壯大人才隊伍，發(fā)展先進(jìn)技術(shù)、建設(shè)現(xiàn)代化水文監(jiān)測體系，提升水文信息采集、傳輸、處理的自動化和智能化水平：實現(xiàn)監(jiān)測手段自動化，應(yīng)用聲波、光、電等先進(jìn)技術(shù)，突破流量、泥沙等水文要素在線自動監(jiān)測的技術(shù)難題，全面實現(xiàn)水文要素自動監(jiān)測，最大限度將基層水文測站人員解放出來；信息采集立體化，加大遙感遙測、視監(jiān)控等技術(shù)在水文監(jiān)測中的應(yīng)用力度，改變水文值息采集主要依靠地面水文站網(wǎng)的單一格局，構(gòu)建空天地一體化的立體水文監(jiān)測體系；數(shù)據(jù)處理智能化：應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)，建立統(tǒng)一的集水文業(yè)務(wù)管理、水文數(shù)據(jù)處理為一體的水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提高預(yù)測預(yù)報、分析評價等工作的智能化水平，如：（1）建立省、市、站一體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，全省一盤棋。維護(hù)使用委托一家公司來做。無線、衛(wèi)星通訊更加智能化。北斗終端手機(jī)采用可視化，不能只滿足短信傳輸，實現(xiàn)視頻通訊；（2）辦公、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)智能。實現(xiàn)智能水文，所有站隊人員要多面手；（3）建立智能應(yīng)急隊伍，全省統(tǒng)一管理使用，配備可視設(shè)備，便于搶測溝通。

5 水文現(xiàn)代化建設(shè)面臨的主要制約

理念制約。思想觀念陳舊：由于水文行業(yè)工作枯燥，日常工作中與其他行業(yè)交叉較少。同時行業(yè)內(nèi)交流較少，又缺乏高精尖或?qū)W科帶頭人，導(dǎo)致整體思維固化、眼界較窄。從業(yè)務(wù)的流程化管理、質(zhì)量控制到新儀器設(shè)備的使用、行業(yè)內(nèi)創(chuàng)新發(fā)明，與其他行業(yè)差距巨大。水文人應(yīng)該跳出固有行業(yè)思維，挖掘水文數(shù)據(jù)的潛力，將各項水文信息與其它行業(yè)或老百姓生活緊密結(jié)合起來，從生態(tài)、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)、水環(huán)境等多方面發(fā)揮水文數(shù)據(jù)的作用。

技術(shù)制約。缺少高層次復(fù)合技術(shù)帶頭人：現(xiàn)有的水文人員知識理論水平比較單一，第一學(xué)歷本科以上學(xué)歷占比非常小，缺乏高層次、多層次復(fù)合人才。缺少懂機(jī)電、計算機(jī)、地信、編程等專業(yè)的復(fù)合型人才。隨著水文新技術(shù)的應(yīng)用，急需補(bǔ)充專業(yè)化程度高、知識層次豐富的高技術(shù)人才。

現(xiàn)代化、智能化程度不足。雖然中小河流建設(shè)性對現(xiàn)有的水文站網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化，部分基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了改造，但是離水文現(xiàn)代化的需求還有距離。水位數(shù)據(jù)的分析入庫、雨量數(shù)據(jù)的自動分析入庫、流量泥沙測驗的自動化無人化、蒸發(fā)水溫的無人化等，與整編規(guī)范的要求及國家日清月結(jié)的要求仍有很大差距。設(shè)備質(zhì)量的參差不齊、設(shè)備軟件的功能參差不齊、各種水文數(shù)據(jù)庫各自為戰(zhàn)，信息孤單無法打破，都是制約水文現(xiàn)代化的攔路虎。重硬件、輕軟件是目前水文投資的弊端，水文需求的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫等信息化短板很嚴(yán)重，很多軟件化程序流于形式，中看不中用，發(fā)揮不出價值。

各類規(guī)范、規(guī)定不能滿足現(xiàn)代化需求。由于規(guī)范制約，一些資料、儀器設(shè)備使用過于嚴(yán)格，不能普及實用。應(yīng)該將資料整編智能化發(fā)展，減少人工，增加分析。

