陸建偉 ,劉國平 ,周子江 ,顧林森 ,沈利 ,趙萬嶸

（1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局，江蘇 蘇州 215011；2.昆山市水務局，江蘇 蘇州 215300；3.蘇州市防汛防旱指揮部辦公室，江蘇 蘇州 215011；4.蘇州市水利水務信息調(diào)度指揮中心，江蘇 蘇州 215000）

水文現(xiàn)代化是水文事業(yè)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵過程，具有階段性特征，也是國家現(xiàn)代化和服務業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分。其核心在于水文業(yè)務科技的不斷進步和升級換代，動力來自科技進步、應用服務和制度的創(chuàng)新。作為基礎(chǔ)性社會公益事業(yè)，水文現(xiàn)代化應更加注重提升公共服務能力和滿足公共需求[1-4]。

中國水文現(xiàn)代化發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：初期建設（20世紀50 年代-70 年代），重點建設水文觀測網(wǎng)絡和基礎(chǔ)設施建設，大規(guī)模建立水文觀測站，收集、整理和發(fā)布水文資料。技術(shù)引進與發(fā)展（80 年代-90 年代），引進國外先進水文技術(shù)和設備，遙感技術(shù)、GIS、數(shù)值模型得到廣泛應用，自動化水文觀測系統(tǒng)和遠程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)提高觀測效率和準確性。水文信息化與集成（2000年代-2010 年代），加強水文觀測數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理和管理，完善水文數(shù)據(jù)庫建設和共享，建立水文預報和洪水預警系統(tǒng)，提高防洪減災能力。一體化水文監(jiān)測與管理（2010 年代至今），整合多種手段實現(xiàn)全面、高效監(jiān)測，加強水文觀測站網(wǎng)絡建設和升級，提高數(shù)據(jù)傳輸和共享能力，注重水文預報和水資源管理的智能化應用，提升水文決策精準性和效率。

1 昆山市水文發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 區(qū)域概況

昆山市是百強縣之首，地處江蘇與上海交界，是長三角綠色生態(tài)一體化示范區(qū)重要組成部分。境內(nèi)河道縱橫，湖蕩眾多，天然河湖水域面積比例達17.51%。全市共有河道2500 多條，其中流域性河道有吳淞江，區(qū)域性骨干河道有婁江-瀏河、七浦塘等6 條，縣域重要河道86 條，鎮(zhèn)級河道112 條，村級河道2300 余條。全市共有湖泊38 個，其中19 個列入省政府湖泊保護名錄。

1.2 面臨形勢和挑戰(zhàn)

昆山市作為中國百強縣之首，肩負著在社會主義現(xiàn)代化建設標桿城市的“爭當表率、爭做示范、走在前列”的新使命和新任務。在“強富美高”新圖景的背景下，昆山水文緊密圍繞“一體化”和“高質(zhì)量”兩個關(guān)鍵，致力于打造昆山水文現(xiàn)代化的標桿。然而，近年來經(jīng)濟的快速發(fā)展也帶來了污染負荷加重、水體不暢和水生態(tài)退化等問題。在這種背景下，如何秉持新發(fā)展理念，轉(zhuǎn)變水文發(fā)展方式，加強水環(huán)境和水生態(tài)的監(jiān)測預警等工作，以支撐水生態(tài)文明和鄉(xiāng)村振興建設，成為水文發(fā)展的重要內(nèi)容。

近年來，極端水旱災害頻繁發(fā)生，超歷史洪水的風險急劇增大。2021 年臺風“煙花”導致昆山（二）、陳墓等水位站超歷史最高水位，這對昆山市的水利工程和防汛調(diào)度應對能力提出了全面的檢驗。為了應對這一挑戰(zhàn)，昆山水文工作需要完善流域、區(qū)域、縣域和鎮(zhèn)村河流以及城市防洪排澇等水文站網(wǎng)體系，提升水文現(xiàn)代化監(jiān)測水平，并加強水文預警、預報和預測能力，同時提升水文監(jiān)測應急處置能力。這些舉措將進一步支持昆山市在水旱災害防御方面的工作，為昆山水文工作帶來新的挑戰(zhàn)。

