大數據背景下寧夏水文工作的創新路徑分析

2024-10-27 00:00:00李聰敏

農業災害研究 2024年8期

摘要：水文工作在大數據時代背景下面臨新的機遇和挑戰。以寧夏當地水文水資源情況為出發點，思考利用大數據技術推動水文工作創新開展的措施。通過構建智慧水利云平臺，動態監測、分析和挖掘水文水資源數據，為水旱災害防御、水資源管理調度以及水環境保護等提供科學依據。分析了寧夏水文水資源監測及大數據平臺發展現狀和機遇，探討了大數據背景下寧夏水文工作創新路徑。

關鍵詞：大數據；水文工作；智慧水利；寧夏

中圖分類號：P332 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–0-03

隨著信息技術的快速發展，大數據已應用于水文水資源領域，可為水旱災害防御、水資源管理調度、水環境保護等方面提供新思路和方法[1]。寧夏處于我國西北干旱半干旱區，水資源稀缺，制約了當地生態保護和可持續發展。深入研究寧夏地區水文水資源領域大數據技術的應用有助于為制定科學的水資源管理和保護策略提供有力的理論支撐。基于此，探討大數據背景下寧夏水文工作的創新路徑，對推動當地水利事業發展具有深遠意義。

1 寧夏水文水資源的概況

1.1 水資源量先天不足

寧夏降雨稀少，年均降雨量289 mm，遠低于黃河流域和全國均值。降雨在區內分布不均，呈現由南向北遞減的趨勢，南部六盤山年均降水達800 mm，而北部引黃灌區僅為179 mm。此外，寧夏的蒸發量大，年均水面蒸發量達到1 250 mm。年均徑流量為9.493億m3，

徑流深18.3 mm，均遠低于黃河流域和全國的平均水平，且其中有70%～80%的徑流集中在汛期。

寧夏年均地表水資源量達9.493億m3，地下水資源量為30.73億m3。經綜合評估，全區實際可利用水資源總量為11.633億m3。具體而言，黃河寧夏支流的清水河、葫蘆河、涇河等地表水的可利用量為3.0億m3，而北部引黃灌區的可利用水資源量則為1.5億m3。寧夏可利用的黃河水資源量定為40億m3，若計入當地地下水，則總可利用水資源量增至41.50億m3。在寧夏境內，黃河落差為197 m，其理論水力蘊藏量達到202.9萬kW。相較之下，黃河支流的水力資源則顯得較為匱乏。

寧夏的水質多含有硫酸鹽和氯化物，礦化度高，尤其在中部和黃土高原丘陵區，水資源尤為匱乏，且水質較差。盡管南部山區河流較多，但實際利用率較低，如涇河的水利資源豐富，卻未能得到充分利用。

1.2 水資源開發利用后天失調

寧夏水利設施薄弱，調控能力不足，灌區工程老化失修，輸水效率低，存在諸多安全隱患。用水結構失衡，農業灌溉用水占比過高，工業用水偏低，淺層地下水利用不充分，土壤鹽化問題嚴重。非常規水源利用不足，城市中水和礦井疏干水利用率有待提升[2]。水資源管理體制不暢，運行機制有待完善，管理手段相對落后，節水意識亟待增強。水污染形勢嚴峻，生態環境保護任務艱巨，且廢污水排放量激增，部分水域富營養化加劇，水土流失面積占比較大。因此，寧夏需要強化水資源管理與保護，提升利用效率，加強水利設施建設，優化用水結構，推廣節水技術，完善管理體制和運行機制，并加大水污染治理力度，致力于生態環境保護，以實現可持續發展。

2 寧夏水文水資源監測及大數據平臺發展的現狀和機遇

2.1 水文水資源監測的現狀

截至2023年底，寧夏黃河取水量監測中，農業（含生態）計量率91%，在線監測率86%。非農取水口（包括工業、生活）計量率91%，在線監測率54%。地下水計量水量占地下水總取水量的56%，在線監測率17%。寧夏水文水資源監測預警中心在全區布設955處雨量站、155處水位站、358處地下水監測站全部實現在線監測，39處國家基本水文站和17處引黃灌區取水干渠、8處重點排水溝流量全部實現在線。當前，當地地表水、生態用水、非常規水監測存在空白區，跨行政區界監測設施缺乏，“天空地”一體化監測體系不完善。

