湖北構建新發展格局先行區的水文實踐與思考

摘 要：湖北省第十二次黨代會明確指出治荊楚必先治水，《湖北省水安全“十四五”規劃》和《湖北省“荊楚安瀾”現代水網規劃綱要》提出以提升水安全保障能力為目標的戰略部署。分析了全面提升水安全保障水平對水文工作提出的新要求以及水文工作存在的主要問題，提出湖北水文工作要圍繞水旱洪澇災害防御、水資源統籌調配節約利用、水生態環境保護修復、數字孿生水利建設等任務，改進在站網布局、監測能力、預測預報智能化等方面的問題和不足，加快水文現代化建設步伐，提升水文監測預報能力，從而為湖北省建成全國構建新發展格局先行區提供水文支撐。

doi：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2024.0412

關鍵詞：水安全保障；水文站網；水文監測；水文支撐；湖北省

中圖分類號：TV212.2 文獻標志碼：A

湖北省第十二次黨代會提出了努力建設全國構建新發展格局先行區的奮斗目標，明確指出，要統籌抓好發展和安全兩件大事，堅決守住構建新發展格局的安全底線，并把堅決守住流域安全底線提到首要位置，治荊楚必先治水。水的問題，表象在江河湖庫，根子在流域。強化省級統籌，將全省劃分為長江、漢江、清江3個一級流域和16個二級流域片區，確定流域綜合治理的“底圖單元”。科學謀劃建設“荊楚安瀾”現代水網，加快推進“引江補漢”工程，加強江河湖庫堤防建設，優化調整蓄滯洪區布局，推進病險水庫除險加固，補齊城市防洪排澇等短板，守住水安全底線。強化治山理水，以神農架、大別山、幕阜山以及大洪山等為重點，嚴格保護流域水源地，加強長江、漢江、清江流域的上下游統籌、左右岸協同、干支流互動，共抓長江大保護，確保一江清水東流、一庫凈水北送，守住水環境安全底線[1]。這為水文工作提出了新的要求。

1 全面提升水安全保障水平為水文工作提出了新要求

《湖北省水安全“十四五”規劃》和《湖北省“荊楚安瀾”現代水網規劃綱要》為推動新階段湖北省經濟社會高質量發展提供堅實的水安全保障繪制了宏偉藍圖，圍繞防洪排澇減災、水資源統籌調配、水生態環境保護修復，明確了建設目標和主要任務[2-3]。要立足湖北省“湖泊多、客水多”的特殊水情，把水安全風險防控作為底線，把水資源承載力作為最大剛性約束，把水生態保護作為控制紅線，以水流功能的有序發揮為表征、以河湖水系生態健康為內涵，著力構建空間上具有顯著網絡形態、結構上具有“綱、目、結”顯著特征、功能上具有“五水統籌”作用的現代水網體系[2]。圍繞湖北省“一主引領、兩翼驅動、全域協同”的區域發展布局和“三江四屏千湖一平原”的生態格局，結合湖北地勢特征和水情特點，按江漢平原、鄂西山區、鄂東北山丘區和鄂東南山區提出了分區發展重點。對表對標省委省政府提出的戰略部署，實際工作中須找準水文站網建設的方向和目標，構建與防汛調度和荊楚水網相匹配的現代化水文站網。要全面提升水文監測覆蓋率、精準度和智能化水平，構建立體信息感知體系，為數字孿生流域及數字孿生水利提供數據源。加強預測預報預警能力，強化流域和區域水文水資源分析評價，為保障水安全提供科學依據。

1.1 防洪排澇減災方面

湖北省江河縱橫、湖泊星羅棋布、水系十分發育，具有“湖泊多、客水多”的特殊水情和“四角”環山、中間是平原的特殊地勢特征，頻發的水旱洪澇災害是湖北“心腹之患”，防御難度大，對水文監測預報預警提出了新的更高要求，須推進建立覆蓋全面的水文監測體系，按照洪水產流—匯流—演進規律，以流域為單元補充完善水文監測網絡，構建氣象衛星和測雨雷達、雨量站、水文站組成的雨水情監測預報“三道防線”。運用數字化、網絡化、智能化手段，強化“四預”措施，為防范水旱洪澇災害的精準化決策提供支撐。