體制機(jī)制制約。組織管理落后：相對于企業(yè)先進(jìn)的管理經(jīng)驗，目前水文行業(yè)組織架構(gòu)到管理水平都比較陳舊，在機(jī)制創(chuàng)新、效能提高、決策判斷上已經(jīng)跟不上水文現(xiàn)代化的需求。應(yīng)逐步建立水文法制完備、機(jī)構(gòu)體制健全、投入機(jī)制順暢、管理行為規(guī)范的現(xiàn)代化模式和運(yùn)行機(jī)制。如：打破用人機(jī)制、職稱評聘分開機(jī)制。

資金投入制約。近些年來，水文測站站點激增、站網(wǎng)密度加大，測驗工作量、困難逐年增加。由于單位編制基本無變化，從事水文業(yè)務(wù)的人員老化嚴(yán)重，已經(jīng)出現(xiàn)斷層。加之由于我省水文公益一類的現(xiàn)狀，創(chuàng)收經(jīng)營籌集經(jīng)費(fèi)無政策支持，向社會購買勞動力的方式無政策支持。人員和資金無從談起。資料落實速度慢。滿足不了現(xiàn)代化工作需求，應(yīng)該采取靈活資金使用機(jī)制。

6 水文現(xiàn)代化建設(shè)的模式

依靠思維創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，充分應(yīng)用先進(jìn)科技手段和技術(shù)裝備，顯著提升水文測報和信息服務(wù)自動化和智能化水平，更好的為水利和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐，達(dá)成更為自動的監(jiān)測，更為立體的數(shù)據(jù)信息收集、更為智能的數(shù)據(jù)信息處理以及更為多樣的服務(wù)產(chǎn)品這類目的。

明確具體目標(biāo)：對當(dāng)前水文站網(wǎng)的實際發(fā)展情況進(jìn)行全面分析，明確其和國內(nèi)外先進(jìn)水平之間所存在的差異，站在監(jiān)管體系、服務(wù)體系等方面來加速水文現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程，明確水文現(xiàn)代化發(fā)展的具體目標(biāo)以及相應(yīng)建設(shè)指標(biāo)。

彌補(bǔ)發(fā)展空白：根據(jù)水利行業(yè)發(fā)展的實際情況以及市場需求，探尋到當(dāng)前水利站網(wǎng)所存在的不足之處，采取合理的措施進(jìn)行改良與優(yōu)化，有效彌補(bǔ)發(fā)展歷程中的空白。

加強(qiáng)保障手段：將監(jiān)測水平的提高作為最終目的，遵循自動化以及智能化建設(shè)的原則，加強(qiáng)空天遙感、移動寬帶網(wǎng)、衛(wèi)星定位以及物聯(lián)網(wǎng)等全新技術(shù)手段的引入，明確不同技術(shù)手段的實際應(yīng)用價值，有效促進(jìn)水文監(jiān)測現(xiàn)代化發(fā)展。

有機(jī)融合數(shù)據(jù)：加快大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等高新技術(shù)與水文業(yè)務(wù)融合，推進(jìn)智能化水文信息處理服務(wù)體系建設(shè)，推進(jìn)水情信息服務(wù)平臺升級拓展，豐富數(shù)據(jù)來源，全面提高預(yù)測預(yù)報、分析評價等水文信息處理工作的智能化水平。

全面提升能力：滿足水利監(jiān)管能力提升、應(yīng)急響應(yīng)能力提升、公眾服務(wù)能力提升以及科學(xué)決策能力提升的相應(yīng)需求，對原有的信息產(chǎn)品進(jìn)行改良與優(yōu)化，讓水文業(yè)務(wù)體系顯得更為多樣化與立體化，提升整體服務(wù)能力。

7 結(jié)論與建議

7.1 結(jié)論

在新的形勢下，水文單位必須抓住信息化和技術(shù)創(chuàng)新的契機(jī)，緊密聯(lián)系需求，堅持科技引領(lǐng)，以信息化驅(qū)動現(xiàn)代化，以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，緊跟國際水文發(fā)展新方向、新形勢，不斷以服務(wù)促進(jìn)新的發(fā)展。水文現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)裝備應(yīng)按照理念超前、技術(shù)先進(jìn)、因地制宜、實事求是的原則，深入分析論證新技術(shù)裝備的適用范圍和使用條件，根據(jù)周口站分類建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，制定對應(yīng)的方案。

