簡析信息化技術在水文水資源領域的應用

張冬 趙彥龍

黃河水利委員會山東水文水資源局 山東 濟南 250100

1 水文水資源的項目建設特點

與其他建設項目相比，水文水資源項目建設比較特殊，它具站點多、線路長、交通不便的特點。項目施工現場不集中，施工條件差。如果交通受阻，專業設備無法進入施工現場。此外，由于社會化程度不高，許多項目不得不自己建造。水文水資源位于復雜的環境中，通常沿河流分布，范圍很廣，包括左右岸、上游和下游，以及北部和西部。水文水資源建設項目主要有水文站、水質站、消耗站、水環境監測中心等，但每個項目的規模都不大。

2 水文水資源信息化系統應具有的基本功能

2.1 數據采集功能

水文水資源數據的收集必須準確，為了實現這一目標，水文水資源通常有兩種數據采集模型:一種是使用現代儀器直接訪問數據，另一種是數據矢量化。目前，我國各級水文部門普遍采用第一種方法獲取基本水文數據，例如，各省采用遙感和全球定位系統技術，獲得的數據。

2.2 數據傳輸功能

水文水資源有大量的基礎數據，相關的現代傳輸裝置必須滿足傳輸精度和速度的要求。我國主要是利用水文水資源信息數據庫平臺和3G傳輸通道，建立國家水文信息網綜合數據庫，使各省能夠共享水文水資源數據，并實現國家和各省之間水文水資源基礎數據的高速傳輸。

2.3 數據的存儲及處理功能

水文水資源統計數據非常多，種類也不盡相同。傳統的人工統計計算和數據存儲方法難以處理數據，已經不能滿足社會發展的要求。各級水文部門充分利用現代計算機技術，實現無紙化存儲處理。計算機數據庫通常用于創建專門的存儲設備，進行數據備份。同時，數據在固定的時間和地點傳輸和存儲，利用計算機強大的計算和顯示功能自動計算和處理，生成各種監控表，大大減少了技術人員的工作量[1]。

2.4 存儲的決策支持功能

所有工作都是根據基本水文水資源數據進行的，一旦收到水文水資源數據，工作人員將使用計算機信息系統處理基礎數據。通過計算和分析功能，并以清晰的書面方式向上級決策者提供結果，管理人員進行分析和研究，找到合理可行的實施方案。

3 水文水資源技術在我國發展的現狀

3.1 水文水資源技術的預測預報技術

目前，水文水資源技術通過預測技術大大提高了社會對旱澇災害的抵御能力，水文水資源技術在減少災害風險方面發揮了前所未有的作用。氣象控制、氣象雷達技術和分布式水文模型相結合的方法被用來提高預測的準確性[2]。

3.2 水文水資源技術的監測技術

水文水資源監測技術是一種新的、高靈敏度的水文信息監測、遠程傳輸、采集、數據管理、處理和分析技術，是一種自動監測地下水位溫度及河流、海水質量紅線的技術和設備。

3.3 水資源的配置與調度技術

水文水資源配置與調度技術是一種基于總量控制的工藝系統，從水利工程統一配置，實現跨越流域的多個水源的統一配置和調度。

3.4 水生態環境改良與水環境治理技術

水生態環境改良與水環境治理技術可以有效減輕污染，提高水體的自凈率，從而改善和提高生態環境。在宏觀層面，水環境改善和水環境管理的方法包括地表植物富營養化、城市河網多功能疏浚技術、大規模廢水處理技術、高營養生物處理等方法。

4 水文水資源領域技術的推廣

基于以上水文水資源的進步，現代社會的發展對水文水能源技術更新提出了新的要求。通過各種研究，總結了我國水文水資源技術的發展和實際應用。

4.1 水文水資源領域信息的監測及傳輸技術的推廣

在我國，水環境監測與監控系統已逐漸成熟，在應用中靈敏度高，操作簡便。在洪澇、澇災等緊急情況下，可以通過技術監測及時預防洪澇災害，符合我國經濟社會發展的防洪要求。關鍵輔助技術包括水環境監測和遙感技術、水質信息的及時收集、水環境的遠程監測、關鍵的數據分析方法。同時，水文水資源技術還包括地下水水位和溫度自動監測、河流和湖泊水質自動在線監測、基于衛星遙感技術的大規模土壤監測等先進技術。

4.2 水文水資源領域技術在現代水文預測預報技術上的推廣

由于現代科學技術的不斷發展和應用，水文預報技術已在全國得到應用，其核心是延長水文預報預警預報期，提高預報精度，預防重大自然災害。因此，有必要加強水文和水資源預測和預警技術的開發、研究，并在水文預測層面加強準確預測的作用，提高抗旱能力，改變水環境[3]。

