張冬 趙彥龍

黃河水利委員會(huì)山東水文水資源局 山東 濟(jì)南 250100

1 水文水資源的項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)

與其他建設(shè)項(xiàng)目相比，水文水資源項(xiàng)目建設(shè)比較特殊，它具站點(diǎn)多、線路長(zhǎng)、交通不便的特點(diǎn)。項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)不集中，施工條件差。如果交通受阻，專業(yè)設(shè)備無(wú)法進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。此外，由于社會(huì)化程度不高，許多項(xiàng)目不得不自己建造。水文水資源位于復(fù)雜的環(huán)境中，通常沿河流分布，范圍很廣，包括左右岸、上游和下游，以及北部和西部。水文水資源建設(shè)項(xiàng)目主要有水文站、水質(zhì)站、消耗站、水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心等，但每個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模都不大。

2 水文水資源信息化系統(tǒng)應(yīng)具有的基本功能

2.1 數(shù)據(jù)采集功能

水文水資源數(shù)據(jù)的收集必須準(zhǔn)確，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，水文水資源通常有兩種數(shù)據(jù)采集模型:一種是使用現(xiàn)代儀器直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)，另一種是數(shù)據(jù)矢量化。目前，我國(guó)各級(jí)水文部門(mén)普遍采用第一種方法獲取基本水文數(shù)據(jù)，例如，各省采用遙感和全球定位系統(tǒng)技術(shù)，獲得的數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸功能

水文水資源有大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，相關(guān)的現(xiàn)代傳輸裝置必須滿足傳輸精度和速度的要求。我國(guó)主要是利用水文水資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)和3G傳輸通道，建立國(guó)家水文信息網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，使各省能夠共享水文水資源數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)國(guó)家和各省之間水文水資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的高速傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及處理功能

水文水資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)非常多，種類也不盡相同。傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法難以處理數(shù)據(jù)，已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的要求。各級(jí)水文部門(mén)充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化存儲(chǔ)處理。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)通常用于創(chuàng)建專門(mén)的存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。同時(shí)，數(shù)據(jù)在固定的時(shí)間和地點(diǎn)傳輸和存儲(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算和顯示功能自動(dòng)計(jì)算和處理，生成各種監(jiān)控表，大大減少了技術(shù)人員的工作量[1]。

2.4 存儲(chǔ)的決策支持功能

所有工作都是根據(jù)基本水文水資源數(shù)據(jù)進(jìn)行的，一旦收到水文水資源數(shù)據(jù)，工作人員將使用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)處理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)計(jì)算和分析功能，并以清晰的書(shū)面方式向上級(jí)決策者提供結(jié)果，管理人員進(jìn)行分析和研究，找到合理可行的實(shí)施方案。

3 水文水資源技術(shù)在我國(guó)發(fā)展的現(xiàn)狀

3.1 水文水資源技術(shù)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

目前，水文水資源技術(shù)通過(guò)預(yù)測(cè)技術(shù)大大提高了社會(huì)對(duì)旱澇災(zāi)害的抵御能力，水文水資源技術(shù)在減少災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮了前所未有的作用。氣象控制、氣象雷達(dá)技術(shù)和分布式水文模型相結(jié)合的方法被用來(lái)提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 水文水資源技術(shù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)

水文水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種新的、高靈敏度的水文信息監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程傳輸、采集、數(shù)據(jù)管理、處理和分析技術(shù)，是一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)地下水位溫度及河流、海水質(zhì)量紅線的技術(shù)和設(shè)備。

3.3 水資源的配置與調(diào)度技術(shù)

水文水資源配置與調(diào)度技術(shù)是一種基于總量控制的工藝系統(tǒng)，從水利工程統(tǒng)一配置，實(shí)現(xiàn)跨越流域的多個(gè)水源的統(tǒng)一配置和調(diào)度。

3.4 水生態(tài)環(huán)境改良與水環(huán)境治理技術(shù)

水生態(tài)環(huán)境改良與水環(huán)境治理技術(shù)可以有效減輕污染，提高水體的自凈率，從而改善和提高生態(tài)環(huán)境。在宏觀層面，水環(huán)境改善和水環(huán)境管理的方法包括地表植物富營(yíng)養(yǎng)化、城市河網(wǎng)多功能疏浚技術(shù)、大規(guī)模廢水處理技術(shù)、高營(yíng)養(yǎng)生物處理等方法。

4 水文水資源領(lǐng)域技術(shù)的推廣

基于以上水文水資源的進(jìn)步，現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展對(duì)水文水能源技術(shù)更新提出了新的要求。通過(guò)各種研究，總結(jié)了我國(guó)水文水資源技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。