1.2 水資源統籌調配節約利用方面

堅持節水優先方針，實施國家節水行動、建立水資源剛性約束制度、實行最嚴格水資源管理、開展重點流域水量分配等新時期水利重點工作，要求優化完善行政邊界斷面、重要取退水口、飲用水源、地下水等監測站網布局[4]，實現對降水、水位、流量、水質等全要素在線監測，動態掌握并及時更新流域與區域水資源總量、實際用水量等信息，加強水文水資源分析評價，通過智慧化模擬進行水資源管理與調配預演，為推進水資源集約節約安全利用提供智慧化決策支持。

1.3 水生態環境保護修復方面

守住自然生態安全邊界，服務生態文明建設，要求在重要生態保護區、地下水超采區、水源涵養區、江河源頭、河口等區域，加強水量水質水生態監測與分析。復蘇河湖生態環境，對生態流量尤其是低枯水期流量監測等提出了新要求。

1.4 數字孿生水利建設方面

數字孿生水利是水利高質量發展的重要標志。統籌建設數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生工程，構建具有“四預”功能的數字孿生水利體系。構建一套多要素、高精度、高頻次的水文要素感知網，為數字孿生流域及數字孿生水利應用提供多維多尺度時空數據底板[5]。

2 全面支撐水安全保障，水文工作存在的主要問題

2.1 水文站網布局和功能有待進一步優化調整

長期以來，湖北省現有水文監測站網體系建設主要服務于防汛抗旱和水利工程建設，水文站網存在密度不足、功能不完善、布局不平衡，不能滿足防洪排澇減災、水資源統籌調配節約利用、水生態環境保護修復的需要。

平原河湖區站網偏少，難以對區域水文要素變化實施全面有效的監測；部分流域面積200～3 000 km2的中小河流存在水文站點空白區，水情信息和預警預報的時效性和準確性難以保證；市（縣）界水文站網存在空白區，無法滿足河長制和最嚴格水資源管理的工作要求；水生態監測站網布局剛剛起步，不能滿足水生態修復治理和生態流量監測需要；隨著經濟社會發展需求提高，水文監測要素也在不斷增加，部分水文站點需要調整；重點防洪城市水文站建設處于起步階段，需要加強城市易澇區、易積水路段的水位監測和水情信息發布；墑情監測站點不足，尚不能為抗旱決策提供科學的依據；地下水監測站網覆蓋范圍不足，難以準確反映區域內地下水動態變化，不能滿足地下水管理和保護的需求；測雨雷達空缺和雨量監測站網需要加密，構建氣象衛星和測雨雷達、雨量站、水文站組成的雨水情監測預報“三道防線”存在明顯短板。

2.2 水文監測能力存在短板

水文信息采集手段仍以傳統方法為主，現代技術應用有待進一步加強。水文監測仍以地面定點觀測為主，測驗設施陳舊，缺乏無人機、無人船測流等先進儀器，“空天地網”立體化監測體系還未建立；流量、泥沙自動測報率較低，低水、高洪流量測驗手段落后；絕大部分水位站點只配備單信道報汛通信方式，極端氣候條件下的報汛通信可靠性低；水文應急測報裝備老化，機動監測能力不強，保障能力薄弱，在涉水突發事件應急監測工作方面存在短板，信息感知精度、頻次不能滿足為數字孿生流域及數字孿生水利建設提供多維多尺度時空數據底板的要求。

2.3 預測預報智能化亟待加強

短期洪水預報水平有待提升，中長期預報的手段還較為單一，在豐枯、旱澇轉換預測能力方面還需提升。對于局部地區短時強降雨和極端天氣事件，預報精度偏低，預警時效性難以保證。支撐“四預”措施的智能精準預報、數字化模擬能力亟待提高，預警預報能力難以滿足新的防災減災要求。缺少開展水量、水質、地下水以及水生態預測預報的業務系統，水資源預測預報未全面開展，特別是與流域水資源承載能力預警要求有差距。

