水文信息現(xiàn)代化分析

□ 李 騷 □ 孟春麗（河南省鄭州水文水資源勘測局）

1 概述

水利是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，水文是水利的尖兵，為水利等工程建設(shè)積累、提供各種水文信息和為防汛抗旱、水資源規(guī)劃、調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)。水文是一個信息密集型行業(yè)，要實現(xiàn)水文現(xiàn)代化，水文觀測必須全面自動化，必須堅持用高新技術(shù)對水文傳統(tǒng)行業(yè)進行技術(shù)改造，用水文信息化指導(dǎo)水文現(xiàn)代化建設(shè)，用水文信息化加快水文現(xiàn)代化建設(shè)。

信息化是一個從數(shù)字化開始的過程，一般分為三個階段來推進和實施:一是空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段；二是形成新的數(shù)據(jù)、軟硬件和服務(wù)空間；三是虛擬現(xiàn)實。數(shù)字化的最終目的是通過虛擬現(xiàn)實來探索科學(xué)規(guī)律。

2 水文現(xiàn)代化建設(shè)情況

2.1 水文技術(shù)發(fā)展的簡單回顧

20世紀80年代以前傳統(tǒng)的水文信息的收集主要是依靠人工進行觀測、記錄、計算、整理，隨后進行人工資料整編，最后校印，以供查閱。水情傳遞是由各雨量站向郵電局發(fā)報，最后匯總于各防汛部門，由人工譯電，發(fā)布水情。80年代后隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用，水文資料也開始由計算機整編并存入計算機數(shù)據(jù)庫；隨著單片機和遙測等技術(shù)的發(fā)展，自動測報、固態(tài)存儲逐步代替人工收集和發(fā)報水文信息；隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，水文數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)共享、查詢，防汛指揮決策網(wǎng)絡(luò)會商正成為現(xiàn)實。各項技術(shù)的發(fā)展無不圍繞著為水文信息的收集、流轉(zhuǎn)、儲存、處理、顯示、運用而提供快速、準確、高效、安全的方法進行。

2.2 空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

河南省水文水資源局在積極引進固態(tài)存儲器、微機測流等新技術(shù)、新儀器的同時，加大科研力度，針對固態(tài)存儲器水位信號傳輸距離短的問題，自行設(shè)計、開發(fā)研制出LEG大屏幕無線遠傳顯示器，配合固態(tài)存儲器使用，實現(xiàn)測井到辦公室的無線遠距離傳輸。

2001年興建的防汛示范區(qū)中，引進了超聲波式、氣泡式水位計各2臺，改變了單一使用浮子式水位計而需較大投資的狀況。開發(fā)研制的語音報汛器，已在所有的報汛測站推廣使用，在防汛工作中發(fā)揮了重要作用。結(jié)合移動電話技術(shù)研制開發(fā)的水情短信息收發(fā)器，具有先進的技術(shù)性能。在流量測控方面，引進了EKL-3型自動纜道操作臺和變頻控制操作臺，另外結(jié)合我省實際，自主開發(fā)研制了兩種自動纜道操作臺，分別是基于微機管理的流量智能測控系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)。自2003年起，河南省水文水資源局先后引進聲學(xué)多普勒流速剖面儀ADCP多臺裝配到測站。ADCP測驗方法的發(fā)明是流量測驗的一次革命，原來纜道測流需要幾個小時的任務(wù)，靠它只需要幾十分鐘，它省時、高效、準確，標志著流量測驗的現(xiàn)代化。

在對水文基本業(yè)務(wù)不斷進行技術(shù)升級的同時，特別加強了對計算機和信息技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，使其在水情報送、資料整編、水資源公報等水文業(yè)務(wù)工作中發(fā)揮積極作用，提高了工作效率。自20世紀90年代開始，河南省水文水資源局逐步建成了水文信息傳輸、處理系統(tǒng)及衛(wèi)星云圖自動接收、處理系統(tǒng)（省中心）。全省18個地市開通了廣域網(wǎng)和語音報汛系統(tǒng)，涵蓋了所有的報汛站。

2.3 水文信息處理系統(tǒng)的建設(shè)

2.3.1 國家防汛指揮系統(tǒng)水情示范區(qū)建設(shè)

2000年河南省水文水資源局開始建設(shè)國家防汛指揮系統(tǒng)駐馬店示范區(qū)。該示范區(qū)覆蓋了整個淮河支流洪汝河流域，共建有衛(wèi)星地面站6個，2個超短波中繼站，35個中央報汛站，20個地方報汛站。2002年汛期已正式投入使用。該系統(tǒng)完全達到國家防汛指揮系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計要求和目標，在20min內(nèi)分中心收齊定時報汛信息，在30min內(nèi)能傳到省防辦和國家防辦，進一步提高了雨水情信息采集傳輸?shù)默F(xiàn)代化水平。

2.3.2 防汛會商系統(tǒng)建設(shè)

為進一步提高河南省防汛會商的自動化水平，實現(xiàn)防汛調(diào)度決策的科學(xué)化，信息最大限度地共享化，水利廳要求盡快開發(fā)研制一套深入、科學(xué)、實用的河南省防汛水情會商系統(tǒng)。河南省水文水資源局立即調(diào)集精兵強將，組成研發(fā)小組，圓滿完成了歷史洪水資料錄入、防洪基本信息數(shù)據(jù)庫的建立、分水系電子地圖制作、防洪工程圖和傳播時間圖繪制、圖示方法設(shè)計、水情分析方案的確定、軟件開發(fā)等防汛會商系統(tǒng)的研制。

2.3.3 水文系統(tǒng)辦公自動化建設(shè)