4.1 水文水資源領(lǐng)域信息的監(jiān)測(cè)及傳輸技術(shù)的推廣

在我國(guó)，水環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)已逐漸成熟，在應(yīng)用中靈敏度高，操作簡(jiǎn)便。在洪澇、澇災(zāi)等緊急情況下，可以通過(guò)技術(shù)監(jiān)測(cè)及時(shí)預(yù)防洪澇災(zāi)害，符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的防洪要求。關(guān)鍵輔助技術(shù)包括水環(huán)境監(jiān)測(cè)和遙感技術(shù)、水質(zhì)信息的及時(shí)收集、水環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分析方法。同時(shí)，水文水資源技術(shù)還包括地下水水位和溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)、河流和湖泊水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)、基于衛(wèi)星遙感技術(shù)的大規(guī)模土壤監(jiān)測(cè)等先進(jìn)技術(shù)。

4.2 水文水資源領(lǐng)域技術(shù)在現(xiàn)代水文預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)上的推廣

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，水文預(yù)報(bào)技術(shù)已在全國(guó)得到應(yīng)用，其核心是延長(zhǎng)水文預(yù)報(bào)預(yù)警預(yù)報(bào)期，提高預(yù)報(bào)精度，預(yù)防重大自然災(zāi)害。因此，有必要加強(qiáng)水文和水資源預(yù)測(cè)和預(yù)警技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究，并在水文預(yù)測(cè)層面加強(qiáng)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的作用，提高抗旱能力，改變水環(huán)境[3]。

4.3 水文水資源領(lǐng)域技術(shù)的配置和調(diào)控監(jiān)督中推廣

水文水資源技術(shù)的關(guān)鍵是加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，預(yù)防洪水和自然災(zāi)害，并對(duì)流域水資源進(jìn)行協(xié)調(diào)管理和監(jiān)測(cè)，以達(dá)到供水的目的。水文水資源技術(shù)推廣應(yīng)建立和完善充分適應(yīng)水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并采用從一個(gè)水利工程到集水區(qū)或多成分水源的統(tǒng)一規(guī)劃技術(shù)

5 水文水資源信息化建設(shè)的優(yōu)化措施

5.1 明確水文水資源信息化建設(shè)的基本組成

在目前水文水資源管理信息化建設(shè)的具體實(shí)踐中，各種信息系統(tǒng)相繼開(kāi)發(fā)。為了提高水文水資源信息保障效率，水文水資源部必須對(duì)信息化建設(shè)的主要組成部分有清晰明確的認(rèn)識(shí)。水文水資源管理部門(mén)可以合理利用信息技術(shù)，有效提高水文水資源管理效率，降低人為因素對(duì)水文水資源的負(fù)面影響，促進(jìn)水文水資源的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 構(gòu)建完善的信息采集系統(tǒng)

確保信息收集的準(zhǔn)確性和完整性，是妥善開(kāi)展水資源管理和合理利用的重要基礎(chǔ)。有鑒于此，水文水利部應(yīng)在信息化建設(shè)的具體實(shí)踐中，根據(jù)實(shí)際情況和具體需要，建立全面的信息采集系統(tǒng)，并全面實(shí)施相關(guān)信息采集。在此過(guò)程中，水文水信息采集系統(tǒng)應(yīng)充分控制其管轄范圍內(nèi)的主要渠道和水位，拓寬信息采集渠道，將現(xiàn)代技術(shù)成果引入信息采集系統(tǒng)，進(jìn)一步促進(jìn)信息的高效準(zhǔn)確采集。此外，水文水資源管理部可以建立一個(gè)全面的地理信息系統(tǒng)，以明確顯示水文水資源管理方面的問(wèn)題情況，并為有效實(shí)施水文水資源管理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.3 構(gòu)建完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

水文水資源部結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)信息和數(shù)據(jù)的共享。與此同時(shí)，水文水利部要積極實(shí)施虛擬仿真系統(tǒng)，以有效提高信息處理和分析工作的質(zhì)量和效率，并通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)有效地存儲(chǔ)信息。

5.4 建立水質(zhì)與旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過(guò)全面監(jiān)測(cè)灌溉區(qū)剖面結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)全面了解水質(zhì)的主要目標(biāo)。因此，水文水資源管理部門(mén)可以在現(xiàn)有水文系統(tǒng)內(nèi)建立科學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行水污染情況下的數(shù)據(jù)建模，在準(zhǔn)確記錄水質(zhì)當(dāng)前變化和預(yù)測(cè)水質(zhì)后續(xù)狀況的基礎(chǔ)上，采取有效措施，進(jìn)一步減少水污染的負(fù)面影響。同時(shí)，根據(jù)土壤和溫度的變化，通過(guò)干旱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全面分析相關(guān)信息，預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)，合理評(píng)估下一期是否會(huì)發(fā)生干旱，干旱的具體位置可以通過(guò)各種現(xiàn)代跟蹤系統(tǒng)來(lái)確定。