3 建設現代化水文站網，提升水文監測預報能力，全面支撐水安全保障

根據湖北省委省政府全面提升水安全保障水平的戰略部署要求，以建設完善現代化水文站網布局，構建氣象衛星和測雨雷達、雨量站、水文站組成的雨水情監測預報“三道防線”，提升水文監測水平和強化“四預”措施為主線，圍繞水旱洪澇災害防御、水資源統籌調配節約利用、水生態環境保護修復、數字孿生水利建設等任務，以流域為單元提升水情測報能力[6]，加快水文建設步伐，建立覆蓋全面的水文監測和信息感知體系；實現部分水文要素全量程自動監測，逐步提升水文數據處理、預測預報和分析評價全流程自動化和智能化水平[7]，以構建全面感知、無縫聯接、高度智能的數字孿生水文體系，滿足新階段經濟社會和水利高質量發展需求。

3.1 優化調整水文站網布局

從強監管的需求出發建設優化水文站網，著重在流域面積200～3 000 km2的中小河流、易澇水文站點空白區、山洪易發區、平原河網區及主要湖泊的水文監測站點，堅持地表水地下水并重、水量水質水生態結合、流域區域兼顧；積極布設地下水監測站網、土壤墑情和水質監測站網；補齊中小型水庫、涵閘和泵站水文監測空白區；補充行政區界、水源地等水量、水生態監測站點；擴大重點區域、重要城市水文信息采集覆蓋范圍；加強在重點水利工程（鄂北地區水資源配置工程、引江補漢工程）布設水文站網；加強服務民生的水文站點建設（城市水文、公園景區）；做好現有站點的調整優化，對喪失測站功能的站點進行調整，調整完善部分站網功能，逐步形成功能齊全的水文監測站網體系，建設與“荊楚安瀾”現代水網相適應的現代化水文站網。

3.2 提升水文監測能力

推進水文監測自動化，大力推動水位、降水、流量、泥沙等水文要素的自動化監測，提高流量、泥沙自動監測率，大力開展基于聲學、視頻、雷達原理的各類流速（流量）在線監測系統應用研究和推廣。提高水文測站巡測比例，提升應急處置快速決策支撐能力。新建水文測站選擇水沙條件好、河床穩定的河段布設，以自動化測報為目標，配置必要的生產業務工作場所和巡測交通工具，配備無人機、無人船等先進的監測儀器設備，配置通信、網絡、計算分析、存貯、會商、檢測等設備，以及必需的業務系統，深化水文業務工作與信息化、互聯網+的深度融合。充分開發利用信息化、互聯網+和人工智能技術，與水文業務高度融合。整合各類水文業務系統，采取APP端+Web端的模式開發業務平臺，APP端偏重解決一線監測數據采集，Web端偏重數據查詢、統計分析。開發智慧水文展示系統，以流域為單元，接入各類水文信息、水利工程運行信息、水質信息和視頻監控，充分利用大數據、人工智能技術，深入發掘分析，直觀展示。構建“空天地網”立體化監測體系和智慧化數據處理分析系統，提升水文監測能力水平。推進數字孿生水文站建設試點，選擇有代表性的重要水文站，構建數字化的測站站房、測區、測驗設施，并接入水文站各類要素監測信息、設備工況信息、視頻監控等，實現數字化映射和對象交互控制，支撐測站管理、輔助測驗執行。

3.3 提高預測預報預警水平

圍繞“四預”措施，對重要河湖洪水過程進行模擬推演、水資源開發利用和數字流場映射，推進水文預報預警自動化、預報調度一體化。構建現代化的水文情報預報業務系統與服務平臺，優化完善洪水預測預報和水資源調度管理系統，建立快速高效的自動預報預警和信息發布系統。推進遙感技術應用，綜合墑情監測、作物農時、江河湖庫、重要用水對象、地下水水量等信息，完善水情旱情預測預報和水資源管理系統。通過歷史資料積累、反演分析和深度學習等，進行水文預報、參數識別、水資源利用、生態流量保障和預警發布等，不斷提高預報時效性和準確性。強化預報信息與水工程調度運行信息的集成耦合，加強水工程聯合調度的預測預報和水文分析計算，實現洪水演進預演、水資源調度和水工程模擬調度，為水旱災害風險防范預案制定和水資源管理提供科學依據。

