寧夏水文現代化建設實踐與規劃服務黃河流域先行區建設

馬 云

（寧夏回族自治區水文水資源監測預警中心,寧夏 銀川 750011 ）

水文是國民經濟和社會發展的基礎性公共事業,為水利和經濟社會發展提供基礎支撐。水文監測信息和預測預報成果是防汛抗旱指揮決策、水工程優化調度和群眾防洪避險等不可替代的科學依據,在保護人民生命財產安全、充分發揮水工程效益、保障經濟社會可持續發展等方面具有不可替代的作用[1]。黃河流域生態保護和高質量發展是重大國家戰略,也是寧夏實現轉型升級、走高質量發展道路的重大機遇[2]。目前,針對寧夏水文現代化現狀建設成效及規劃發展探索的研究相對較少。本文在回顧總結寧夏水文現代化建設實踐和經驗的基礎上,立足寧夏水利工作及區域經濟社會發展對水文工作需求,旨在做好水文現代化建設規劃,更好地為黃河流域生態保護和高質量發展提供技術支撐。

1 水文發展現狀

1.1 水文監測能力現狀

截至2020 年底,寧夏現有各類水文站點1858 處,其中水文站174 處（基本水文站39 處、專用水文站135處）、水位站151處（基本水位站8處,專用水位站143處）、雨量站927處（基本雨量站179處、專用雨量站748處）、蒸發站21處（非獨立站）、墑情站57處、地下水監測井321 眼、水質監測斷面116 處、定點洪水調查斷面46 處、黃河視頻站45 處。寧夏水文站網經過60 多年的建設發展,布局基本合理,功能較為完備,能夠基本控制主要水系及重點監測區域水文要素和特征規律,基本建成與區域防洪減災、水資源管理和經濟社會發展相適應的水文站網體系。

1.2 水文信息服務能力現狀

1.2.1 在水文數據傳輸和管理方面

寧夏水文傳輸網絡已經基本形成了水文中心～水利廳～水利部的骨干網,水文中心～各分局～水文站傳輸專線,遙測終端～水文站～水文分局的無線傳輸網絡組成的數據傳輸網絡。

1.2.2 在數據存儲和系統部署方面

以寧夏政務云平臺為基礎,配合水文中心專用服務器,基本實現了數據的統一存儲、管理和維護。建成了以水文基礎業務為需求的寧夏水文綜合業務平臺、寧夏水情綜合業務系統和寧夏水質監測評價管理系統等,積極服務區域水旱災害、水質監測評價和水資源管理。

2 水文現代化建設成效

2.1 砥礪前行,基礎設施建設取得跨越式發展

近年來,寧夏水文充分依托中小河流、大江大河等建設項目,積極推進水文站“巡測為主、駐巡結合”監測新模式,力促測報方式改革,形成了“自動監測數據為主,人工監測校核為輔”監測新機制,并多方爭取資金加大流量在線監測和信息化建設力度,從水文監測前端感知自動采集、中端數據云集成、末端智能分析應用三個層面,大力推進新技術新設備應用。

2.2 前端感知采集邁向自動化

（1）自動監測設備廣泛應用。水位、地下水監測井水位、雨量監測均實現了100%自動監測,土壤墑情、流量、水質自動監測穩步推進。二是灌區引黃水量實現在線監測。2020 年在引黃灌區17 條干渠取水口通過架設鋼桁架或者索道建成15 處RG-30 定點雷達自動在線監測系統和2 處ADCP自動在線監測系統,建成大型混凝土標準化斷面2 處,實現寧夏86.9%的黃河水取水量在線監測。三是積極探索山洪溝道流量在線監測。2020 年有效利用2019 年水利部河湖長制獎勵寧夏資金及相關科研項目經費,分別在清水河把口站泉眼山水文站、賀蘭山重點防洪區大武口、汝箕溝水文站建成RG-30 定點雷達自動在線監測系統3 處,在賀蘭山重點防洪區蘇峪口水文站建設定點雷達、側掃雷達、視頻測流等多種流量在線監測系統,并試點建設自動蒸發站1 處,稱重式雨量站4 處,豐富監測方式,填補蒸發、降雪在線監測空白；在15 處重要水體斷面建成7 參數水質在線監測系統,探索水質在線監測。四是黃河凌情實現遠程可視化監測。黃河寧夏段共建成45 處視頻站,平均8.8 km建設1 處,形成了以“自動監測為主,外業巡測為輔”的測報方式,結束了幾十年起早摸黑凌情純人工跑點測報模式。

（2）中端數據實現云集成。一是監測數據網絡傳輸全覆蓋。我中心與各分局、水文站連通了20 M光纖電路,建成了各遙測站點數據傳輸無線專網,為賀蘭山東麓重點防汛區雨量站構建了北斗衛星和GPRS雙信道傳輸通道。二是傳輸數據中端實現云集成。基于寧夏水利云建成遙測數據統一接收平臺,實現了雨情等12 類要素的接收處理、存儲交換、業務應用一體化,最大程度實現了資源整合和信息共享。