5.5 強(qiáng)化對(duì)現(xiàn)有資金的合理運(yùn)用

首先，水文水資源部門(mén)可以自行開(kāi)發(fā)管理軟件系統(tǒng)，也可以使用一些成功測(cè)試的管理軟件系統(tǒng)，確保水文水資源信息的順利發(fā)展，有效降低人力資本成本。其次，建立健全激勵(lì)和評(píng)級(jí)制度，有效激發(fā)員工參與各類工作的積極性，有效提高員工在各類工作中的責(zé)任感，在員工內(nèi)部營(yíng)造積極的競(jìng)爭(zhēng)氛圍，充分發(fā)揮員工的真實(shí)價(jià)值。最后，必須建立健全資金管理制度，明確各種資金的使用方式，堅(jiān)決杜絕資金的濫用、誤用，確保資金的實(shí)際使用。此外，政府部門(mén)還應(yīng)根據(jù)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展形勢(shì)，提高水文水資源信息化建設(shè)的重要性，并認(rèn)真加大對(duì)水文水資源建設(shè)的財(cái)政投入，為其有序運(yùn)行提供有力保障。

5.6 積極探索數(shù)據(jù)共享渠道

首先，水文水資源部可以通過(guò)在信息生成過(guò)程中與氣象部門(mén)溝通和合作，共享降水預(yù)測(cè)和水資源動(dòng)態(tài)變化等信息。其次，水文水利部可通過(guò)與交通部的合作和交流，在信息化建設(shè)過(guò)程中交流地質(zhì)災(zāi)害信息和其他相關(guān)信息。最后，水文水資源部可以通過(guò)在信息化建設(shè)過(guò)程中與農(nóng)業(yè)部的協(xié)作與合作，共享河流資源、旱澇預(yù)測(cè)及其他相關(guān)信息。水文水利部通過(guò)有效整合信息的各個(gè)方面，建立一個(gè)相對(duì)完整的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以充分利用來(lái)自不同地區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步提高其實(shí)用價(jià)值。

5.7 切實(shí)加大人才培養(yǎng)力度

人才是水文水資源管理的基礎(chǔ)，員工的專業(yè)精神和整體素質(zhì)直接決定水文水資源工作的質(zhì)量和效率。在水文水資源信息化建設(shè)過(guò)程中，對(duì)人員的專業(yè)水平和整體素質(zhì)提出了更高的要求，水文水利部應(yīng)特別重視培訓(xùn)，進(jìn)一步促進(jìn)水文水資源信息化管理的有效發(fā)展，并最大限度地發(fā)揮信息技術(shù)在水文水資源管理方面的優(yōu)勢(shì)。在此過(guò)程中，水文水資源部門(mén)應(yīng)：一是為現(xiàn)有員工提供良好的培訓(xùn)渠道，并制定長(zhǎng)期有效的培訓(xùn)方案，有效豐富員工的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，有效提高員工的專業(yè)技能，進(jìn)一步提高員工的專業(yè)水平和整體素質(zhì)；二是不斷完善招聘機(jī)制，有效優(yōu)化招聘流程和標(biāo)準(zhǔn)，全面研究招聘過(guò)程中候選人的專業(yè)水平和整體素質(zhì)，水文水利部可以為他們提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的工資和福利水平，從而為水文水資源信息化建設(shè)注入新的動(dòng)力和活力。

5.8 優(yōu)化信息化系統(tǒng)

為了提高水文水資源信息系統(tǒng)的水平，發(fā)揮水文水資源信息監(jiān)測(cè)功能，信息系統(tǒng)要根據(jù)河流水文情報(bào)管理信息結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀及其不足進(jìn)行優(yōu)化，需要政策和問(wèn)題綜合來(lái)源信息管理系統(tǒng)，使用戶能夠共享服務(wù)。

1、明確界定信息化建設(shè)的構(gòu)成。水文水資源信息化系統(tǒng)的應(yīng)用可以自動(dòng)啟動(dòng)分水樞紐，提高水資源管理效率，促進(jìn)水資源開(kāi)發(fā)。

圖1 水文水資源信息系統(tǒng)架構(gòu)

2、優(yōu)化信息采集和傳輸系統(tǒng)。收集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)對(duì)于水文水資源管理至關(guān)重要，因此，在實(shí)踐中，必須及時(shí)收集數(shù)據(jù)信息，收集設(shè)備和器材信息，優(yōu)化信息采集系統(tǒng)。現(xiàn)代水文水資源數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)是在現(xiàn)有基層測(cè)量站的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，在不到30分鐘的時(shí)間內(nèi)傳送更可靠的管理信息。建立一個(gè)基于計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的水文水資源數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厮乃Y源信息的共享，確保信息的可靠性和及時(shí)性，發(fā)揮水資源管理、水資源監(jiān)測(cè)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)的作用。

