河北省廊坊市智慧水文實踐與探索

孫占國

（河北省廊坊水文勘測研究中心，065000，廊坊）

一、智慧水文理念

在信息化迅速發(fā)展的大背景下，在云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、 人工智能等新一代信息技術的支撐下，水文工作需要通過全面感知、識別、模擬和預測，向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化加速發(fā)展，構建立體化、全方位、廣覆蓋的水文信息服務體系，彰顯大水文發(fā)展理念。 這就要求水文工作者充分利用現(xiàn)代信息技術，建設集水文信息接收、處理、存儲、共享于一體的網(wǎng)絡平臺,實現(xiàn)水文數(shù)據(jù)采集自動化、信息傳輸網(wǎng)絡化、數(shù)據(jù)加工整理程序化、成果資料顯示輸出平臺化，形成法規(guī)完善、體制健全、站網(wǎng)合理、技術先進、精準高效、信息及時、預報準確、運行可靠、管理科學、服務全面的管理運行服務體系。

二、智慧水文內涵與特征

智慧水文是智慧水利的重要組成部分，主要涵蓋三個方面：水文體制機制、水文人才隊伍和水文信息綜合平臺系統(tǒng)。 其中，水文體制機制是實施智慧水文的重要保證，水文人才隊伍是實施智慧水文的重要支撐，水文信息現(xiàn)代化是智慧水文的核心。 智慧水文的基本特征包括如下幾方面：

①全面的水文要素采集透徹感知。 通過對水文要素進行全方位監(jiān)測，采用新技術設備如衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控、無人機、智能手機等采集水文數(shù)據(jù)。

②全面的水文網(wǎng)絡互聯(lián)。 在光纖、微波、衛(wèi)星通信等技術支持下，實現(xiàn)采集的水文數(shù)據(jù)信息與各級平臺之間互通互聯(lián)，提供廣覆蓋、大容量、即時應用的網(wǎng)絡條件。

③水文信息的深度整合。 將分散的數(shù)據(jù)集中于統(tǒng)一平臺管理，達到數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示一體化，利用現(xiàn)代技術對原水文監(jiān)測基礎設施進行重新整合，新增監(jiān)測設備，實現(xiàn)測區(qū)全覆蓋，使水文數(shù)據(jù)采集傳輸快速及時、精準穩(wěn)定。

④水文信息廣泛共享。 通過水文數(shù)據(jù)在信息平臺的全參與、 全交換，實現(xiàn)對感知數(shù)據(jù)的共用、 復用和再生，為隨時、隨想的應用提供豐富的數(shù)據(jù)支撐。

⑤水文智能應用。 通過應用平臺對水文數(shù)據(jù)信息進行識別、 模擬、預測預判以及快速響應，使水旱災害防御、 水資源開發(fā)利用管理更加科學化，應急處置更快捷，服務更精準。

⑥水文泛在服務。 對采集的水文數(shù)據(jù)信息加工整理，并通過智能應用等措施，為政府有關部門及社會公眾提供監(jiān)測整編成果，形成強有力、全方位的服務能力。

三、廊坊智慧水文探索實踐

近年，河北省廊坊水文勘測研究中心（以下簡稱廊坊水文中心）積極開展永定河、潮白河生態(tài)補水，廊坊南部地下水壓采以及北運河通航試水等監(jiān)測工作，在保護水生態(tài)環(huán)境、監(jiān)測江河湖海中發(fā)揮了一定的支撐作用。但是，與滿足新階段經(jīng)濟社會發(fā)展對水文服務的需求相比還存在差距。為此，廊坊水文中心創(chuàng)新水文監(jiān)測模式，持續(xù)提升科技創(chuàng)新實力，抓好智慧水文頂層設計，加快信息化基礎設施升級改造，強化水文監(jiān)管信息支撐，不斷提升信息化、智能化水平。

1.體制機制建設

理順水文體制機制，建立水文巡測隊，實行扁平化管理，由行政區(qū)域管理改為流域區(qū)域或水系區(qū)域管理，強化測區(qū)監(jiān)測工作模式。 同時，改變原有的單一駐站監(jiān)測方式，以測區(qū)基地為依托，集中原有測站人力物力，采用駐巡結合模式，增強水文監(jiān)測機動性、靈活性、全面性，實現(xiàn)向“有人管理，無人值守”動態(tài)實時監(jiān)測的重要轉變，應急能力得到全面保障。

選擇測站條件好、 通行便利、生活環(huán)境優(yōu)越的兩個城鎮(zhèn)測站進行升級改造，并作為巡測基地，輻射范圍半徑30～50 km，使原有測站設施設備得到充分利用，減少巡測基地建設投資，避免重復建設。

2.測報系統(tǒng)平臺建設

圍繞新階段水利高質量發(fā)展，立足廊坊現(xiàn)代化水網(wǎng)建設的戰(zhàn)略目標，建設布局合理、功能完善、覆蓋全面、精準高效、智能先進的現(xiàn)代化水文站網(wǎng)，打造“空天地”一體化水文監(jiān)測體系，水文數(shù)據(jù)監(jiān)測、歸集、存儲、處理、預測預報和分析評價全流程自動化、智能化和標準化，實現(xiàn)水文全要素、全量程自動監(jiān)測，建立智能高效的水文信息服務體系。

（1）水文數(shù)據(jù)信息采集

廊坊水文中心不斷加大自動化監(jiān)測設備研發(fā)、應用，向自動化程度更高端、數(shù)據(jù)采集更精準、信息傳輸更快捷、監(jiān)測能力更強勁、服務更全面的目標努力。