1.3 現(xiàn)狀和存在問題

（1）發(fā)展現(xiàn)狀。截至2020 年底，昆山市共設立了443 個各類水文測站，包括水位站、雨量站、地下水自動監(jiān)測站、水質(zhì)人工監(jiān)測斷面和流量巡測斷面等。其中，蘇州市水文分局管理的測站有132 個，其中包括6 個基本站、72 個流量巡測斷面、44 個水質(zhì)人工監(jiān)測斷面和10 個地下水自動監(jiān)測站。昆山市水務局管理的水位站有311 個，共享氣象部門的雨量站有38 個，環(huán)保部門的水質(zhì)站有109 個。昆山市的流量監(jiān)測主要以巡測方式為主，水位和雨量數(shù)據(jù)采集采用自動化測報方式。然而，在信息傳輸方面，蘇州分局和昆山水務局的監(jiān)測數(shù)據(jù)尚未實現(xiàn)互聯(lián)互通。

（2）存在問題。目前，昆山市的水文站網(wǎng)布局尚不夠完善，存在監(jiān)測空白區(qū)域。水位站主要集中在圩內(nèi)河道，而圩外的流域、區(qū)域性骨干河道以及86 條重要縣域河道缺乏監(jiān)測設施。此外，昆山市與蘇州市區(qū)、太倉、常熟和上海的行政邊界斷面也未進行水量和水質(zhì)一體化監(jiān)測。監(jiān)測要素的覆蓋范圍也不全面，缺乏對流量、蒸發(fā)、水生態(tài)和水生境等要素的監(jiān)測。因此，目前的水文監(jiān)測無法回答昆山市面臨的“有多少水？”的問題。此外，已建立的水文測站缺乏標準化建設，缺少標識標牌和水準點校核點等設施。大部分水文站沒有統(tǒng)一的高程基準，因此無法回答“水從哪里來？到哪里去？”的問題。在水文業(yè)務方面，目前存在著缺乏核心專業(yè)模型模塊的問題，導致水文的“預警、預報、預演、預案”等“四預”措施不夠完善。此外，水文服務方面相對單一，缺乏面向政府和社會公眾的產(chǎn)品化服務。另外，水文治理方面也缺乏專門的水文監(jiān)測中心。

針對這些問題，需要進一步改進和完善水文站網(wǎng)的建設和管理，以及進一步加強水文業(yè)務的發(fā)展。首先，應加強專業(yè)模型模塊的研發(fā)和應用，以提高水文預警、預報、預演和預案的準確性和可靠性。其次，應推進水文服務的多樣化和產(chǎn)品化，為政府和社會公眾提供更全面、實用的水文服務。最后，應建立專門的水文監(jiān)測中心，以提升水文治理的能力和水文監(jiān)測的效率。

2 昆山市水文現(xiàn)代化發(fā)展思路

2.1 目標與原則

（1）總體目標。建立“全覆蓋、全要素、立體化”的水文監(jiān)測體系、“自動化、智能化”的水文業(yè)務體系、“泛在化、多樣化”的水文服務體系、“科技化、標準化”的水文治理體系。建成全面覆蓋、全要素監(jiān)測的全域立體水文監(jiān)測站網(wǎng)體系，提升水文智慧感知能力，建成昆山數(shù)字孿生水網(wǎng)；服務于水旱災害防御、水資源管理、水環(huán)境保護和水生態(tài)復蘇，構(gòu)建昆山智慧水利體系，以圩區(qū)為單元提升水情測報和智能調(diào)度能力，并發(fā)布豐富多樣的服務產(chǎn)品；建立昆山水文監(jiān)測中心實現(xiàn)精細化協(xié)同管理。將昆山水文現(xiàn)代化打造成為全國縣級城市水文示范樣板。

（2）基本原則。需求牽引，突出重點。緊緊圍繞昆山市水文業(yè)務能力與經(jīng)濟社會發(fā)展之間的差距和需求，盡快解決水文站網(wǎng)布局不完善、監(jiān)測要素不全面、水文監(jiān)測能力不足、水文預測預報能力欠缺、水文服務水平低等突出短板，以擴大水文信息實時感知覆蓋率和提高水文業(yè)務化水平為重點，按照輕重緩急，兼顧近期和長遠發(fā)展，統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局，全方位提高昆山市水文現(xiàn)代化水平。

理念現(xiàn)代，技術(shù)先進。大力推進物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、邊緣計算、人工智能等先進技術(shù)、手段和新儀器新設備在水文監(jiān)測、水文業(yè)務和水文服務中的應用。提高水文監(jiān)測智能化與現(xiàn)代化水平，提升水旱災害防御、水資源管理等的“四預”能力，增強水文發(fā)展的動力和活力。