3、水質(zhì)和干旱檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化。在灌區(qū)建立水文水資源管理信息系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)建立專項(xiàng)監(jiān)測(cè)設(shè)施，對(duì)本地區(qū)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如果在水文水資源管理地區(qū)的監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)干旱，可以使用追蹤系統(tǒng)來(lái)識(shí)別特定的干旱地區(qū)，并采取及時(shí)有效的干旱預(yù)防和控制措施，以減少損失。

4、優(yōu)化基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)和信息開(kāi)發(fā)應(yīng)用。一方面，通過(guò)優(yōu)化基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)水資源綜合監(jiān)測(cè)站運(yùn)行中的水資源信息網(wǎng)絡(luò)要求，結(jié)合水文報(bào)表建設(shè)，建立和完善水資源和干旱信息網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)核心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理。另一方面，優(yōu)化水資源數(shù)學(xué)模型和水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，整合LMS系統(tǒng)、水質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和水文測(cè)量信息系統(tǒng)，通過(guò)虛擬化技術(shù)優(yōu)化服務(wù)器，實(shí)施綜合系統(tǒng)應(yīng)用。

6 某水文水資源信息化建設(shè)實(shí)施研究

6.1 數(shù)據(jù)采集層建設(shè)

數(shù)據(jù)采集層的建設(shè)主要包括新建自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入和手動(dòng)監(jiān)測(cè)站上傳、網(wǎng)絡(luò)接入以及與嵌入式自動(dòng)水況測(cè)量系統(tǒng)的信息交換。

1、自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)方案。根據(jù)規(guī)劃站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理選擇，提供自動(dòng)采集、固定存儲(chǔ)和自動(dòng)傳輸。雨量傳感器使用0.5毫米的精確雨量計(jì)，水位站提供自動(dòng)采集、固定存儲(chǔ)和自動(dòng)傳輸。同類型的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站是使用受控監(jiān)測(cè)和無(wú)人模式建造的，雨水站采用鋼結(jié)構(gòu)一體化的儀表柜安裝方式，水位站機(jī)房可采用磚混房，基礎(chǔ)設(shè)施包括水位監(jiān)測(cè)、排雷保護(hù)設(shè)備。2、人工觀測(cè)站。某水文站網(wǎng)絡(luò)主要基于人工觀測(cè)數(shù)據(jù)，一些網(wǎng)站有相關(guān)的信息共享，但資源滯后，數(shù)據(jù)不及時(shí)、不完整。因此，除了將觀測(cè)站升級(jí)為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)之外，還需要改進(jìn)其他站的現(xiàn)有觀測(cè)設(shè)施，并配備便攜式終端報(bào)告軟件，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)數(shù)據(jù)顯示和加載及自動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

6.2 數(shù)據(jù)匯聚層建設(shè)

數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收、處理和存儲(chǔ)自動(dòng)監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為接收和處理、分析和計(jì)算系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供硬件和軟件平臺(tái)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)水文水資源數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)和性能數(shù)據(jù)庫(kù)。應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析、查詢、管理、預(yù)測(cè)等功能。

1、數(shù)據(jù)匯集與整合。完成數(shù)據(jù)采集級(jí)監(jiān)測(cè)站的信息接收、處理、分類和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，由湄公河委員會(huì)自動(dòng)水文系統(tǒng)傳輸。2、視頻會(huì)商系統(tǒng)的建立。視頻會(huì)商系統(tǒng)包括大屏幕系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)、會(huì)議解密系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)。主要提供數(shù)據(jù)中心以及資源和環(huán)境部之間的視頻會(huì)議，設(shè)計(jì)包括通信連接和硬件配置。

6.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用層建設(shè)

業(yè)務(wù)應(yīng)用負(fù)責(zé)根據(jù)某水文水自信信息化建設(shè)的實(shí)際需要和目標(biāo)，配置相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)共享和傳播平臺(tái)，包括預(yù)警平臺(tái)和流域洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

7 結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)水文水資源信息化建設(shè)是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)之一，水文水資源管理部門(mén)要高度重視信息化建設(shè)，明確水文水資源信息化建設(shè)的基本組成，并建立完整的信息采集系統(tǒng)，建立水質(zhì)干旱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，加強(qiáng)現(xiàn)有資源的合理利用，積極探索數(shù)據(jù)共享渠道，做好人才培養(yǎng)，促進(jìn)水文水資源信息化的進(jìn)一步發(fā)展。