4.3 水文水資源領域技術的配置和調控監督中推廣

水文水資源技術的關鍵是加強水質監測，預防洪水和自然災害，并對流域水資源進行協調管理和監測，以達到供水的目的。水文水資源技術推廣應建立和完善充分適應水資源監測系統，并采用從一個水利工程到集水區或多成分水源的統一規劃技術

5 水文水資源信息化建設的優化措施

5.1 明確水文水資源信息化建設的基本組成

在目前水文水資源管理信息化建設的具體實踐中，各種信息系統相繼開發。為了提高水文水資源信息保障效率，水文水資源部必須對信息化建設的主要組成部分有清晰明確的認識。水文水資源管理部門可以合理利用信息技術，有效提高水文水資源管理效率，降低人為因素對水文水資源的負面影響，促進水文水資源的可持續發展。

5.2 構建完善的信息采集系統

確保信息收集的準確性和完整性，是妥善開展水資源管理和合理利用的重要基礎。有鑒于此，水文水利部應在信息化建設的具體實踐中，根據實際情況和具體需要，建立全面的信息采集系統，并全面實施相關信息采集。在此過程中，水文水信息采集系統應充分控制其管轄范圍內的主要渠道和水位，拓寬信息采集渠道，將現代技術成果引入信息采集系統，進一步促進信息的高效準確采集。此外，水文水資源管理部可以建立一個全面的地理信息系統，以明確顯示水文水資源管理方面的問題情況，并為有效實施水文水資源管理奠定堅實的基礎。

5.3 構建完善的計算機網絡平臺

水文水資源部結合當前信息技術的發展趨勢，建立計算機系統，進一步加強信息和數據的共享。與此同時，水文水利部要積極實施虛擬仿真系統，以有效提高信息處理和分析工作的質量和效率，并通過統一的標準有效地存儲信息。

5.4 建立水質與旱情監測系統

通過全面監測灌溉區剖面結構，可以實現全面了解水質的主要目標。因此，水文水資源管理部門可以在現有水文系統內建立科學的數據庫，通過水質監測系統進行水污染情況下的數據建模，在準確記錄水質當前變化和預測水質后續狀況的基礎上，采取有效措施，進一步減少水污染的負面影響。同時，根據土壤和溫度的變化，通過干旱監測系統全面分析相關信息，預測未來趨勢，合理評估下一期是否會發生干旱，干旱的具體位置可以通過各種現代跟蹤系統來確定。

5.5 強化對現有資金的合理運用

首先，水文水資源部門可以自行開發管理軟件系統，也可以使用一些成功測試的管理軟件系統，確保水文水資源信息的順利發展，有效降低人力資本成本。其次，建立健全激勵和評級制度，有效激發員工參與各類工作的積極性，有效提高員工在各類工作中的責任感，在員工內部營造積極的競爭氛圍，充分發揮員工的真實價值。最后，必須建立健全資金管理制度，明確各種資金的使用方式，堅決杜絕資金的濫用、誤用，確保資金的實際使用。此外，政府部門還應根據當前社會發展形勢，提高水文水資源信息化建設的重要性，并認真加大對水文水資源建設的財政投入，為其有序運行提供有力保障。

5.6 積極探索數據共享渠道

首先，水文水資源部可以通過在信息生成過程中與氣象部門溝通和合作，共享降水預測和水資源動態變化等信息。其次，水文水利部可通過與交通部的合作和交流，在信息化建設過程中交流地質災害信息和其他相關信息。最后，水文水資源部可以通過在信息化建設過程中與農業部的協作與合作，共享河流資源、旱澇預測及其他相關信息。水文水利部通過有效整合信息的各個方面，建立一個相對完整的信息數據庫，以充分利用來自不同地區的觀測數據，并進一步提高其實用價值。

5.7 切實加大人才培養力度

人才是水文水資源管理的基礎，員工的專業精神和整體素質直接決定水文水資源工作的質量和效率。在水文水資源信息化建設過程中，對人員的專業水平和整體素質提出了更高的要求，水文水利部應特別重視培訓，進一步促進水文水資源信息化管理的有效發展，并最大限度地發揮信息技術在水文水資源管理方面的優勢。在此過程中，水文水資源部門應：一是為現有員工提供良好的培訓渠道，并制定長期有效的培訓方案，有效豐富員工的專業知識儲備，有效提高員工的專業技能，進一步提高員工的專業水平和整體素質；二是不斷完善招聘機制，有效優化招聘流程和標準，全面研究招聘過程中候選人的專業水平和整體素質，水文水利部可以為他們提供更具競爭力的工資和福利水平，從而為水文水資源信息化建設注入新的動力和活力。

