水文巡測工作的創新探討

李太星

（長江工程職業技術學院，湖北 武漢430212）

1 水文巡測現狀及工作創新思路

我國江河湖泊眾多，河流總長達43萬km。流域面積在100km2以上的河流約有5萬多條；1000km2以上的有1580條；超過10000km2的大江河有79條。長度在1000km以上的河流有20多條。全國的防汛抗旱、水資源利用和管理的任務繁重，而水文勘測，截止2013年底全國水文部門共有各類水文測站86554處，其中水文站4011處、水位站9330處、雨量站43028處、蒸發站14處、墑情站1912處、水質站11795處、地下水監測站16407處、實驗站57處。水文部門共有從業人員69879人。相比十一五期間，水文測站數量成倍增加，但水文從業人員并未有大幅增加，而相應的水文資料的質量和數量有明顯增加，要解決這個問題，必然要求在水文勘測的技術、設備和管理等方面有徹底的改革創新。

水文巡測作為傳統水文勘測方式——駐站測驗的創新升級模式，在保證水文資料測驗精度的前提下，極大地提高了工作效率，是目前和今后一段時期我國水文行業的發展方向。我國自20世紀80年代初開始進行水文巡測，一是在部分地區試行站隊結合的水文巡測管理模式，二是進行水文自動測報系統建設試點。1997年出臺了《水文巡測規范》SLl95-97標準，大力實行水文巡測，但截至現在，各流域機構和省水文機構在水文巡測水平方面仍是參差不齊，水文巡測仍未得到普遍推廣。

根據我國水文巡測現狀，巡測工作創新的基本思路是：以服務水利事業和公眾社會需求為目標，以新的巡測規范為依據，積極開展新儀器、新技術的研發和推廣，開發建設若干巡測管理和巡測數據處理軟件，聯合高校、科研機構深入開展巡測水情規律和公式的研究，優化巡測資料的整編方法，推進水文事業單位的測驗工作的機制和體制改革。

2 結合流域實際規劃新的巡測方案

水利部于2014年3月發布了《水文巡測規范（征求意見稿）》，對比此次的規范和1997年出臺《水文巡測規范》SLl95-97標準，主要發生了以下變化：①新規范的編制按國家標準和我國工程建設編寫標準進行整體格式調整，②刪減或修改一些傳統方法或術語，例如取消“水文調查”用法，③調整完善水文巡測范圍，例如增加降水量、蒸發量巡測部分，④增加新的巡測方法、儀器、術語和操作規范，例如新增的輻射式巡測、次第式巡測方法，新增ADCP、電波流速儀法測流，新增自動測沙儀器，新增巡測方案編寫規范等，⑤根據實際需求修訂相關誤差指標，例如在保證資料精度前提下，為加大水文巡測的使用范圍，適當增大了單一法定線誤差限、單值化定線誤差限、根據其它水利因素定線誤差限、懸移質定線誤差限，并且規定非國家基本水文站精度控制指標可降一類采用；降至三類精度的國家基本水文站以下者，其允許誤差指標可增大2%～4%，或由其主管部門自行設定。

可以明顯看出，在當前水文自動化觀測儀器和方法比較成熟的條件下，水文巡測必然向快速化、大范圍和常態化轉變，規范征求意見稿中的主要改動也都是主動適應這一變化趨勢的體現，因此，水文勘測部門需主動參與到規范的研討和定稿中，熟悉各種巡測方法和誤差指標，根據本單位的水情現狀、儀器設備現狀、經濟發展水平等，及早開展新的巡測方案規劃和論證，做好對應的機構調整、區域規劃、人力和技術設備等的準備部署。

3 開發和使用水文巡測應用軟件

做好和水文信息化平臺的對接，當前勘測隊一級的水文機構所轄的水文巡測站數目相對駐測站較少，同時，水文巡測方案制定前分析論證的因素較多，因此目前還未有開發水文巡測應用軟件。在整個巡測工作中，從初始的巡測條件要求控制、巡測測次布置，到水文巡測方案制定中巡測時機分析、巡測方法及路線的選擇，需要考慮分析的要素眾多，僅靠水文站中技術質量負責人組織力量編制方案，一是所耗人力資源大，二是所需工作時間長，三是方案精度和全面性很難達到最優，四是上級主管部門評審耗時，且難以發現深層次問題?，F在全國水文行業正在推進信息化建設，要解決巡測工作中所遇到的系列問題，首先應盡量考慮采用信息化手段加以解決。具體到水文巡測方案的編制，可研究開發水文巡測方案編制軟件，初期開發可著重開發四個模塊，軟件結構框架圖如圖1所示。

