老撾水文水資源信息化頂層設計探研

張國學 王巧麗 史東華 馮能操

摘 要：通過分析目前老撾水文測驗和水文站網現狀，在老撾國家水資源信息數據中心示范建設的基礎上，開展老撾水文水資源信息化頂層設計。從站網規劃、數據采集層、數據匯聚層、業務應用層等方面進行設計和實施，可逐步改善水文基礎設施和管理能力薄弱等狀況，實現水情報汛和水文資料收集的自動化，提升老撾水文監測的自動化水平，為老撾水文水資源信息化建設提供技術支撐。

關鍵詞：水文水資源;信息化;數據匯集;頂層設計;老撾

中圖法分類號：TV213.4-3;P33-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

老撾是中南半島北部東南亞唯一的內陸國，在地理上有突出的自然優勢和條件。北臨中國，南接柬埔寨，西北接緬甸，西南隔湄公河與泰國相望，東接越南。老撾全國總人口約為600萬，全國約有332.5km3的總可用地表水資源，折合年人均可用水量為55 000m3。相比于亞洲其他國家，老撾的人均水供給量是最高的。但是，該國可用水供給中，只有極小的比例得到了開發，大型水庫的總庫容為70億m3，只占該國年地表水供給的2.8%。水資源是該國發展水電的基礎資源，也是該國的重要發展機遇，對諸如灌溉和漁業等行業來說至關重要，也與旅游業、工業、運輸業等密切相關。因此，需要清楚地了解該國的水資源情況、在國家發展中的重要位置、各行業對水資源的潛在競爭性需求以及水資源管理的其他重要作用。

目前老撾國家水文水資源信息化建設尚處于起步階段，受經費、技術、人力資源等方面的制約發展緩慢，信息化軟、硬件主要依靠友好國家援助，自主建設及運行維護能力有限。老撾已建水文自動測報系統主要有湄公河委員會建設的水情自動測報系統、老撾境內水電開發企業自籌資金建設的施工期水情自動測報系統、老撾國家水資源信息數據中心示范建設項目等。除上述信息化系統外，老撾境內還有部分人工監測設施，如日本政府援建的氣象水文監測設施，水文情報通過人工觀測、記錄、郵遞或電話報送的方式報送給上級主管部門。

老撾現有水文自動測報系統存在如下3個主要問題：

（1）建設標準不統一。老撾境內的水文自動測報系統，主要以外國援助為主，建設單位以其本國的技術標準甚至是企業標準進行建設，系統間建設標準不統一主要表現在：計量器具標準不統一，如雨量承雨口口徑各不相同;高程基面不統一，如部分站點采用的是假定高程;度量單位不統一，如有的采用英制單位，有的采用公制單位;數據格式不統一，如自動傳輸的數據與人工數據不一致，各類水文數據沒有形成統一的數據庫格式標準等。

（2）信息共享性差。目前已經建成的水文自動測報系統都是在特定背景下建設的，建設目的是為了滿足特定的需要，這些系統不相互兼容，老撾目前沒有對這些監測信息進行收集整合，尚處于“信息孤島”的狀態。

（3）信息發布機制尚不健全。目前老撾國家水資源信息數據中心示范建設項目水情信息可以自動匯集到氣象水文司為老撾國家防汛減災決策提供數據支撐，但是監測成果發布機制尚不健全，缺乏便捷的信息發布渠道和穩定可靠的信息通道，緊急情況下，受洪災影響區域難以第一時間獲悉預報預警信息。

鑒于以上問題，在老撾國家水資源信息數據中心的基礎上，通過對水資源監測信息的收集及基礎數據高效、合理的整合，可以提高水資源開發利用水平，實現水資源統一配置和調度管理，提高水資源管理與公共服務水平。由此可見，開展水文信息化建設勢在必行。

1? 水文監測站網與水文測驗現狀

1.1? 監測站網

截至2016年9月，老撾全國共有各類水文氣象站點299個，其中水位站123個、雨量站117個、流量站59個，各類站點空間分布見圖1。目前主要開展了流量、水位、懸移質泥沙、降雨、蒸發等項目的觀測。