實事求是，因地制宜。從昆山市實際情況出發(fā)，考慮上壓下頂中囤的防洪格局，以及塘浦圩田的水系格局，深入分析論證新技術(shù)新設備適用條件，施行“一鎮(zhèn)一案”“一站一策”的適應昆山河湖特點的水文站網(wǎng)建設方案。

服務為本，開放共享。樹立數(shù)據(jù)開放共享理念，系統(tǒng)謀劃水文信息服務，推動水利行業(yè)內(nèi)外、不同區(qū)域之間的開放共享與信息互通，為服務水利綜合決策、科學調(diào)度、應急管理，服務經(jīng)濟社會多領(lǐng)域和社會公眾等提供全面支撐，實現(xiàn)水文信息跨層級、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務的協(xié)同服務，打造集約高效、多元立體的現(xiàn)代化水文服務體系。

2.2 重點任務

（1）站網(wǎng)體系。打造中國式現(xiàn)代化縣級城市河湖全覆蓋、要素全監(jiān)測的樣板示范。提升全市水文測站站網(wǎng)密度，實現(xiàn)流域性、區(qū)域性和重要縣域級河湖水文站網(wǎng)全覆蓋。加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政邊界斷面主要河湖水量、水質(zhì)監(jiān)測全覆蓋，并提升對水利工程、水利管理活動等監(jiān)測能力，實現(xiàn)全市圩區(qū)骨干排澇閘泵站等水利工程監(jiān)測全覆蓋。同時，實現(xiàn)水位、流量、降水、蒸發(fā)、墑情、水質(zhì)以及水生態(tài)、水景觀等要素全監(jiān)測，構(gòu)建衛(wèi)星、無人機、雷達等的空天地一體化、動靜結(jié)合、點線面融合監(jiān)測，達到區(qū)域全覆蓋。此外，顯著提升水文要素的自動在線監(jiān)測能力，并全面完成昆山水文站點的標準化改造，以提高監(jiān)測設備的自動化水平。

（2）業(yè)務體系。打造數(shù)字孿生水文站和數(shù)字孿生水網(wǎng)并舉的示范標桿。提升立體智能感知能力，建成L2 和L3 級數(shù)據(jù)底板，構(gòu)建數(shù)字孿生流域底座。構(gòu)建昆山水文模型庫和專家知識庫，形成模型算法和知識庫，建成江蘇省首個數(shù)字孿生水文站，打造昆山市數(shù)字孿生流域示范區(qū)，以支持“四預”功能實現(xiàn)和“2+N”智能應用運行。

打造昆山塘浦圩田智慧防汛示范平臺。在數(shù)字孿生流域基礎(chǔ)上，通過洪水預警預報調(diào)度、分析評價、精準管控、決策會商等能力，全面提升防汛業(yè)務化應用。該平臺將實現(xiàn)骨干河道洪水精細化預警預報，應用大數(shù)據(jù)和人工智能的新型預警預報技術(shù)，有效延長洪水預見期至72 小時。此外，平臺實現(xiàn)了預報調(diào)度一體化，統(tǒng)籌河道、圩區(qū)、濕地、泵、堤、閘等調(diào)度應用。最后，全市骨干河段實現(xiàn)三維可視化模擬，實現(xiàn)骨干河道洪水過程的模擬推演和數(shù)字流場映射。

（3）服務體系。建立健全面向社會需求的水文公共服務機制，推動水文服務向縱深發(fā)展，拓寬服務領(lǐng)域，提高服務水平。完善面向水利、應急、自然資源、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)、氣象、交通、旅游等部門的水文服務產(chǎn)品，形成“智慧水文+”服務模式。面向公眾發(fā)布河湖健康指數(shù)、重大水文事件和預警預報等信息，提升水文公眾服務能力。

（4）治理體系。全面提升水文治理能力，成立市縣雙重管理的水文監(jiān)測中心，形成“省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)”四級管理模式，實現(xiàn)精細化管理、專業(yè)化分工、市場化運維、社會化服務。形成蘇州市水文分局專業(yè)技術(shù)支撐、昆山市水務局行業(yè)管理、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水事綜合服務中心監(jiān)測運維相互融通的人才隊伍。建立多層次、多渠道的水文投入機制，并推進昆山市與蘇州市、太湖局等之間水文數(shù)據(jù)互通共享。加強水文科技創(chuàng)新，建立開放共享機制，廣泛開展科研合作。