7.2 建議

駐巡結(jié)合、巡測優(yōu)先：加強(qiáng)駐測站硬件環(huán)境優(yōu)化，加強(qiáng)巡測基地的分析及決策能力，加強(qiáng)巡測人員的業(yè)務(wù)技術(shù)培養(yǎng)，加強(qiáng)巡測隊伍的測驗輻射能力，加強(qiáng)成熟測站的單值化分析。

自動測報、在線整編：構(gòu)建全流程綜合管理系統(tǒng)，大幅度提高監(jiān)測產(chǎn)品時效性，創(chuàng)新水文監(jiān)測產(chǎn)品形式，促進(jìn)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)共享，更好發(fā)揮水文服務(wù)功能；積極推廣網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)整編平臺的開發(fā)和運(yùn)用，加強(qiáng)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)深度挖掘。實現(xiàn)站內(nèi)信息融合及自動監(jiān)測平臺整合，提高水文站自動化監(jiān)測水平，并考慮關(guān)于現(xiàn)場流量計量及校準(zhǔn)的需要。采取自動監(jiān)測法來對流量進(jìn)行測試以及檢驗，做好相應(yīng)設(shè)施設(shè)備的配置，以此來實現(xiàn)在全年各個時段巡視流量運(yùn)轉(zhuǎn)的實際情況。加強(qiáng)懸移質(zhì)泥沙的在線自動監(jiān)測，以此來對粒度進(jìn)行全面的自動處理與分析，這樣一來便能夠在不同時段對懸移質(zhì)輸沙率進(jìn)行監(jiān)測。如若水質(zhì)監(jiān)測符合分析精度，那么就可以采取具備較強(qiáng)自動化以及能夠批量進(jìn)行處理分析的相應(yīng)監(jiān)測設(shè)備，從而讓地表水水質(zhì)監(jiān)測以及地下水水質(zhì)監(jiān)測有著更高的分析水平。

平臺統(tǒng)一、互聯(lián)互通：完成對水文監(jiān)測綜合管理平臺的構(gòu)建，并將其與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，讓水文監(jiān)測相關(guān)業(yè)務(wù)能夠在線進(jìn)行管理，有效推動水文監(jiān)測的現(xiàn)代化發(fā)展。例如針對水位、水面蒸發(fā)情況、沙量、水溫、土壤墑情以及流量這類水文要素要進(jìn)行全面的檢測，都可以采取在線自動監(jiān)測的方式，且能夠達(dá)成單一參數(shù)不同量程及區(qū)段的傳感器擬合集成。綜合考慮不同流域的實際情況，構(gòu)建一個統(tǒng)一的在線水文監(jiān)測管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)，實現(xiàn)測站技術(shù)管理、資料整編、情報預(yù)報、分析評價等水文數(shù)據(jù)在線業(yè)務(wù)處理服務(wù)的一體化。

加強(qiáng)水文監(jiān)測精細(xì)化：從個體型、經(jīng)驗性、粗放型水文向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化轉(zhuǎn)變；監(jiān)測任務(wù)細(xì)化分解、人力資源精準(zhǔn)定位、站網(wǎng)信息和管理方案建檔優(yōu)化、設(shè)施設(shè)備定置管理、測驗工作流程固化、質(zhì)量監(jiān)督巡查常態(tài)化、獎懲機(jī)制明確化?，F(xiàn)代化儀器安裝后，做好儀器比測、校測工作，把數(shù)據(jù)修正好，經(jīng)過2-3年的數(shù)據(jù)積累，做到精度符合要求，已實現(xiàn)的在線監(jiān)測運(yùn)行穩(wěn)定后在線監(jiān)測逐漸取消人工觀測。

加強(qiáng)應(yīng)急專業(yè)隊伍建設(shè)：建立專門的水文應(yīng)急專家?guī)欤ㄋ臏y驗、水文預(yù)報、水文分析與計算、3S技術(shù)等多種學(xué)科專家，開展水文應(yīng)急工作時，可從專家?guī)炀徒檎{(diào)有關(guān)專家組成專家組；成立專門的水文應(yīng)急突擊隊，培養(yǎng)隊員具備豐富的理論知識，積累一定的工作經(jīng)驗，能夠?qū)ν话l(fā)情況進(jìn)行預(yù)判以及有效處理；配置現(xiàn)代化應(yīng)急測報裝備，要求穩(wěn)定性好、自動化程度高、集成度高、便于攜帶。