2.2 監測平臺發展現狀

當前，按照自治區水資源分級管理權限，已建設國家水資源監控平臺和市、縣（區）級水資源管理系統。但現狀平臺建設分散、管理部門多，標準不統一，各系統基本是獨立建設，聯動不足，沒有形成水利統一的數據資源環境，缺乏數據共享機制。特別是各市、縣（區）建設的水資源管理系統標準低，同質化嚴重，數據接口差異大，系統管理體制機制缺失，系統運維缺乏專業團隊，數據更新和數據安全得不到有效保障，系統運行達不到建設預期效果。區、市、縣（區）三級水資源監控數據共享通道未打通，資源共享不充分，未實現統一匯集，統一管理，未建立全區水資源分析研判模型，無法滿足黃河流域生態保護和高質量發展先行區建設的要求。

2.3 面臨的機遇

水文工作是經濟社會發展的基礎性事業，是保障水安全、解決水資源、水生態、水環境和水災害新舊水問題的重要支撐。通過“十二五”“十三五”建設，水文基礎設施不斷完善，測報能力持續提升，預報及信息服務水平得到提高，有力支撐了水利和經濟社會工作開展。2023年，寧夏回族自治區黨委人民政府印發《寧夏回族自治區“四水四定”實施方案》，明確全區取耗水總量、萬元GDP用水量、萬元工業增加值用水量、農業灌溉面積、城鎮開發邊界等22個主要指標，提出6個方面25項重點任務，全面深入踐行“四水四定”原則，精打細算用好每滴黃河水，合理規劃人口、城市和產業發展。水文是水利工作的重要基礎，需要聚焦國家水安全保障目標，圍繞提高水資源優化配置和水旱災害防御能力主線，加強生態環境保護治理，加快完善現代水文站網體系，推進“空天地”一體化監測，建立現代測驗管理體系，提高預報、預警、預演、預案“四預”能力，提供更快、更全、更準的水文水資源監測預報預警信息。

3 大數據背景下寧夏水文工作創新的路徑

3.1 構建智慧水文水資源大數據平臺

3.1.1 數據整合與平臺架構設計

數據整合方面，首要任務是全面、系統地收集寧夏地區的各水文要素及取用水戶取水量監測等實時水文數據、經濟社會數據、空間數據及專題數據，數據來源廣泛、格式多樣、內容豐富，且各類數據之間存在著緊密的聯系，互為彼此使用和管理的重要依據。鑒于數據來源廣泛且格式多樣，運用大數據技術的數據抽取、轉換和加載ETL工具清洗、去重和格式化處理分散的數據，注重數據準確性、一致性和可用性。經預處理操作后，成功構建統一、標準化的水文數據倉庫，為后續分析和挖掘數據奠定基礎[3]。

基于數據整合，以寧夏智慧水利云平臺需求和目標為依據，設計多層次、模塊化的平臺架構。該架構自下而上分為數據采集層、數據存儲層、數據處理層和應用層。數據采集層負責從各個數據源高效、準確地獲取數據。數據存儲層采用高性能數據庫管理系統，保障安全存儲和快速訪問數據。數據處理層運用大數據處理和分析技術，深度加工和挖掘數據。應用層則通過直觀的用戶界面和豐富的功能模塊，為用戶提供實時監測、數據分析、預測預警等多樣化的水文應用服務[4]。

3.1.2 功能實現與安全保障

借助實時采集設備，平臺可以獲取寧夏地區的水文數據，并實現實時傳輸。平臺擁有強大的實時監測功能，可實時顯示水位、流量、降雨量、取水量等關鍵水文指標。結合地理信息系統GIS技術，平臺可在地圖上實時展示監測點的位置和數據，為用戶提供直觀、便捷的數據可視化體驗。利用機器學習算法，平臺挖掘與分析歷史數據和實時數據，預測未來水資源變化趨勢，為水資源管理決策提供重要科學依據。在安全性方面，平臺采取數據加密、訪問控制、安全審計等安全措施，可提高平臺數據安全性。此外，建立完善的備份和恢復機制，應對可能發生的意外情況，滿足數據完整性和服務連續性需求。平臺應定期開展維護和升級工作，不斷優化平臺性能，提升功能體驗，保證平臺穩定運行和持續服務[5-6]。

3.2 數據共享與協同工作

3.2.1 數據共享的實踐

在寧夏，水文數據對水資源管理、防汛抗旱及生態保護均具有不可替代性。為更好地利用數據，要緊密結合周邊省份及水利部、黃委及區內氣象、國土等部門，構建跨區域、跨行業的水文數據共享平臺。打造功能全面、操作便捷、安全可靠的數據交互中心，兼具數據采集、存儲、處理、分析和共享等核心功能，保障各方能實時獲取準確、全面的水文數據。平臺建設需遵循嚴格標準和規范，關注數據準確性、完整性、互操作性和可比性，實現無障礙的數據交流和應用[7]。