推進水文文化建設，構(gòu)建昆山水文化教育示范基地，建成水文化教育基地，加強水文化宣傳教育，傳承和弘揚新時代水利精神。加強水文科普和宣傳工作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、電視、報刊、展示館等傳播載體，講好水文故事，宣傳水文法規(guī)規(guī)章，科普水文知識。

3 昆山市水文現(xiàn)代化實踐與案例分析

3.1 水文站網(wǎng)體系

（1）加強防汛抗旱監(jiān)測站網(wǎng)建設。補充建設圩區(qū)、重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市內(nèi)澇監(jiān)測站，提升城市防洪排澇監(jiān)測預警能力。完善骨干河道、縣鄉(xiāng)重要河流、重點湖泊水位監(jiān)測站點，加強水利工程防洪水文監(jiān)測能力。推進地方站網(wǎng)銜接，共享信息，拓展完善水文防汛防旱站網(wǎng)布局體系。在骨干河流及陽澄湖、傀儡湖等新建11 處圩外流量站，25 處圩外水位站。新增14 處圩外流量站，新增19 處圩外水位站，水位站主要分布在吳淞江與其他骨干河道交匯處。在15 條骨干河道（支浦江、界浦港、大直港、新開河等）及淀山湖群新增11 處圩外流量站、41 處圩外水位站。對其中150 處骨干河道水利工程進行水情實時監(jiān)測建設，并逐步推進骨干河道水利工程水文（水位）自動化監(jiān)測建設。新建城市內(nèi)澇監(jiān)測站47 個，提高城市防洪排澇預警覆蓋范圍和能力。規(guī)劃在每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設GNSS 雨量站1 個，以提升降水預報能力。

（2）完善水資源監(jiān)管監(jiān)測站網(wǎng)。通過昆山市界斷面河道水量精細化監(jiān)測、市界斷面骨干河道水量水質(zhì)一體化監(jiān)測以及重要河湖水生態(tài)監(jiān)測完善昆山市水資源監(jiān)管監(jiān)測站網(wǎng)。在省、縣界主要河湖斷面實現(xiàn)全覆蓋自動水量水質(zhì)一體化監(jiān)測，其中縣界斷面13 處、省界斷面7 處。保障水源地供水安全，加強突發(fā)性水污染事件的監(jiān)測與預警，重點強化上游水質(zhì)、流量監(jiān)測，在婁江國考斷面處、巴城湖國考斷面處水質(zhì)水量一體化監(jiān)測，南北中心河-淀山湖交匯處、東西中心河-淀山湖交匯處和白蜆湖建設水質(zhì)監(jiān)測。圍繞陽澄湖、澄湖、淀山湖、傀儡湖、陳墓蕩、長白蕩、商鞅湖等重要湖泊建設水生態(tài)監(jiān)測站網(wǎng)。

3.2 水文業(yè)務體系

利用構(gòu)件、微服務等技術(shù)，組建昆山市標準模型庫、學習算法庫、機器認知庫、知識圖譜庫等，建設數(shù)據(jù)服務中間層，為智慧防汛“四預”業(yè)務、水資源管理與調(diào)配業(yè)務以及河湖長制業(yè)務等提供標準化數(shù)據(jù)服務。

建立與太湖流域管理局、蘇州市水文分局、上海市水文總站等水文部門，以及氣象部門之間的聯(lián)合監(jiān)測預報預警、信息共享和耦合機制；充分應用全市水文監(jiān)測數(shù)據(jù)，并基于上游河道來水、多源降水數(shù)值預報，集合水文水動力學模型和大數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，開展全市全流域、無縫隙、精細化、智能化洪水模擬、預警預報。并將預警預報從水文站延伸到沿河重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)、水利工程，加強預報成果與防護對象相結(jié)合的風險分析，推進由“點”擴充到“線”和“面”的精細化預報，為新時期防災減災和水資源管理提供科學支撐。

利用衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，加強遙感動態(tài)解譯、視頻智能分析及輿情自動分析預警，實時動態(tài)監(jiān)測水域岸線基本情況，在環(huán)陽澄湖巡測線、蘇滬邊界巡測線開展河湖管理保護應用示范工作。

