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摘要:随着近期国家发展战略目标的调整，建立覆盖全面的现代化水文监测体系成为新阶段水文发展要求。现阶段丹东地区水文站网存在着诸多问题和短板，与水文现代化发展总体要求有较大差距。在现有站网的基础上科学谋划，优化站网布局，提升水文监测能力，加快实现水文现代化已迫在眉捷。文章通过对丹东水文现状分析，梳理问题并提出对策与建议，从站网布局、监测、水文信息服务、管理四个方面谋划现代化发展思路，对今后的规划建设提供参考和借鉴。 关键词:水文;站网密度;体系;现代化 1概况 随着经济社会快速发展，洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染和水土流失等问题日趋严重，如何有效地利用水资源、除水害兴水利，需要准确可靠的数据作为决策支撑，水文监测工作必不可少且提出了更高的要求。一方面，各项水文测验工作由传统固守断面逐渐发展到点、线、面相结合，特别是随着中小河流水文监测系统建设全面铺开，监测站点不断增多，监测范围与任务将大量增加。另一方面，随着现代化技术在水文领域不断推广应用，传统的水文测验方法和管理模式已不适应发展需求。如何充分利用现有有限的人员和现代化水文仪器设备高效地开展监测工作，如何实现水文现代化是目前面临的急迫问题。 2丹东水文发展历程 丹东地区的水文监测工作最早始于20世纪20年代初。1907年(清光绪三十三年)9月，安东第一个雨量站安东站开始观测降雨量。1924年(中华民国十三年)安东开始蒸发量观测。1934年(中华民国二十三年)1月，伪满洲国交通部理水司理水调查处相继在宽甸、岫岩、凤城、东港建立了多处雨量站;5月，设立安东潮水位站;7月，丹东地区第一个水文站在凤城县草河建立。自此丹东水文历经抗战、新中国建设，至今有60多年的历史。从单一的降水观测，逐渐演化到降水、水位、流量、泥沙、水温等多要素观测，水文逐渐系统化规范化管理。 3丹东水文现状 3.1站网布局及密度 丹东地区水文站网经过遥测系统建设，中小水库遥测系统建设，跨界河流一期、二期建设，中小河流一期、二期建设等一系列水文基础设施项目建设，现有水文站26处，其中国家基本站10处，中小河流站11处，市界站3处，防汛专用站2处;现有水位站10处，其中国家基本站1处，中小河流站5处，防汛专用站4处;现有雨量站175处，其中国家基本站50处，中小河流站95处，水库站29处;现有墒情站3处;现有蒸发站3处;现有水质站27处，其中地下水质站8处，市界水质站3处，国家重点水质站16处;现有地下水站43处，其中普通人工观测站20处，国家基本自动监测站23处［1］。现有水文站网监测项目基本齐全，积累了水位、流量、泥沙、降雨、蒸发、水质等观测资料，在跨界河流地区的流域规划、综合治理和防洪减灾以及经济发展等方面发挥了重要作用。 3.2监测管理模式 自20世纪50年代初，丹东水文一直实行驻站监测，水文全要素在站人工观测。21世纪初，随着水文站网的补充建设及水文基础设施建设项目的不断增加，水文监测工作任务变得繁重且人力资源短缺，原有的监测模式已无法适应。2015年末，丹东水文站以劳务派遣形式聘用23名高中以上学历人员充实到水文测验一线工作中，其中有12名同志成为测站看护人员，负责水文站非汛期降水、水位、水温、冰情、蒸发、墒情、地下水等日常观测任务，流量、泥沙测验工作目前则采取由巡测队逐站巡测的测验方式，汛期各项目的测验工作则采取测站看护人员与巡测人员共同驻站测报形式。 3.3监测项目及方法 目前，水文测站主要监测项目有水位、流量、输沙率、单沙、颗分、水温、岸上气温、冰情、比降、水文调查、水文测量、土壤墒情、降水、蒸发、水质、地下水等。