3.4 加強科技創新研究

開展現代監測技術、新方法、新裝備的試驗驗證工作，重點圍繞蒸發、水溫、流量自動監測技術的試驗和研究，加強多源融合、多維感知等方法應用，在新儀器新設備研發應用等方面進行聯合攻關，加強比測試用，促進科技成果轉化和推廣應用。開展水位流量單值化分析和受變動回水影響的流量測整工作的研究，提高測整質量和工作效率。加強對測流技術的研究，特別是要加強低流速、小流量、渠道流量和高洪流量測驗技術的研究，破解目前急需解決的難題。開展水文監測業務改革試點和建立水生態監測評價體系研究。探索水文站網運行管理模式，提高水文站網運行效率。

參考文獻：

[1] 王蒙徽.立足新發展階段 貫徹新發展理念 努力建設全國構建新發展格局先行區 奮進全面建設社會主義現代化新征程：在中國共產黨湖北省第十二次代表大會上的報告[N].湖北日報，2022-06-18.

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hubei.gov.cn/slyw/ztzl/slfz145/202205/t20220524_4142

629.shtml.

[3]湖北省水利廳，湖北省發展和改革委員會.湖北省“荊楚安瀾”現代水網規劃綱要[EB].武漢：湖北省水利廳，湖北省發展和改革委員會，2012.

[4] 韓瑞光. 貫徹新發展理念加強水文支撐保障[J]. 海河水利，2021（2）：11-13.

[5] 程海云. 推進新時代長江水文高質量發展體系建設構想[J]. 人民長江，2023，54（1）：88-97.

[6] 林祚頂. 加快推進水文現代化全面提升水文測報能力[J]. 水文，2021，41（3）：4-7

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[8]王俊. 基于“互聯網+” 的長江水文監測體系研究[J]. 長江技術經濟，2018，2（2）：70-74.

[9]程海云.推進長江數字孿生流域建設的水文實踐與思考[J].中國水利，2022（15）：49-50.

[10]蘇鐵，楊國偉. 關于推進黃河水文現代化的思考與探索[J]. 中國水利，2023（2）：15-17，42.

收稿日期：2023-10-27

作者簡介：張幼成，男，高級工程師，本科，主要從事水文與水資源管理研究。E-mail：23691243@ qq.com

通信作者：晏志偉，男，高級工程師，本科，主要從事水文、水資源評價與研究。E-mail：469251467@qq.com

2024，8（4）：78-82

Hydrological Practices and Reflections on Constructing Pilot Area of New Development Pattern in Hubei Province

ZHANG Youcheng1，YAN Zhiwei2，WANG Xingwen2，LIU Xiaoyun2

（1. Bureau of Hydrology and Water Resources of Hubei Province，Wuhan 430071，China；2. Xiangyang Bureau of Hydrological and Water Resources Survey of Hubei Province，Xiangyang 441003，China）

Abstract：The 12th Party Congress of Hubei Province clearly pointed out that water control is the first step in governing the Jingchu region （also known as Hubei Province）. Both the“14th Five-Year Plan of Water Security in Hubei Province”and the“Planning Outline of Modern Water Network in Hubei Province”put forward the strategic deployment aimed at improving water security capabilities. This paper examines the new requirements for hydrological work posed by this target and identifies the main challenges. We propose that the hydrological work in Hubei Province should focus on drought and flood disaster prevention，coordinated water resources regulation and conservation，protection and restoration of water ecological environment，digital twin water conservancy construction and other tasks. Moreover，it is also essential to address deficiencies in station network layout，monitoring capacity，and intelligent prediction，thereby accelerating hydrological modernization and improving hydrological monitoring and forecasting capacities. The findings are expected to provide hydrological support for Hubei Province in building a national pilot area of the new development pattern.

Key words：water security guarantee；hydrological station network；hydrological monitoring；hydrological support；Hubei Province