中國百強縣之首：昆山市水文現代化探析

陸建偉 ,劉國平 ,周子江 ,顧林森 ,沈利 ,趙萬嶸

（1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局，江蘇 蘇州 215011；2.昆山市水務局，江蘇 蘇州 215300；3.蘇州市防汛防旱指揮部辦公室，江蘇 蘇州 215011；4.蘇州市水利水務信息調度指揮中心，江蘇 蘇州 215000）

水文現代化是水文事業從傳統向現代轉變的關鍵過程，具有階段性特征，也是國家現代化和服務業現代化的重要組成部分。其核心在于水文業務科技的不斷進步和升級換代，動力來自科技進步、應用服務和制度的創新。作為基礎性社會公益事業，水文現代化應更加注重提升公共服務能力和滿足公共需求[1-4]。

中國水文現代化發展經歷了四個階段：初期建設（20世紀50 年代-70 年代），重點建設水文觀測網絡和基礎設施建設，大規模建立水文觀測站，收集、整理和發布水文資料。技術引進與發展（80 年代-90 年代），引進國外先進水文技術和設備，遙感技術、GIS、數值模型得到廣泛應用，自動化水文觀測系統和遠程數據傳輸技術提高觀測效率和準確性。水文信息化與集成（2000年代-2010 年代），加強水文觀測數據的數字化處理和管理，完善水文數據庫建設和共享，建立水文預報和洪水預警系統，提高防洪減災能力。一體化水文監測與管理（2010 年代至今），整合多種手段實現全面、高效監測，加強水文觀測站網絡建設和升級，提高數據傳輸和共享能力，注重水文預報和水資源管理的智能化應用，提升水文決策精準性和效率。

1 昆山市水文發展現狀分析

1.1 區域概況

昆山市是百強縣之首，地處江蘇與上海交界，是長三角綠色生態一體化示范區重要組成部分。境內河道縱橫，湖蕩眾多，天然河湖水域面積比例達17.51%。全市共有河道2500 多條，其中流域性河道有吳淞江，區域性骨干河道有婁江-瀏河、七浦塘等6 條，縣域重要河道86 條，鎮級河道112 條，村級河道2300 余條。全市共有湖泊38 個，其中19 個列入省政府湖泊保護名錄。

1.2 面臨形勢和挑戰

昆山市作為中國百強縣之首，肩負著在社會主義現代化建設標桿城市的“爭當表率、爭做示范、走在前列”的新使命和新任務。在“強富美高”新圖景的背景下，昆山水文緊密圍繞“一體化”和“高質量”兩個關鍵，致力于打造昆山水文現代化的標桿。然而，近年來經濟的快速發展也帶來了污染負荷加重、水體不暢和水生態退化等問題。在這種背景下，如何秉持新發展理念，轉變水文發展方式，加強水環境和水生態的監測預警等工作，以支撐水生態文明和鄉村振興建設，成為水文發展的重要內容。

近年來，極端水旱災害頻繁發生，超歷史洪水的風險急劇增大。2021 年臺風“煙花”導致昆山（二）、陳墓等水位站超歷史最高水位，這對昆山市的水利工程和防汛調度應對能力提出了全面的檢驗。為了應對這一挑戰，昆山水文工作需要完善流域、區域、縣域和鎮村河流以及城市防洪排澇等水文站網體系，提升水文現代化監測水平，并加強水文預警、預報和預測能力，同時提升水文監測應急處置能力。這些舉措將進一步支持昆山市在水旱災害防御方面的工作，為昆山水文工作帶來新的挑戰。

1.3 現狀和存在問題

（1）發展現狀。截至2020 年底，昆山市共設立了443 個各類水文測站，包括水位站、雨量站、地下水自動監測站、水質人工監測斷面和流量巡測斷面等。其中，蘇州市水文分局管理的測站有132 個，其中包括6 個基本站、72 個流量巡測斷面、44 個水質人工監測斷面和10 個地下水自動監測站。昆山市水務局管理的水位站有311 個，共享氣象部門的雨量站有38 個，環保部門的水質站有109 個。昆山市的流量監測主要以巡測方式為主，水位和雨量數據采集采用自動化測報方式。然而，在信息傳輸方面，蘇州分局和昆山水務局的監測數據尚未實現互聯互通。