圖1 水文巡測方案編制軟件結構圖

在巡測條件判別模塊中，可建立2層子系統，第一層是流量、泥沙、降水量、蒸發量判別模塊，第二層是年際、年內和特殊時段判別模塊。測站水文條件通過巡測條件判別模塊，即可進入巡測測次布置模塊，此模塊同上一模塊，分2層子系統，名稱亦同上一模塊。

第三模塊根據第二模塊輸出的測次布置方案，實時對接水情數據中心和水情預報系統，基于內設條件進行分析判別，提前若干天以及數小時進行不同級別的巡測預警，提前的時間越短，預警級別就越高，準確率也越高，實際測驗效果也能最好。

在人工接受巡測預警結果后，結果自動存入第四模塊——巡測方法及路線模塊。模塊根據前期人工輸入并實時更新的巡測站區域交通圖，中心站的巡測設備、交通工具、技術人員情況，單次測流方法總類和測流精度，水情特征時間，巡測技術要求規范，及各種設備、工具、人力等資源的成本等資料，建立多目標決策模型，根據最優化算法，得到最佳的巡測方法、路線及資源調配方式。其核心的目標函數為：

其中：Ci為第i種測驗精度下的巡測總成本；Cp為巡測人力成本；Cd為巡測設備成本；Ca為巡測管理成本。

4 研究水文勘測理論及儀器設備

整合行業科研力量，深入開展水文勘測理論研究?，F階段的水文巡測工作有若干重要理論核心：水位流量關系落差綜合改正的單值化理論、懸移質泥沙輸沙率與部分流量歷史權重關系的“異步測沙”理論和水利因素與流量或流量系數的單值化理論等，這些理論直接促進了現代水文巡測技術的發展，要進一步提高水文巡測的技術水平和推廣范圍，需要聯合各水利高校和科研機構，在充分發掘歷史水情數據的規律前提下，深入開展水文勘測理論研究，爭取在上述核心理論以及巡測資料整編方法等方面取得推廣性的研究成果。

同時要積極研發和引進在線監測的先進儀器設備，推動儀器向智能化和小型化發展。隨著社會的發展和科學技術的進步，具有自動化程度高、操作方便、測驗效率高的先進儀器、技術將不斷地應用到水文巡測工作中，特別是具有實時測驗的在線監測儀器、測驗數據具有自動存貯、遠傳功能的儀器設備將得到廣泛應用。同時為方便操作，便于上手，巡測儀器也將逐步向智能化和小型化發展。當前在巡測工作中采用的新型儀器，例如走航式ADCP、電波測流儀、lisst激光粒度分析儀等儀器就是近年來研發應用、測驗效果較好的巡測儀器。

5 完善水文巡測管理機制體制

建立“巡測優先、駐巡結合、應急補充”的水文測驗管理體系。體制機制是各項事業發展的軟實力，我國目前多數水文部門采用的是省水文局、市水文局、水文勘測隊和水文站四級管理，水文上級部門管理和地方政府領導之間關系較模糊，因此也造成水文勘測隊在區域巡測的過程中應用資源有限，所以需要深入推進地方水文管理體制改革，科學穩妥開展事業單位分類改革，大力推進地市水文雙重管理和區縣水文機構建設，成立由省流域機構和市政府一級的巡測指揮系統，最大程度地發揮資源優勢。

同時加強測站特性分析，以“巡測優先、駐巡結合、應急補充”的水文測驗管理體系，重新審視整個水文站網，做好測站的新建和改造規劃，建議優先做好巡測站的建設改造，充分有效利用人力資源。

［1］水利部.水文巡測規范（SL195-97）［M］.北京：中國水利水電出版社，1997.

［2］水利部.水文巡測規范（征求意見稿）［J］．中國水文信息網，2014，（4）.