按照水利部提出的以水利信息化推動水利現(xiàn)代化的要求，河南省水文水資源局計算機中心充分發(fā)揮水文系統(tǒng)在計算機、網(wǎng)絡(luò)等方面的技術(shù)優(yōu)勢，以信息化建設(shè)為突破，提高辦公自動化水平。目前，河南省水文水資源局機關(guān)已接通水利內(nèi)部辦公網(wǎng)，利用辦公自動化平臺進行信息交流、資源共享，全省18個勘測局機關(guān)開通IP電話，防汛水情數(shù)據(jù)并網(wǎng)傳輸。

3 水文信息化的作用

河南省是洪澇災(zāi)害和干旱缺水較嚴重的省區(qū)，也是淮河、黃河、海河的主要水污染源之一，信息服務(wù)工作尤為重要。

3.1 為防汛抗旱做好信息服務(wù)

每年汛期，河南省水文水資源局水情中心收到水情電報5～6萬份，通過國家防汛計算機廣域網(wǎng)累計向國家防總、淮委、海委、黃委等18家在網(wǎng)單位傳輸水情電報11～13萬份，向省委、省政府及各級防汛部門提供了快速、良好的服務(wù)。對重要洪水控制水文站都發(fā)布了準確的洪水預(yù)報，預(yù)報精度都在90%以上。建成了全省水情信息廣域網(wǎng)、語音數(shù)傳報汛系統(tǒng)和水情各類信息數(shù)據(jù)庫，形成了系統(tǒng)、完整的水情信息服務(wù)支撐層，同時建成了功能齊全、操作簡單、基于數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由水情信息查詢、綜合分析等組成的信息服務(wù)系統(tǒng)。能形象、生動、直觀地展現(xiàn)各類防汛信息，為防洪調(diào)度指揮提供了豐富的決策依據(jù)。除了水情傳輸，自2002年起，河南省水文局將墑情也納入到報汛系統(tǒng)，及時發(fā)布墑情信息，真正體現(xiàn)了為防洪抗旱服務(wù)的宗旨。

3.2 為水資源開發(fā)利用做好規(guī)劃服務(wù)

河南省水文水資源局在現(xiàn)有基本水文站網(wǎng)的基礎(chǔ)上，不斷加大水資源調(diào)查、巡測的工作力度，搞好地表水平衡分析和地下水監(jiān)測評價，對地下水監(jiān)測井的布設(shè)逐年增多，最多達到近2000眼。每年都及時詳實地編發(fā)《河南省水資源公報》、《河南省地下水通報》，組織編制了《河南省水中長期供求計劃》、《河南省地下水開發(fā)利用規(guī)劃》等規(guī)劃報告，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供有效的水資源監(jiān)測信息，為合理開發(fā)利用水資源，加強宏觀調(diào)控管理提供科學(xué)依據(jù)。實施淺層地下水動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測項目有地下水水位、水溫、開采量、地下水污染、常規(guī)地下水水質(zhì)等。

3.3 為水資源保護做好監(jiān)測服務(wù)

河南省水環(huán)境監(jiān)測中心由省中心和7個市分中心組成，能進行地表水、地下水、水源水、污廢水、大氣降水及底質(zhì)（含土壤）等6大類別62個水質(zhì)參數(shù)的分析。目前共有站點119個，其監(jiān)測結(jié)果基本能反映全省各主要河道及大型水庫的水質(zhì)狀況；另有地下水污染監(jiān)測井50眼，常規(guī)監(jiān)測井250余眼。全省8個實驗室現(xiàn)配備有原子吸收分光光度計、冷原子熒光測汞儀、可見及紫外分光光度計等分析所需的儀器設(shè)備，在淮河、海河流域排污口水質(zhì)監(jiān)測中做了大量有益的工作。

4 水文信息數(shù)字化的最終目的和實施手段

4.1 水文信息數(shù)字化的最終目的

水文信息數(shù)字化的最終目的是通過模擬系統(tǒng)來探索水文科學(xué)規(guī)律。河南省今后時期水文工作的工作思路是以信息為基本，以發(fā)展為主題，以服務(wù)為原則，以改進基礎(chǔ)設(shè)施為保障，以科技創(chuàng)新為動力，以強化管理為手段，推進水文事業(yè)全面發(fā)展，基本實現(xiàn)防汛抗旱、水資源管理和水環(huán)境保護的水文水資源信息采集、傳輸、處理和預(yù)測預(yù)報現(xiàn)代化，從傳統(tǒng)的“測、整、報”向現(xiàn)代化水文轉(zhuǎn)變，適應(yīng)信息化潮流，將信息數(shù)字化水文站概念引入到實際工作中來，將水文站真正建設(shè)成為水文測驗自動化、信息采集數(shù)字化、數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)化的標準數(shù)字化水文站，用水文信息化來適應(yīng)社會信息化，積極為經(jīng)濟建設(shè)和水利工作提供更全面和深層次的信息服務(wù)。

4.2 水文數(shù)字化的實施手段

加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高水文測報能力，保證水文信息的收集、傳輸。

加快水文科技創(chuàng)新，推動水文技術(shù)進步，提高水文信息的實效性和準確性。

完善水文水資源監(jiān)測服務(wù)系統(tǒng)，提高水文信息處理、服務(wù)功能。

將工作重點從水文信息建設(shè)的前兩步逐漸轉(zhuǎn)移到對數(shù)據(jù)的處理和建立水文模型上來，使水文工作為全省經(jīng)濟社會發(fā)展服務(wù)的質(zhì)量和水平再上新臺階。

有效提高從業(yè)人員綜合素質(zhì)，努力建設(shè)現(xiàn)代化的專業(yè)人才隊伍，發(fā)揮水文信息的綜合利用價值。