（2）存在問題。目前，昆山市的水文站網布局尚不夠完善，存在監測空白區域。水位站主要集中在圩內河道，而圩外的流域、區域性骨干河道以及86 條重要縣域河道缺乏監測設施。此外，昆山市與蘇州市區、太倉、常熟和上海的行政邊界斷面也未進行水量和水質一體化監測。監測要素的覆蓋范圍也不全面，缺乏對流量、蒸發、水生態和水生境等要素的監測。因此，目前的水文監測無法回答昆山市面臨的“有多少水？”的問題。此外，已建立的水文測站缺乏標準化建設，缺少標識標牌和水準點校核點等設施。大部分水文站沒有統一的高程基準，因此無法回答“水從哪里來？到哪里去？”的問題。在水文業務方面，目前存在著缺乏核心專業模型模塊的問題，導致水文的“預警、預報、預演、預案”等“四預”措施不夠完善。此外，水文服務方面相對單一，缺乏面向政府和社會公眾的產品化服務。另外，水文治理方面也缺乏專門的水文監測中心。

針對這些問題，需要進一步改進和完善水文站網的建設和管理，以及進一步加強水文業務的發展。首先，應加強專業模型模塊的研發和應用，以提高水文預警、預報、預演和預案的準確性和可靠性。其次，應推進水文服務的多樣化和產品化，為政府和社會公眾提供更全面、實用的水文服務。最后，應建立專門的水文監測中心，以提升水文治理的能力和水文監測的效率。

2 昆山市水文現代化發展思路

2.1 目標與原則

（1）總體目標。建立“全覆蓋、全要素、立體化”的水文監測體系、“自動化、智能化”的水文業務體系、“泛在化、多樣化”的水文服務體系、“科技化、標準化”的水文治理體系。建成全面覆蓋、全要素監測的全域立體水文監測站網體系，提升水文智慧感知能力，建成昆山數字孿生水網；服務于水旱災害防御、水資源管理、水環境保護和水生態復蘇，構建昆山智慧水利體系，以圩區為單元提升水情測報和智能調度能力，并發布豐富多樣的服務產品；建立昆山水文監測中心實現精細化協同管理。將昆山水文現代化打造成為全國縣級城市水文示范樣板。

（2）基本原則。需求牽引，突出重點。緊緊圍繞昆山市水文業務能力與經濟社會發展之間的差距和需求，盡快解決水文站網布局不完善、監測要素不全面、水文監測能力不足、水文預測預報能力欠缺、水文服務水平低等突出短板，以擴大水文信息實時感知覆蓋率和提高水文業務化水平為重點，按照輕重緩急，兼顧近期和長遠發展，統籌規劃，合理布局，全方位提高昆山市水文現代化水平。

理念現代，技術先進。大力推進物聯網、區塊鏈、邊緣計算、人工智能等先進技術、手段和新儀器新設備在水文監測、水文業務和水文服務中的應用。提高水文監測智能化與現代化水平，提升水旱災害防御、水資源管理等的“四預”能力，增強水文發展的動力和活力。

實事求是，因地制宜。從昆山市實際情況出發，考慮上壓下頂中囤的防洪格局，以及塘浦圩田的水系格局，深入分析論證新技術新設備適用條件，施行“一鎮一案”“一站一策”的適應昆山河湖特點的水文站網建設方案。

服務為本，開放共享。樹立數據開放共享理念，系統謀劃水文信息服務，推動水利行業內外、不同區域之間的開放共享與信息互通，為服務水利綜合決策、科學調度、應急管理，服務經濟社會多領域和社會公眾等提供全面支撐，實現水文信息跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務的協同服務，打造集約高效、多元立體的現代化水文服務體系。

2.2 重點任務

（1）站網體系。打造中國式現代化縣級城市河湖全覆蓋、要素全監測的樣板示范。提升全市水文測站站網密度，實現流域性、區域性和重要縣域級河湖水文站網全覆蓋。加強鄉鎮行政邊界斷面主要河湖水量、水質監測全覆蓋，并提升對水利工程、水利管理活動等監測能力，實現全市圩區骨干排澇閘泵站等水利工程監測全覆蓋。同時，實現水位、流量、降水、蒸發、墑情、水質以及水生態、水景觀等要素全監測，構建衛星、無人機、雷達等的空天地一體化、動靜結合、點線面融合監測，達到區域全覆蓋。此外，顯著提升水文要素的自動在線監測能力，并全面完成昆山水文站點的標準化改造，以提高監測設備的自動化水平。