3.3 水文服務體系

（1）專業(yè)化水利行業(yè)服務。緊扣水利中心工作，完善水旱災害防御、城鄉(xiāng)安全飲水、河湖長制、水資源管理保護、水環(huán)境水生態(tài)修復等專業(yè)化服務支撐。加強水文監(jiān)測信息匯集，構(gòu)建水文數(shù)據(jù)“一張圖”，推進水文信息共享互通。整合河湖水量水質(zhì)監(jiān)測、主要河湖生態(tài)監(jiān)測等數(shù)據(jù)信息，自動生成水資源分析評價報告。發(fā)揮水利數(shù)據(jù)中心作用，加快應用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，建設水情、預報、調(diào)度、服務綜合業(yè)務平臺，實現(xiàn)省市鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級信息和業(yè)務協(xié)同共享，提升政務服務效能。

（2）構(gòu)建符合社會需求的水文公共服務體系。面向各級水行政主管部門、涉水部門、科研機構(gòu)等服務對象，提供覆蓋水文分析計算、水情預測預警預報、水質(zhì)分析評價、水生態(tài)監(jiān)測預警、會商決策、水資源管理等多樣化、個性化的水文服務產(chǎn)品。提供面向公眾日常生活的水文服務產(chǎn)品，做好水旱災害水文預警社會化服務，提供全市主要江河、湖泊、水庫以及中小河流實時水文信息，向公眾發(fā)布重大水文事件和預警預報信息。

3.4 水文治理體系

以共建共管共享機制為核心，成立江蘇省水文水資源勘測局昆山監(jiān)測中心，推動水文服務融合地方發(fā)展進入新階段。昆山市水事綜合管理中心各區(qū)鎮(zhèn)管理站同步增掛水文服務站，打通蘇州服務體系最后一公里，為進一步提升水文的支撐保障水平搭建了平臺、提供了路徑。

加強水文文化建設?；貙⑦\用VR、元宇宙等技術(shù)建成中小學生水文教育基地、市民水科學體驗園、水文行業(yè)教育和黨員教育基地，展示流域水文發(fā)展成就，傳承發(fā)揚昆山水文歷史文化，打造水文服務品牌。同時，建設水文化科普基地（實驗站）中，通過數(shù)字孿生水網(wǎng)模型平臺，加強水文科學實驗和科普宣傳。在周莊、千燈2 個景區(qū)開展景區(qū)水文示范站建設服務，向社會公眾展示實時水情及氣象信息。此外，還將建設和諧、優(yōu)美、文明、具備昆山水鄉(xiāng)特色的水文測站，采用祥云圖（浪花圖）的標牌設計改造昆山水文站的標識牌，宣傳昆山的傳統(tǒng)文化和水鄉(xiāng)文化，將水文化融入水文現(xiàn)代化建設。

4 結(jié)論

根據(jù)昆山市水文現(xiàn)代化建設和思考，水文現(xiàn)代化的內(nèi)涵具有以下特征：

（1）水文業(yè)務能力提升，水文現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和核心是業(yè)務現(xiàn)代化。通過提升水文監(jiān)測的自動化和智能化水平，以及優(yōu)化站網(wǎng)布局和水文信息服務的智慧化水平，提高水文服務的效率和質(zhì)量。

（2）優(yōu)質(zhì)的水文服務，水文現(xiàn)代化注重為水利行業(yè)、受水文影響的行業(yè)以及社會公眾提供優(yōu)質(zhì)水文服務?；谔嵘臉I(yè)務能力，支撐水利和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展，提高水文行業(yè)的社會認可度和滿意度。

（3）行業(yè)治理，水文現(xiàn)代化強調(diào)依法開展水文工作，并建立質(zhì)量管理體系和標準。明確水文工作的性質(zhì)、管理職責和業(yè)務范圍，為水文事業(yè)提供法制保障，確保提供規(guī)范和質(zhì)量可靠的服務。

（4）科技進步和人才的作用，水文現(xiàn)代化凸顯科技進步和人才的重要性。水文行業(yè)是知識型服務業(yè)，水文科技創(chuàng)新和應用是提高業(yè)務能力的關(guān)鍵。推動水文現(xiàn)代化建設需要擁有觀念新、視野寬、素質(zhì)強、結(jié)構(gòu)優(yōu)的水文人才隊伍，科技創(chuàng)新和人才的相互作用推動水文現(xiàn)代化進程。

綜上所述，昆山市水文現(xiàn)代化的特征包括注重業(yè)務能力提升、優(yōu)質(zhì)的水文服務、行業(yè)治理和科技進步與人才的作用。這些特征將為昆山市水文現(xiàn)代化建設提供指導，并為經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展提供可靠的水文支撐。