1.2? 水位觀測

水位觀測采用人工觀測和自動觀測。大部分采用人工觀測方式，人工一般每日觀測水位2次，觀測時間分別為7時和19時，采用委托當地居民進行觀測的方式，將觀測數據通過電話和郵寄等方式報送給各省水資源廳，故水文數據無法實時傳輸到氣象水文司。水位自動觀測設備多為日本援助的壓力式水位計，自記數據通過當地通信網絡自動傳輸至水資源部數據中心。

1.3? 流量測驗

據了解，老撾全國59個水文站中有53個處于運行狀態，其余6個站因經費、設備、水毀等原因停止運行。53個正在運行的流量站中，7個站點為老撾與泰國共同觀測，其余46個為老撾獨立觀測。

流量測驗設備為流速儀和ADCP。絕大多數水文站采用流速儀測流，僅在瑯勃拉邦測區有一臺ADCP。老撾流量測驗采用巡測模式，全國按照地域分布劃分為5個測區（瑯勃拉邦、萬象、他曲、沙灣拿吉和巴色），每個測區配備1套流量測驗設備用于巡測。通常情況下，流量測驗頻次為4次/月，在汛期或發生大洪水時適當增加測驗次數。流量測驗自動化水平很低，費時費力。

1.4? 泥沙測驗

老撾全國共有14處水文站開展泥沙測驗，全年的測驗次數從13次至35次不等。在測流的同時開展泥沙的取樣，采樣器主要有US D-49、US P-46和P-61等類型，沙樣采集完成后送到位于萬象的泥沙分析實驗室進行統一分析。

2? 設計思路和實施原則

2.1? 設計思路

老撾國家水文信息化建設項目的總體目標是通過采用先進、可靠、實用的水文自動監測技術，逐步實現全國水文信息采集、傳輸、接收、處理和信息發布的自動化，提升老撾水文水資源的監測能力和技術水平，通過收集并積累各流域內水文水資源等資料，為國家水資源合理配置、防洪抗旱提供決策支持與技術保障。

為了達到老撾國家水文信息化建設總體目標，老撾國家水文信息化建設頂層設計（頂層設計思路如圖2）需要統籌考慮以下5種要素：

在老撾國家水資源信息數據中心項目的基礎上，選擇有條件的水文站網進行自動監測建設，基本實現水文數據的自動采集、傳輸和接收處理入庫，對其他部分站網進行基礎設施改造，通過人工觀讀和操作實現數據的上傳與自動入庫;②通過整合現有各類已建的水文自動測報系統，實現各部門、行業之間的信息共享，對已經整合的水文自動測報系統和人工監測站，要求相關信息向社會公眾統一發布;③增設老撾南部和中北部2個數據接收分中心，與現有的老撾國家水資源信息數據中心組成一個國家與地方協同維護管理的水文信息服務系統;④在老撾國家水文水資源監測站網基礎上，選取重要站點進行水文水資源自動監測站建設，包括50個雨量站、15個水位站、5個流量站以及2個信息分中心;⑤對老撾其余水文水資源基本站的報汛方式進行升級改造，通過語音、移動APP等方式基本實現水文數據的自動接收與入庫。

2.2? 實施原則

（1）總體規劃，分步實施。根據老撾國內水資源現狀調查與資料分析，結合老撾對水文、水資源以及用水監測的發展需求，采用分清輕重緩急、重點優先的實施原則，先期對重點流域和區域的水文站網開展實施規劃，對納入規劃范圍的站點，根據經費條件分步分期實施，最終實現全國水文水資源信息采集、傳輸和接收處理的全面自動化。

（2）經濟實用，穩定可靠，先進開放。設備配置與功能應滿足系統及各類站點的實際需求;選用的設備應保證能在惡劣的工作環境下穩定可靠地運行;在經濟合理的前提下，盡量選用世界上先進成熟的技術和設備，并為今后系統功能的擴展預留接口。

（3）因地制宜。結合老撾經濟社會條件，規劃適合當地情形的水文監測和自動測報系統。水文站站址選擇，除滿足工作需要外，還應兼顧交通、生活、管理便利;觀測方案確定及觀測設施的配備均以滿足基本功能為前提;自動測報系統設備的選擇應滿足本地區的暴雨特點、地形地質條件和通信條件。