大部分水文要素监测手段是比较落后的。除降水量已完全实现自动化测报以外，其它要素监测还是以人工为主。水位受季节影响限制，现代化水位仪器不适应冬季结冰期水位观测，还未实现全量程、全时段自动观测。流量测验还采用传统的水文缆道、桥测车、测船等悬吊流速仪人工施测。综合统计水文自动测报率不足30%。 4存在的问题与不足 水文现代化建设总体目标是:建立建全覆盖全面的“空天地”一体化水文监测体系;实现水文全要素全量程全自动监测;水文信息采集传输接收处理、预测预报和分析评价全流程自动化和智能化;打造优良精干的水文人才队伍;构建稳定高效可持续的建设运行管理机制。丹东水文正处于人工采集向自报测报的转变阶段，但距离水文现代化总体发展目标有很大的差距。目前存在以下问题和不足:①水文站网还不够完善［2］。在大江大河、中小河流、重要取退水口、重要生态保护区、地下水超采区等区域站点覆盖密度偏低，甚至个别重要区段存在监测空白。②水文监测能力不足。大部分水文站基础设施陈旧老化，测洪能力偏低。水文测报方式以人工为主，缺乏测验时效性。高洪测流以浮标、比降面积法为主，测验精度不高［3］。现代化水文监测设备应用不广泛，未适应水文现代化发展需求。③水文服务社会水平不高。目前还只局限于单一的数据采集整理和报汛两项工作，对水文数据深层次统计分析不足，向社会提供服务的覆盖面窄。④水文保障能力不强。在水文应急监测方面，缺少像ADCP、手持电波流速仪、无人机、无人船等应急监测设备配置［4］，水文应急监测保障体系不全。⑤水文资源共享不密切。水文监测、水情预报、水资源管理、水质分析、山洪灾害预警各成体系各有平台，未能通过大数据、移动互联、云平台等现代技术实现资源互通，数据共享。结合目前水文现状，丹东水文距现代化目标还有较大差距，主要表现在:①前端遥测感知体系不健全，基础数据支撑不完善。监测设备现代化提升空间很大，关于水质、泥沙等方面还是以人工监测为主，遥测感知能力不强。②全面互联差距大，信息孤岛现象严重，数据不能共享。跨市跨流域跨部门各有体系，不能连接起来发挥综合效应，各业务体系参与度不强。③大智慧大数据应用不够，缺乏科学实用的水文信息化建设总体框架。 5对策与建议 针对丹东水文目前存在的问题和差距，结合今后水文现代化发展的需求和方向，提出以下几点建议:(1)去重补缺，补齐短板。国家基本雨量站、中小河流雨量站、山洪灾害雨量站，各站点位置相互重叠或距离未超过500m的，优先保留水文站点，多余的予以撤销。保证每个乡镇每个小流域都有雨量站点。对于重要防汛区段、中小河流存在监测空白的，予以补充。(2)因站制宜，提档升级。结合测站特性、河流特点因地制宜地对现有水文基础设施设备进行升级改造，实现水文全要素、全量程、全时段、全自动采集。(3)信息融汇，系统整合。各部门数据资源共享融合，系统整合在一起，建立一套基于现代信息技术手段，涵盖水文数据采集、传输、存储、整编、预测预报、预警预演、分析评价和信息等水文全流程智能化的大数据业务应用系统。高效服务水安全保障、更好地支撑智慧水利建设。(4)转变观念，创新模式。由传统的“测、报、整”向“管、维、整”水文管理模式转变，以巡测为主，定期监管校测、及时巡检维护、按时整编资料，建立分区协调、责权统一的水文管理体系。(5)注重人才，加强培训。健全人才培养机制，加强现代化测报技术交流与培训，打造一支懂业务、熟技能的水文队伍。 6丹东水文现代化发展思路 6.1构建布局合理的水文站网体系 针对丹东水文站网监测短板和空白，聚焦水文服务领域需求，坚持各类监测站网统筹结合，优化完善站网布局，站点功能变化调整，监测资源重复整合，实现洪水来源区、重要防御对象、行政边界、水资源区、重要用水对象等重要节点监测全覆盖，构建布局合理、功能完善的水文站网体系。