（3）末端分析應用趨于智能化。一是水文測驗整編平臺深入研發。對水位流量關系曲線網絡定線、資料審查OA等功能進行了補充完善,真正實現了監測數據互聯網云平臺錄入、存儲、計算、分析處理、合理性檢查和整編數據源形成的全流程信息化。二是建設自動在線測控與數據共享平臺。將不同廠商、不同技術、不同類型的流量在線監測系統統一納入平臺管理,實現儀器設備工況、系統運行情況實時監控、監測數據不同用戶實時共享。三是水情綜合業務系統優化提升。升級集成了氣象信息等業務應用子系統,依托中國洪水預報系統建立了全區69 條中小河流的洪水預報方案。四是開發完成水質監測評價管理系統及手機端APP。實現水質采樣業務流程、采集信息報送、采樣軌跡監控、實驗室內控、水質監測數據匯審入庫、水質動態評價、儀器設備等的信息化、科學化管理。

3 存在的主要問題

近年來,寧夏水文雖然取得了長足發展,但對照新時代新要求,水文現代化建設發展仍不均衡不充分,現代化程度仍然不高,服務支撐能力依然有限。

3.1 水文站網體系短板

洪水災害防御方面,賀蘭山東麓等重點防洪區域雨量、水位站密度仍不足,不能完全及時研判區域水雨情演變趨勢；尚未開展城市水文監測,不能滿足城市洪澇災害監測的需要。旱情監測方面,土壤墑情站密度不足,監測手段不能有效支撐田間土壤墑情監測和預報分析。水生態監測方面,目前僅開展生態流量監測,水生態監測不能完全適應新時代監測需求。

3.2 水文監測能力短板

水資源監測能力方面,流量在線監測率低。基本水文站基礎設施建設標準低,95%的基本水文站未建設標準化測驗斷面,流量在線監測率僅為38.5%,亟需提檔升級建設；專用水文站均未建設標準化測驗斷面,流量在線監測率僅為3.7%,且大多數入黃排水溝水文站易受黃河回水頂托和水草影響；泥沙、蒸發及降雪自動監測,尚處于試點探索階段。水旱災害監測能力方面,水文巡測及應急監測能力低,機動巡測能力不足,洪水預報精度不高。水環境監測能力方面,水質在線監測率不高,僅為11.0%。

3.3 水文信息服務能力短板

水文數據中心建設方面,數據的互聯互通、共享交換、開放服務水平較低。水文綜合業務服務能力方面,系統功能需進一步完善升級,水資源實時監測和動態評價能力有待提升。水文公眾服務能力方面,公眾服務內容和形式,與社會經濟和人民生產生活需要仍存在一定差距。

4 緊跟需求規劃有序推進

水文事業發展規劃要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,以推進水文現代化建設為抓手,為完善站網布局,提升監測能力,強化水利支撐服務提供更加精準的技術支撐。

4.1 規劃原則

遵循“理念現代、技術先進,夯實基礎、需求引領,實事求是、因地制宜,安全實用、先進可靠,統籌兼顧、突出重點,面向社會、服務為本”原則。

4.2 規劃目標

經濟社會的不斷發展和科學技術的持續進步,不同的時代和階段,賦予了水文現代化不同的內涵。至2025 年,寧夏水文主要圍繞監測網絡立體化、監測設備自動化、監測數據資源化、業務應用智能化、核心技術國產化、行業服務專業化、公眾服務多樣化、設備運維社會化8 個方面,規劃建立與時代發展同步的現代化水文業務體系。

4.3 主要措施

創新思路,在深入服務寧夏“智慧水利”建設和“互聯網+水利”行動的基礎上,力爭為“四水同治”提供更加優質服務。

（1）水文監測體系建設。優化水文站網布局,加密建設賀蘭山東麓重點防洪區雨量、水位站,實現全區中小型水庫雨量、水位自動監測；依托現有5 處水文（位）站探索開展水生態監測,填補銀川市城市水文監測空白。重點實現39 處國家基本水文站全面提檔升級,實現135 處專用水文站流量在線監測,實現全區地表水一級取水口流量在線監測,規模以上取水井監測計量。強化水文巡測應急監測能力,提升水環境、地下水水位和土壤墑情監測能力,深入提升水文現代化監測水平。

（2）水文信息服務建設。至2025 年,以空天地全要素水文站網組成的水文物聯感知層,以寧夏政務云（水利云）為基礎設施的基礎設施層,構建以水文監測設備、監測數據和運維管控為服務的水文物聯中心；通過與自治區水利大數據中心的數據共享交換,匯集水利行業各部門及相關其他部門相關數據,構建寧夏水文數據服務平臺；基本實現涵蓋旱情監測水資源管理、洪水預報調度一體化、黃河寧夏段冰凌監測預警、水環境監測預警管理、水生態監測預警管理、地下水監測預警管理、水文數據在線審核整編、水資源公報、水文數據檔案管理、水文預警一張圖和水文公眾服務11 項內容的信息化服務體系。

（3）水文管理體系建設。強化水文管理,優化人才隊伍建設；積極爭取水文監測運維經費,保障水文長期發展；積極申報科研項目,提升創新研究能力；積極開展“1+N”水文文化建設模式,培育和諧水文文化,推動水文文化建設。

5 結 語

當前,寧夏水文正處在貫徹落實黃河流域生態保護和高質量發展的重大國家戰略歷史機遇最為集中的黃金期、各種優勢最能有效釋放的關鍵期、信息技術轉換最為緊要的攻堅期、發展跨越提升最為有利的機遇期。寧夏水文將以水文現代化建設規劃為新的工作契機,加強與發展改革等部門溝通協調,充分做好水文項目前期工作準備,高效提升水文監測信息服務能力,積極為寧夏智慧水利和黃河流域生態保護和高質量發展先行區建設提供更加優質的水文支撐服務。