（4）嚴格遵循相關規程規范。以中國國內現行水文氣象監測、通信系統組網、軟件開發、數據庫構建等方面的規程規范為依據，優選符合國家標準的型材和通用件，做好施工質量控制和系統運行的維護管理工作。

3? 站網規劃和總體技術框架發展研究

3.1? 站網規劃

根據老撾的實際情況，水資源監測站網規劃主要包括水文站點及雨量站點兩類。水文站網規劃方面，大江大河、重要支流的重要河段、重要城市附近，應根據需要布設站點，省界、出入國境處應設站;雨量站網規劃方面，降水量站應結合水文、氣象要求，在一定范圍和不同高程上合理布設。

各類監測站網的規劃還應滿足水資源管理和防汛抗旱等對水文資料時效性的需要，考慮通信、交通、生活等因素，以利于通信組網和站點維護與管理。為保持水文資料的連續性，秉承經濟合理的原則，盡量利用已有各類監測斷面和站點。

老撾現有各類站點布局基本合理，主要干支流均有站點控制。本次規劃中未設立新增站點，主要在現有站點中按照規劃原則和項目目標進行優選。

3.2? 技術框架和信息流程

老撾國家水資源信息數據中心系統規劃由1個中心站和51個自動監測站組成（包括17個水文站、34個雨量站，在17個水文站中，有10個站點為湄公河干流控制站，7個為支流控制站）。監測站通過以北斗衛星為主信道、GPRS/4G為備用信道的雙信道通信方式，將自動采集的水雨情信息傳送到中心站的數據應用系統。中心站將接收的水雨情信息處理后存入水資源數據庫，供水資源信息查詢調用，中心站可對系統監測站進行監控。中心站包括數據應用系統、計算機網絡系統、數據庫系統以及視頻會商系統。

老撾國家水資源信息數據中心總體結構如圖3所示。自下而上劃分為3層，分別為數據采集層、數據匯聚層和業務應用層。

數據采集層主要由水文水資源監測站組成，包括自動站和人工監測站，完成雨量、水位、流量、泥沙、水質等水文要素數據采集。

數據匯聚層接收數據采集層上報的水文數據，進行必要的處理后錄入數據庫，實現各類數據分類存儲與管理。數據匯聚層以建成的老撾國家水資源信息數據中心站為基礎，并根據信息系統建設與應用服務的需要，適當進行硬件設備擴容和軟件加載。

業務應用層完成水文數據的檢索、發布，為老撾國家防災減災提供決策支持，為老撾水資源調度配置和境內的水電開發提供基礎數據，實現水資源的高效管理。因此應用層主要服務老撾國家和各級別水資源行政管理機構、防災減災指揮決策機構、水資源開發利用機構等。

4? 老撾國家水文水資源信息化建設實施研究

4.1? 數據采集層建設

數據采集層建設內容主要包括新建自動監測站、人工觀測站數據手動錄入上傳、已建水情自動測報系統網絡接入與信息共享等。

（1）自動監測站建設方案。按照已經建成的老撾國家水資源信息中心示范項目的技術標準和要求，新建自動監測站，站點可依據規劃的站網來合理選擇。雨量站可實現自動采集、固態存貯、自動傳輸，雨量傳感器采用0.5mm精度的翻斗式雨量計;水位站可實現自動采集、固態存貯、自動傳輸，水位傳感器根據各水文站、水位站的水位觀測條件擬選用氣泡壓力式水位計;流量站采用自動在線監測方式，選擇在重要河段代表性強的斷面安裝流量在線監測設備，根據河流斷面特性和水流條件等因素，合理選擇監測方式并配備視頻監控設備。各類自動監測站采用有人（委托）看管、無人值守模式進行建設。其中雨量站用鋼結構一體化儀器柜安裝方式，水位站站房可采用磚混結構的儀器房。配套基建設施建設包括水位觀測設施、避雷設施以及設備安裝設施等。

（2）人工觀測站方案。老撾水文監測站網主要靠人工觀測記錄，雖然部分站點有配套信息報送設施，但是手段落后，資料的時效性與完整性差。因此，除將有條件的觀測站升級為自動監測外，需要對其余觀測站現有觀測設施進行改造，并在具備通信條件的觀測站配備移動終端設備和報送軟件，實現人工觀讀后數據上傳自動入庫的功能。