為有效共享數據，還需建立完善的數據共享機制，明確各方責任與義務，細致制定數據共享流程和規范，建立健全的數據質量控制體系。只有充分考慮和落實這些方面，數據共享才能真正發揮效用。隨著信息技術的發展，數據泄露和濫用風險日益增加，寧夏水文在推動數據共享時，必須高度重視數據安全和隱私保護工作，采取有效措施防范數據泄露和濫用[8]。

3.2.2 協同工作的實踐

水文工作涉及水利、氣象、環保、農業等領域，為有效提升工作效率，必須建立多部門協同工作機制，清晰界定各部門的職責與分工，保障各部門能在各自專業領域內發揮最大效用，并在加強溝通與協作的基礎上，共同應對各類挑戰。為實現該目標，寧夏需充分利用政務云平臺，構建跨部門的信息共享與決策支持系統，以整合各部門的數據與信息，為決策層提供全面、準確且及時的信息支持，進而提升決策的科學性與效率。信息共享有助于各部門更深入地了解彼此的工作重心與難點，從而在協同工作中找到更佳的合作契合點[9]。

然而，協同工作的順利推進不僅依賴于機制的完善，更離不開人才的支持。寧夏必須重視水文、環保、農業等相關專業人才的培養與引進工作。借助高等教育、職業培訓、實踐鍛煉等多元化途徑，致力于培養一支既精通技術又擅長管理的高素質、專業化團隊。做好團隊管理工作，提升團隊凝聚力與執行力，有序推進協同工作。

在堅實的人才基礎上，科技創新成為推動協同工作的關鍵動力。寧夏還應加大對水文科技創新的投入與支持力度，積極鼓勵科研機構和企業開展聯合研發與創新活動。通過引進先進技術與設備、深化國際合作與交流等方式，不斷提高寧夏水文工作的科技水平和創新能力，為協同工作帶來新的思路與方法，推動相關產業升級與發展，為寧夏的水利事業注入新的活力。

3.3 構建數據產品集市

3.3.1 數據的挖掘與分析

利用大數據平臺可實現對水文水資源實時、全面監測。借助遍布全區的傳感器和監測設備，實時收集包括水位、水質、流量等在內關鍵數據，并將這些數據傳輸至大數據平臺集中處理和分析。在大數據平臺強大支持下，可對水文水資源進行更為精準的分析和評估，海量數據深度挖掘和關聯分析，從而發現隱藏在數據的背后規律和趨勢，深入揭示水資源利用效率和可持續性等方面信息，為有效優化水資源配置、提高利用效率及制定科學水資源管理策略提供數據支持。大數據平臺還能夠提供個性化解決方案，為不同地區、不同部門水資源管理提供定制化數據分析和決策支持[10]。

3.3.2 數據產品市場服務

數據產品市場依據數據提供方對外開放的公開數據，為數據使用方提供數據共享服務，數據產品市場主要提供數據服務共享、地圖服務共享、多媒體文件服務共享、視頻服務共享的服務能力。數據使用方在數據產品市場根據自身需求選購共享服務產品后需在線提交共享服務訂單，同時，需將共享服務訂單導出，走下線審批流程，待審批通過后方可使用數據共享服務[11]。

3.4 人才培養與科技創新

科技創新能夠為工作帶來新的思路與方法，提高行業綜合能力，為全區水安全保障和水利事業高質量發展提供水文支撐。寧夏水文必須重視水文、氣象、環保、農業等相關專業人才的培養與引進工作，借助高等教育、職業培訓、實踐鍛煉等途徑，培養一支既精通技術又擅長管理的高素質、專業化團隊。同時，應加大對水文科技創新的投入與支持力度，積極與科研機構、企業開展聯合研發與創新活動。通過引進先進的技術與設備、深化國際合作與交流等方式，不斷提升寧夏水文工作的科技水平與創新能力[12-14]。

4 結束語

大數據時代，寧夏水文工作正迎來前所未有的發展機遇。構建智慧水利云平臺、加強數據共享與協同工作，構建數據產品集市，能夠準確、高效地處理水文數據，為水資源管理、防汛抗旱及生態保護等科學決策提供有力支撐。各種創新實踐能發掘大數據技術在水文領域的巨大潛力，也能為其他地區的水文工作提供借鑒。

參考文獻

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