5.8 優化信息化系統

為了提高水文水資源信息系統的水平，發揮水文水資源信息監測功能，信息系統要根據河流水文情報管理信息結構的現狀及其不足進行優化，需要政策和問題綜合來源信息管理系統，使用戶能夠共享服務。

1、明確界定信息化建設的構成。水文水資源信息化系統的應用可以自動啟動分水樞紐，提高水資源管理效率，促進水資源開發。

圖1 水文水資源信息系統架構

2、優化信息采集和傳輸系統。收集準確的數據對于水文水資源管理至關重要，因此，在實踐中，必須及時收集數據信息，收集設備和器材信息，優化信息采集系統。現代水文水資源數據收集系統是在現有基層測量站的基礎上建立起來的，在不到30分鐘的時間內傳送更可靠的管理信息。建立一個基于計算機和互聯網的水文水資源數據信息網絡，通過互聯網實現當地水文水資源信息的共享，確保信息的可靠性和及時性，發揮水資源管理、水資源監測和水質監測的作用。

3、水質和干旱檢測系統的優化。在灌區建立水文水資源管理信息系統時，應建立專項監測設施，對本地區水質進行實時監測。如果在水文水資源管理地區的監測中發現干旱，可以使用追蹤系統來識別特定的干旱地區，并采取及時有效的干旱預防和控制措施，以減少損失。

4、優化基礎信息網絡和信息開發應用。一方面，通過優化基礎信息網絡，根據水資源綜合監測站運行中的水資源信息網絡要求，結合水文報表建設，建立和完善水資源和干旱信息網絡，加強核心網絡數據的處理。另一方面，優化水資源數學模型和水質數學模型，整合LMS系統、水質數據處理系統和水文測量信息系統，通過虛擬化技術優化服務器，實施綜合系統應用。

6 某水文水資源信息化建設實施研究

6.1 數據采集層建設

數據采集層的建設主要包括新建自動監測站、手動數據輸入和手動監測站上傳、網絡接入以及與嵌入式自動水況測量系統的信息交換。

1、自動監測站建設方案。根據規劃站網絡進行合理選擇，提供自動采集、固定存儲和自動傳輸。雨量傳感器使用0.5毫米的精確雨量計，水位站提供自動采集、固定存儲和自動傳輸。同類型的自動監測站是使用受控監測和無人模式建造的，雨水站采用鋼結構一體化的儀表柜安裝方式，水位站機房可采用磚混房，基礎設施包括水位監測、排雷保護設備。2、人工觀測站。某水文站網絡主要基于人工觀測數據，一些網站有相關的信息共享，但資源滯后，數據不及時、不完整。因此，除了將觀測站升級為自動化監測之外，還需要改進其他站的現有觀測設施，并配備便攜式終端報告軟件，實現手動數據顯示和加載及自動數據存儲功能。

6.2 數據匯聚層建設

數據接收和數據處理系統負責接收、處理和存儲自動監控的實時數據，計算機網絡系統為接收和處理、分析和計算系統數據提供硬件和軟件平臺。數據庫系統包括實時水文水資源數據庫、標準數據庫和性能數據庫。應用服務系統負責數據分析、查詢、管理、預測等功能。

1、數據匯集與整合。完成數據采集級監測站的信息接收、處理、分類和實時數據記錄，由湄公河委員會自動水文系統傳輸。2、視頻會商系統的建立。視頻會商系統包括大屏幕系統、語音系統、會議解密系統、視頻會議系統、集中控制系統和信號處理系統。主要提供數據中心以及資源和環境部之間的視頻會議，設計包括通信連接和硬件配置。

6.3 業務應用層建設

業務應用負責根據某水文水自信信息化建設的實際需要和目標，配置相關應用系統，包括數據接收和處理系統、系統運行管理平臺、數據共享和傳播平臺，包括預警平臺和流域洪水預報系統。

7 結束語

加強水文水資源信息化建設是時代發展的必然趨勢之一，水文水資源管理部門要高度重視信息化建設，明確水文水資源信息化建設的基本組成，并建立完整的信息采集系統，建立水質干旱監測系統和計算機網絡平臺，加強現有資源的合理利用，積極探索數據共享渠道，做好人才培養，促進水文水資源信息化的進一步發展。