王超：為水利研究插上信息化翅膀

衛婷婷

王超在黃河劉家峽電站考察

《水經注》中曾記載：“水色清照十丈，分砂礫。蜀人見其澄清，因名清江。”清江，是許多湖北人心中的母親河，它發源自利川市齊悅山，穿山越峽逶迤東去，洋洋灑灑八百里，宛如一條藍色飄帶，橫貫湖北省西南部10多個縣市。

但清江之清，清江之美，唯有親眼見到才能深刻體會。對于中國水利水電科學研究院高級工程師王超來說，他早已不是20多年前那個長在清江邊的孩子，但他與水之間的緣分卻從未斷過。

如今，那個從小在河邊長大的孩子，已經成為江河流域水資源管理領域的專家。多年來，王超長期深入工程一線，圍繞流域水資源管理方面的關鍵科學問題與技術難題，開展了多項理論研究與技術攻關，不斷探索水利水電的奧秘。

王超介紹，自進入20世紀以來，中國的水利水電事業已從大規模建設階段逐步過渡到運行管理階段，以水庫建設為例，近年來隨著越來越多的大型水利工程陸續建成投運，水庫建設的重點已從此前的如何規劃、如何建設等問題，逐漸過渡到現在的如何更安全、高效的運行管理問題。“到了我們這個專業真正發揮作用的時候了。”王超感慨道。

陰差陽錯的“水之緣”

雖然身在水利水電領域，但王超的研究方向卻更偏向信息化，這與他從小就對計算機感興趣有很大關系。盡管兒時家庭條件有限，但為了支持王超學習，父母在他高中時就為他配備了電腦。能夠親自操作計算機，這與以往僅在書本中接觸到相關知識的體驗感大不相同，也讓王超有了眼前一亮的感覺。因此，高中畢業后他下定決心填報了華中科技大學的計算機專業，但天不遂人愿，王超被陰差陽錯調劑到了水利水電工程專業，就這樣他一腳邁進了水電領域的大門。一時的失落，并沒有阻擋王超在科研道路上前進的腳步，他踏下心來投入到水利水電工程的學習中，并漸漸發現了其中的樂趣。

眾所周知，水是人類賴以生存的基本要素，而電力又是社會發展的主要能源，顧名思義，水利水電工程學科就是在水的自然特性研究基礎上，以工程措施對水能資源進行調控和利用的一門工程科學。

越對水利水電多一份了解，王超就越多了一份求知欲望，通過本科四年的深入學習，他對水利方面的知識有了更加清晰和全面的認識。2011年畢業后，王超以優異的成績被保送本校攻讀博士學位。

既然選擇了水電，就要一直做下去，也要做好。抱著這樣的心態，從本科開始王超就一直深耕在水電行業。“幸運的是，我的研究方向與計算機有交集，更偏向于信息化，也讓我可以將計算機上的學習熱情延續到水電中。”王超表示。

水利信息化和智慧化是未來水利學科的重要發展方向之一，華中科技大學在計算機方向上研究基礎雄厚，他所在的水電與數字化工程學院從本科開始就極為重視將水利行業與信息化緊密結合。近年來，王超在導師的指導下，從水資源調度的基礎理論入手，一直從事流域水資源管理方面的研究工作，并且在水資源調度與信息化方面取得了多項理論與技術創新成果，形成了自己的研究特色。他所涉及的研究內容不僅從基礎理論延伸到水資源調度技術方法，還將成果落地到水資源調度信息系統上，以支撐于工程實際，解決了許多流域水資源管理方面的實際工程問題。