（2）業務體系。打造數字孿生水文站和數字孿生水網并舉的示范標桿。提升立體智能感知能力，建成L2 和L3 級數據底板，構建數字孿生流域底座。構建昆山水文模型庫和專家知識庫，形成模型算法和知識庫，建成江蘇省首個數字孿生水文站，打造昆山市數字孿生流域示范區，以支持“四預”功能實現和“2+N”智能應用運行。

打造昆山塘浦圩田智慧防汛示范平臺。在數字孿生流域基礎上，通過洪水預警預報調度、分析評價、精準管控、決策會商等能力，全面提升防汛業務化應用。該平臺將實現骨干河道洪水精細化預警預報，應用大數據和人工智能的新型預警預報技術，有效延長洪水預見期至72 小時。此外，平臺實現了預報調度一體化，統籌河道、圩區、濕地、泵、堤、閘等調度應用。最后，全市骨干河段實現三維可視化模擬，實現骨干河道洪水過程的模擬推演和數字流場映射。

（3）服務體系。建立健全面向社會需求的水文公共服務機制，推動水文服務向縱深發展，拓寬服務領域，提高服務水平。完善面向水利、應急、自然資源、生態環境、農業、氣象、交通、旅游等部門的水文服務產品，形成“智慧水文+”服務模式。面向公眾發布河湖健康指數、重大水文事件和預警預報等信息，提升水文公眾服務能力。

（4）治理體系。全面提升水文治理能力，成立市縣雙重管理的水文監測中心，形成“省、市、縣、鄉鎮”四級管理模式，實現精細化管理、專業化分工、市場化運維、社會化服務。形成蘇州市水文分局專業技術支撐、昆山市水務局行業管理、鄉鎮水事綜合服務中心監測運維相互融通的人才隊伍。建立多層次、多渠道的水文投入機制，并推進昆山市與蘇州市、太湖局等之間水文數據互通共享。加強水文科技創新，建立開放共享機制，廣泛開展科研合作。

推進水文文化建設，構建昆山水文化教育示范基地，建成水文化教育基地，加強水文化宣傳教育，傳承和弘揚新時代水利精神。加強水文科普和宣傳工作，充分利用互聯網、電視、報刊、展示館等傳播載體，講好水文故事，宣傳水文法規規章，科普水文知識。

3 昆山市水文現代化實踐與案例分析

3.1 水文站網體系

（1）加強防汛抗旱監測站網建設。補充建設圩區、重要鄉鎮城市內澇監測站，提升城市防洪排澇監測預警能力。完善骨干河道、縣鄉重要河流、重點湖泊水位監測站點，加強水利工程防洪水文監測能力。推進地方站網銜接，共享信息，拓展完善水文防汛防旱站網布局體系。在骨干河流及陽澄湖、傀儡湖等新建11 處圩外流量站，25 處圩外水位站。新增14 處圩外流量站，新增19 處圩外水位站，水位站主要分布在吳淞江與其他骨干河道交匯處。在15 條骨干河道（支浦江、界浦港、大直港、新開河等）及淀山湖群新增11 處圩外流量站、41 處圩外水位站。對其中150 處骨干河道水利工程進行水情實時監測建設，并逐步推進骨干河道水利工程水文（水位）自動化監測建設。新建城市內澇監測站47 個，提高城市防洪排澇預警覆蓋范圍和能力。規劃在每個鄉鎮建設GNSS 雨量站1 個，以提升降水預報能力。

（2）完善水資源監管監測站網。通過昆山市界斷面河道水量精細化監測、市界斷面骨干河道水量水質一體化監測以及重要河湖水生態監測完善昆山市水資源監管監測站網。在省、縣界主要河湖斷面實現全覆蓋自動水量水質一體化監測，其中縣界斷面13 處、省界斷面7 處。保障水源地供水安全，加強突發性水污染事件的監測與預警，重點強化上游水質、流量監測，在婁江國考斷面處、巴城湖國考斷面處水質水量一體化監測，南北中心河-淀山湖交匯處、東西中心河-淀山湖交匯處和白蜆湖建設水質監測。圍繞陽澄湖、澄湖、淀山湖、傀儡湖、陳墓蕩、長白蕩、商鞅湖等重要湖泊建設水生態監測站網。

3.2 水文業務體系

利用構件、微服務等技術，組建昆山市標準模型庫、學習算法庫、機器認知庫、知識圖譜庫等，建設數據服務中間層，為智慧防汛“四預”業務、水資源管理與調配業務以及河湖長制業務等提供標準化數據服務。