①水位數(shù)據(jù)采集。 當前，廊坊水文部門主要通過（深井）數(shù)字式浮子水位計、超聲波水位計、雷達水位計及視頻水尺等采集儀器進行水位數(shù)據(jù)采集。 2022年永定河春季生態(tài)補水，廊坊水文中心開展了全程實時水位采集監(jiān)測工作，水位采集方便、準確、及時、高效。

②流量數(shù)據(jù)采集。 利用現(xiàn)有的堰閘站等水文測站設施，通過實測水位流量，建立水位流量關系曲線數(shù)學模型，率定出流曲線，用實時自動采集的水位數(shù)據(jù)計算出相應流量。 在河道站建設標準寬頂堰斷面，通過實測水位流量率定出流曲線，使水位流量關系單值化。 在監(jiān)測站建設的標準化斷面安裝固定的流量監(jiān)測設備，實時監(jiān)測流量。

③含沙量采集。主要使用同位素測沙儀，其工作性能穩(wěn)定，測量誤差較小，自動化程度高，測沙速度快、范圍廣。

④地下水埋深數(shù)據(jù)采集。 主要采用壓力式水位計進行數(shù)據(jù)采集。

⑤降水量采集。 現(xiàn)行使用的主要有翻斗式雨量計和稱重式雨量計兩種，前者主要用于采集雨量，后者主要用于采集雪量。

⑥蒸發(fā)量采集。 主要采用浮子式自動蒸發(fā)器進行采集。

⑦土壤墑情采集。 土壤墑情在線監(jiān)測系統(tǒng)集土壤溫濕度采集、 存儲、傳輸和管理于一體。

（2）水文數(shù)據(jù)信息傳輸

主要使用GSM 移動通信網(wǎng)絡作為信道，用GSM 短信（或GPRS 包）進行數(shù)據(jù)傳輸。 視頻傳輸主要通過光纖信道實現(xiàn)傳輸。 目前，廊坊水文中心將采集到的水文數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送，使用移動專線VPN 通道進行傳輸；河道水情視頻采用河北廣電網(wǎng)專線傳輸。 下一步將進行升級改造，使前端水文監(jiān)測信息與水文接收中心、各級水文機構后臺系統(tǒng)之間在音頻、視頻、數(shù)據(jù)顯示等方面實現(xiàn)及時有效的對接。

（3）水文數(shù)據(jù)信息接收終端綜合系統(tǒng)平臺

根據(jù)不同層次業(yè)務要求，綜合運用計算機信息處理技術、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，采用標準化的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示功能，編制綜合計算機程序，生成相應的數(shù)據(jù)成果表和中間結果表，實現(xiàn)對實時水文觀測資料、水文歷史資料、 水文統(tǒng)計成果和數(shù)值預報成果的有效管理、 聯(lián)網(wǎng)調用和高度共享。當前，廊坊水文中心應用遙測水文數(shù)據(jù)接收終端平臺系統(tǒng)存儲、接收、加工、顯示水雨情信息；應用河北省級遙測地下水數(shù)據(jù)接收終端平臺廊坊市級節(jié)點系統(tǒng)顯示地下水水情信息。 通過不斷完善提升平臺系統(tǒng)，其功能更加強大，為社會提供服務更優(yōu)質。

3.水文人才隊伍建設

廊坊水文中心現(xiàn)有人員結構還不盡合理，缺少高尖端人才和學術帶頭人，中生代和新生代人員業(yè)務水平有待提高，學習型單位建設有待加強。因此，需加強水文人才培養(yǎng)，提高水文人才綜合素質，優(yōu)化水文人才隊伍結構，全面做好水文人才隊伍建設。

（1）建立多層次、多元化的數(shù)字化人才梯隊培養(yǎng)規(guī)劃

新階段水文發(fā)展需要具備數(shù)字化戰(zhàn)略頭腦與思維、敏銳覺察數(shù)據(jù)變化的不同年齡以及熟悉水文數(shù)據(jù)信息軟件編制、通信研發(fā)等業(yè)務的多元化人才梯隊，實現(xiàn)數(shù)字化創(chuàng)新。 因此，需要制定數(shù)字化人才培養(yǎng)方案，編制數(shù)字化人才發(fā)展規(guī)劃，建設分類別、分層級的數(shù)字化人才體系，按照“老中青”相結合的要求，規(guī)劃好人才梯隊層次、年齡結構、人員崗位建設。

（2）建立高等院校與科研院所交叉融合的聯(lián)合培養(yǎng)機制

聯(lián)合高等院校與科研院所，建立聯(lián)合培訓機制。 面向通信工程，軟件開發(fā)，水文儀器研發(fā)應用，數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、數(shù)據(jù)終端等專業(yè)，培養(yǎng)水文科研帶頭人；聘請高校教師和院所研究員對員工進行培訓，培養(yǎng)一專多能的復合型人才。 近年廊坊水文中心將中青年骨干人員分期分批派送到高校學習培訓，舉辦多種類型的培訓活動，職工的業(yè)務素質和工作能力明顯提升。

（3）建立水文人才儲備機制

建設一支高水平的水文隊伍，建立人才儲備機制至關重要。 一是要營造水文人才成長良好環(huán)境，吸引更多的優(yōu)秀人才。營造良好工作氛圍，制定完善規(guī)章制度，在職務職稱晉升、工作崗位安排、績效獎勵、培訓學習等方面提供充分保證，確保員工福利待遇。二要引入競爭機制，加強能力建設。按照政策要求，引進專業(yè)優(yōu)秀的大學畢業(yè)生充實水文隊伍，同時挖掘內部人員潛力，提升隊伍業(yè)務能力水平。三要突出人文關懷，引入先進管理理念，保障水文隊伍持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。 近兩年來，廊坊水文中心按照河北省政府“英才入冀”政策，從重點高校招聘多名碩士生進入水文隊伍，拉開了水文人才建設的序幕。