“這是一門極為實用性的學科，能解決很多水利方面的棘手問題。”正如王超所言，一個個項目，一項項實用性成果，都是他多年來科研道路上最好的見證。

用行動踐行水利初心

水利科學，是一門涉及自然科學、技術科學和社會科學的綜合學科，水利科學的建立與發展，也始終遵循著實踐—認識—再實踐的基本法則。自從接觸到水利科學研究，王超經常需要到現場做調查研究、觀測實驗，還要通過大量的模型試驗，進行理論分析與計算。“這是一個實踐性非常強的學科，想要真正解決實際問題就得深入基層，了解實際工程中的各種問題，再用科學的思維和方法做出解答。”從實踐中來再到實踐中去，多年來王超不斷扎根水利工程基層，用堅守詮釋著擔當，譜寫了一曲曲動人的水利勞動者之歌。

據王超介紹，從2012年開始，為了全面提升水資源管理水平，水利部決定開展“國家水資源監控能力建設項目”，計劃從量、質等多方面對水資源進行監測和管理，健全監控體系與國家水資源管理系統，提高我國水資源監控能力。

其中，在涉及如何分配河流水的問題上，王超與團隊多次展開探討，分別從水資源調度研究的發展現狀和我國水資源調度研究存在的問題入手，對水資源調度技術和一些關鍵流程進行了分析。綜合討論后，團隊決定研發一套全國通用的水資源調度軟件平臺，希望實現水資源調度執行成果在水利部本級、流域、省三級平臺之間的業務協同和信息共享，從而提升河流水資源調度決策能力。“既要做有通用性的設計，又要滿足各地的差異化需求，這對我們來說挑戰極大。”王超表示。

有挑戰才有動力，王超與團隊先后走訪了黃河流域、長江流域、黑河流域、珠江流域、松遼流域、淮河流域等，對當地的水利工程進行了深入而細致的調研，初步了解了用戶的實際需求。隨后，經過三個月的“閉關”，團隊從監測數據、支撐模型、業務應用等方面綜合考慮，提出了一套數據—模型—業務全貫通的水資源調度軟件設計方案，率先實現了實時水雨情數據庫、水資源五大庫與水文、水動力、調度模型以及常規調度、應急調度業務的全鏈條貫通，并形成了完整的《水資源調度通用軟件詳細設計方案》。

有了方案，軟件研發近在咫尺。當時，王超與團隊成員基本沒有休息日，他們將所有時間都用來進行軟件的開發設計，同時王超沒有忘記要將水利研究與信息化技術相結合。他提到，在水資源調度決策支撐上經常面臨著數據共享與業務集成等共性難題，為了使其得到解決，王超和其所在的技術團隊不僅在數據層面上提出了水資源調度數據庫表結構與標識符規范，還從業務層面上提出了水量常規與應急調度的五大標準化業務流程，進而在標準化功能模塊的基礎上構建了水量調度應用系統。在多達40多次的封閉式研發后，王超終于松了一口氣，他們成功研發出了水資源調度通用軟件，并通過國家水資源監控能力建設項目辦下發到7大流域和32個省級行政單位，實現了向全行業的推廣應用。

接下來，團隊以漢江流域作為該平臺的重點示范區域，成功支撐了南水北調中線的水源地丹江口水庫的年、月水量調度業務，從2017年以來一直持續為水利部水資源司編制丹江口水庫及南水北調中線的年、月水量調度方案建議，真正做到了從監測數據、模型方法到管理業務的全貫通。

而在近幾年，王超同樣也沒有停下腳步。2019年3月，孩子剛剛出生兩個月，他便離開家帶隊駐扎到福州市城區水系調度指揮中心，組織福州市城區水系科學調度系統的需求調研和軟件研發工作，一待就是近一年的時間。

夏季的福州多降雨，而且暴雨頻繁，王超經常在半夜收到防暴雨預案啟動短信后，便馬不停蹄地趕赴指揮大廳，希望能及時掌握第一手資料。分析資料后，他通常連夜就將設計方案趕出來，再傳送給軟件研發團隊，以便爭取在下一場暴雨來臨之前更新軟件的相關功能。就這樣，王超一次次追著暴雨跑，也收獲了可喜的成果。“只有這樣，開發出的軟件系統才不會飄在天上，能夠實際落地。”