建立與太湖流域管理局、蘇州市水文分局、上海市水文總站等水文部門，以及氣象部門之間的聯合監測預報預警、信息共享和耦合機制；充分應用全市水文監測數據，并基于上游河道來水、多源降水數值預報，集合水文水動力學模型和大數據驅動模型，開展全市全流域、無縫隙、精細化、智能化洪水模擬、預警預報。并將預警預報從水文站延伸到沿河重要鄉鎮、水利工程，加強預報成果與防護對象相結合的風險分析，推進由“點”擴充到“線”和“面”的精細化預報，為新時期防災減災和水資源管理提供科學支撐。

利用衛星遙感、視頻監控、互聯網、大數據等新技術，加強遙感動態解譯、視頻智能分析及輿情自動分析預警，實時動態監測水域岸線基本情況，在環陽澄湖巡測線、蘇滬邊界巡測線開展河湖管理保護應用示范工作。

3.3 水文服務體系

（1）專業化水利行業服務。緊扣水利中心工作，完善水旱災害防御、城鄉安全飲水、河湖長制、水資源管理保護、水環境水生態修復等專業化服務支撐。加強水文監測信息匯集，構建水文數據“一張圖”，推進水文信息共享互通。整合河湖水量水質監測、主要河湖生態監測等數據信息，自動生成水資源分析評價報告。發揮水利數據中心作用，加快應用互聯網、大數據、物聯網等新興技術，建設水情、預報、調度、服務綜合業務平臺，實現省市鄉鎮四級信息和業務協同共享，提升政務服務效能。

（2）構建符合社會需求的水文公共服務體系。面向各級水行政主管部門、涉水部門、科研機構等服務對象，提供覆蓋水文分析計算、水情預測預警預報、水質分析評價、水生態監測預警、會商決策、水資源管理等多樣化、個性化的水文服務產品。提供面向公眾日常生活的水文服務產品，做好水旱災害水文預警社會化服務，提供全市主要江河、湖泊、水庫以及中小河流實時水文信息，向公眾發布重大水文事件和預警預報信息。

3.4 水文治理體系

以共建共管共享機制為核心，成立江蘇省水文水資源勘測局昆山監測中心，推動水文服務融合地方發展進入新階段。昆山市水事綜合管理中心各區鎮管理站同步增掛水文服務站，打通蘇州服務體系最后一公里，為進一步提升水文的支撐保障水平搭建了平臺、提供了路徑。

加強水文文化建設?；貙⑦\用VR、元宇宙等技術建成中小學生水文教育基地、市民水科學體驗園、水文行業教育和黨員教育基地，展示流域水文發展成就，傳承發揚昆山水文歷史文化，打造水文服務品牌。同時，建設水文化科普基地（實驗站）中，通過數字孿生水網模型平臺，加強水文科學實驗和科普宣傳。在周莊、千燈2 個景區開展景區水文示范站建設服務，向社會公眾展示實時水情及氣象信息。此外，還將建設和諧、優美、文明、具備昆山水鄉特色的水文測站，采用祥云圖（浪花圖）的標牌設計改造昆山水文站的標識牌，宣傳昆山的傳統文化和水鄉文化，將水文化融入水文現代化建設。

4 結論

根據昆山市水文現代化建設和思考，水文現代化的內涵具有以下特征：

（1）水文業務能力提升，水文現代化的基礎和核心是業務現代化。通過提升水文監測的自動化和智能化水平，以及優化站網布局和水文信息服務的智慧化水平，提高水文服務的效率和質量。

（2）優質的水文服務，水文現代化注重為水利行業、受水文影響的行業以及社會公眾提供優質水文服務?；谔嵘臉I務能力，支撐水利和經濟社會高質量發展，提高水文行業的社會認可度和滿意度。

（3）行業治理，水文現代化強調依法開展水文工作，并建立質量管理體系和標準。明確水文工作的性質、管理職責和業務范圍，為水文事業提供法制保障，確保提供規范和質量可靠的服務。

（4）科技進步和人才的作用，水文現代化凸顯科技進步和人才的重要性。水文行業是知識型服務業，水文科技創新和應用是提高業務能力的關鍵。推動水文現代化建設需要擁有觀念新、視野寬、素質強、結構優的水文人才隊伍，科技創新和人才的相互作用推動水文現代化進程。

綜上所述，昆山市水文現代化的特征包括注重業務能力提升、優質的水文服務、行業治理和科技進步與人才的作用。這些特征將為昆山市水文現代化建設提供指導，并為經濟社會高質量發展提供可靠的水文支撐。