（3）已建系統數據接入與信息共享方案。目前中國水電顧問集團在老撾南烏河已建有60余個自動站的水情自動測報系統，湄公河委員會也建有多個類似的自動監測站的水情自動測報系統，系統建設標準、數據傳輸方式、數據格式不一致，數據為各自擁有。在協調一致的基礎上，通過配置相應的軟硬件設備，構建老撾國家水資源信息數據中心與中國水電顧問集團南烏河水情自動測報系統中心站、湄公河委員會水情自動測報系統中心站之間的通信鏈路，組建虛擬網絡并在數據中心進行數據整合，實現數據資源的共享。

4.2? 數據匯聚層建設

目前已經建成的老撾國家水資源信息數據中心是后續擬建的水資源信息系統的中樞，主要由數據接收處理系統、計算機網絡系統、數據庫系統和應用服務系統組成。數據接收處理系統負責完成自動監測站的數據實時接收、處理與入庫;計算機網絡系統負責為系統數據接收處理、分析計算和查詢等數據應用提供硬軟件平臺;數據庫系統包括水文水資源實時數據庫、標準數據庫以及成果數據庫等;應用服務系統負責完成數據的分析、查詢、系統管理、預報服務、成果展示等功能。具體功能如下：

（1）數據匯集與整合。完成數據采集層各監測站信息的實時接收、處理并分類寫入數據庫;接收并處理中國水電顧問集團在南烏河流域建設的水情自動測報系統傳送的水情信息以及湄公河委員會已建水情自動測報系統傳送的水情信息;接收并處理各人工監測站點上傳的水情信息;完成歷史數據的人工錄入;實現與其它部門之間的數據交換。

（2）分中心建設。老撾國土南北狹長，從最北端到最南端公路里程1500余公里，交通不便。為了提高系統運行保障能力，節約運行維護成本，在老撾北部瑯博拉邦和南部巴色2個省氣象水文廳設立數據分中心。數據匯集到萬象國家數據中心后，按所屬關系自動分發給2個數據分中心，由數據分中心完成接收處理入庫。數據分中心主要完成所屬自動監測站的運行維護與管理等工作，分中心建設按其功能和作用進行硬件及軟件配置。

（3）視頻會商系統建設。視頻會商系統由大屏顯示系統、發言系統、會議擴音系統、視頻會議系統、集中控制系統和信號處理系統組成，主要實現萬象數據中心、2個數據分中心以及資源環境部等部門之間的視頻會商。建設內容包括通信鏈路與會商設備配置。

4.3? 業務應用層建設

業務應用層負責按照老撾的實際需求和本規劃目標配置相應的應用軟件系統，主要包括數據接收處理系統、系統運行維護管理平臺、數據交換與共享平臺、預警與發布平臺以及流域洪水預報系統等。

5? 結語

以老撾國家水資源信息數據中心示范建設項目為基礎，以老撾國家水文信息化資源整合共享頂層設計方案為依據，通過項目的實施和完善，可有效提升老撾水文水資源信息數據接收、處理與信息交換共享能力以及水文信息化水平，為老撾開展防洪減災、水資源利用與管理、公共資源服務等工作提供強大的技術保障和能力支撐。

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Research on Top-level Design of Integration and Sharing of Hydrological and Water Resources Information Resources in Laos

Zhang Guoxue Wang Qiaoli Shi Donghua Feng Nengcao

（Hydrological Bureau，Changjiang Water Resources Commission，

Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China）

Abstract：On the basis of the Lao National Water Resources Information Data Center，carry out the construction of hydrology and water resources information technology，effectively change the data collection and transmission methods of Lao hydrology stations，improve the ability of receiving and processing hydrology information data，and gradually improve the weak hydrology infrastructure and management capabilities.By collecting water resources monitoring information and integrating basic data efficiently and reasonably，the level of water resources development and utilization can be improved，the unified allocation and dispatch management of water resources can be achieved，the level of water resources management and public service can be improved，and the automation of water information flood and hydrological data collection can be realized.The Lao National Hydrology and Water Resources Information System makes full use of computer network interconnection to achieve systematic information exchange and share information resources across watersheds，across watersheds and across regions.

Keywords：hydrology and water resources;informatization data Collection;top-level design;the Lao National

3794500338282