在王超的帶領下，團隊按照“眼、腦、手”的思路進行設計與研發，分別從基于“眼”的現狀情勢監測預警，到基于“腦”的未來情勢預測預報以及實時的調度決策，再到基于“手”的人員、車輛和工程的實時指揮控制，打造出一套城區水系科學調度指揮平臺，初步實現了城區水系調度的智能化。目前，系統已實現業務化運行，累計支撐了70余次四級以上防暴雨預案的科學調度，90余次全國各地技術調研，以及2次福州市防汛大演練。

每年汛期，王超都忙得不可開交，2020年尤為艱難。突如其來的一場新冠肺炎疫情打亂了全國人民的生活和工作節奏，可是洪水不等人，為了保障福州科學調度系統的防汛準備，1月份剛剛離開福州回到家的王超，又于3月份北京境外輸入疫情情況最緊張的時候，臨危受命趕到福州做防汛準備工作，一直到4月底才返回北京，并圓滿完成了系統的備汛工作。

福州防汛現場服務

追尋不滅的科研光點

心在哪里安放，人生之樹就會在哪里生根。王超第一次走進華中科技大學校門，第一次接觸水利水電專業時，不會想到自己此后的人生都會與水為伴。而他之所以能在水利水電的科研世界里寫下人生的華章，是因為他對科學、對水利愛得深沉。

抱著這份對科研的熱愛，王超不斷追尋水利研究中的光點。在科研項目的支撐下，他結合水利工程實際，相繼將多個理論研究成果“落地”。其中，在流域水資源調度問題的數學原理解析上，王超看重方法的運用，為了對其更好地進行分析與理解，他采用變量法與逐步逼近的方法分析推導了影響不同時間尺度調度模型準確度的關鍵因子，從而成功解析出關鍵因子擾動下模型時間尺度對調度模型準確度的影響機理；還利用構建的分析水資源調度問題數學特性的兩階段優化模型，推求出兩階段優化問題的單調原理與其存在的條件，從而解析出梯級各水庫間水頭效益的耦合關系。

而在對如何處理流域水資源綜合調度問題上，王超極為看重技術的運用。他提到，在水資源調度上，常規調度與應急調度是其中的兩大重點任務，而這兩大任務在建模過程中均存在亟待解決的網絡概化、支撐模型、驅動數據不匹配等問題。因此王超對癥下藥，提出了滿足多時空尺度建模需求水系統模擬模型構建的技術；提出了滿足多時空尺度建模需求的水系模擬模型構建技術與水資源多目標調度技術。如今，他和團隊取得的多項技術性成果都已經在西江流域多個水庫調度中得到了實際應用。

從一開始接觸水利，到將水利研究看作人生重要的一部分，王超一路走來都做了萬全準備。“這離不開導師對我的影響。”王超所提到的兩位導師分別是中國著名的水文學及水資源學家王浩院士以及他的博士生導師周建中教授。“王浩院士的大家風范、深邃的思維和卓越的成就深深的影響和鼓舞著我，也鞭策著我在科學研究道路上砥礪前行。在他的指導下，我們團隊每個成員都能準確把握好研究方向，并促成科研成果的落地。”王超說。而他的博士生導師周建中教授，則帶領他叩開了科學研究的大門。“五年博士生涯，周老師帶領我們參與了多項國家級項目攻關、重大工程應用項目研究，在他廢寢忘食、夜以繼日地傾心指導下，讓我成功從一名本科畢業生成長為一名具有獨立從事科學研究能力的青年科技工作者。”如今談及此，王超的內心仍充滿著深深的感激。

盡管去年一年中有100多天，王超都在當“空中飛人”，到各地進行實地考察調研，但繁重的科研工作并沒有讓他感到絲毫疲憊，收獲更多的是滿足和充實。在他看來，能夠探索水利奧秘，利用信息化為其插上翅膀，是他做的最有意義的事。