水文(水位)站方面，依照SL34-2013《水文站网规划技术导则》水文(水位)站布站要求，以100～1000km2的中小河流作为规划范围，进行新建规划。规划建设33处水文水位站，其中16处水位站和10处水文站用于填补中小河流监测空白，2处水位站用于小流域山洪灾害防治，3处水文站用于区域水量平衡分析，2处水文站用于跨县界水量监控。雨量站方面，规划建设11处雨量站用于完善雨量站网布局，更好地控制雨量特征值空间梯度变化。墒情站方面，规划建设墒情站8处。其中在宽甸大川头镇设立1处墒情站作为宽甸县北部山丘区代表站;在毛甸子镇、长甸镇、古楼子乡设立3处墒情站用于增加宽甸南部丘陵区站网密度;在凤城瑷阳镇、鸡冠山镇设立2处墒情站作为凤城北部山丘区代表站;在石城镇设立1处墒情站用于增加凤城南部丘陵区站网密度;在东港合隆镇设立1处墒情站作为东港平原区代表站。地下水站方面，为了弥补个别县市特别是海水入侵重点监测区站点密度的不足，按照SL34-2013规定的地下水站网最低布设密度要求，规划新建地下水监测站点63处。 6.2构建功能先进的水文监测体系 全面深化测验方式改革，充分利用与时代同步的先进技术及信息化手段，持续补齐监测短板，努力实现水文要素监测自动化、智能化、立体化，不断推进以无人值守为主体的自动测报模式和精兵高效的现代管理模式，构建技术先进、准确及时的水文监测体系［5］，更好地为防洪安全保障、河湖监管、水资源监管、水利工程监管等水利行业强监管及经济社会发展提供基础支撑。(1)对现有国家基本水文站提档升级改造。雨量、水位、地下水、墒情等监测要素，全面采用自动在线监测方式;流量、水质、泥沙等监测要素根据各站实际和可行性，配备自动监测设施设备。配备远程视频等监测设备，实行在线值守和在线监测，推进水文测站在线可视化监测。根据测站功能和服务需求，提高对高、中、低水等不同(水位)流量级的水文监测能力，发展和推广多手段、多方法监测技术，提升对水资源、水环境、水生态等的服务支撑能力。(2)提升水文巡测和应急监测能力。补充建设宽甸及凤城两个县级水文巡测分中心，完善水文监测体系，大力推广应用先进技术手段和装备，增强水文巡测能力［6］。按照平战结合原则装备设备，统筹丹东市水文巡测生产任务和业务范畴，建立丹东水文应急监测中心。主要装备先进便携的应急监测设备、现场通信设备、单兵装备及后勤保障设备，建立完善的应急监测预案，对溃口、决堤、堰塞湖、冰塞冰坝、水污染以及超标洪水等突发事件快速做出反应。(3)水环境、水生态监测能力提升。对丹东水环境监测分中心现有基础设施和设备进行升级改造，配备先进实用的水质监测仪器设备，建设水质移动实验室，提升水质监测中心的监测分析能力和应急监测能力，增强水资源定量管理和“三条红线”监督考核的能力，基本建成满足省界水体监督管理需要的水质监测体系，满足经济社会发展对水质监测分析的需求。依托现有水环境监测中心，拓展水生态检测分析项目，提升水生态监测能力。加强与农林、渔业、环保等部门的合作，建立水生态水文服务体制及工作机制，形成水生态保护与修复专题化服务产品［7］。 6.3构建应用广泛的水文信息服务体系 搭建统一的开发与运行环境，构建各系统共用的水文综合数据库。在此基础上，拓展水文监测服务领域，提供丰富多样的水文信息产品，提升水文业务管理和信息服务能力，有效共享水文信息资源。(1)水文站网管理方面。利用数据库管理和GIS空间分析技术，建立涵盖水文基地、水文站网分布、水文资料等的管理系统，及时掌握水文监测动态，制定设施设备更新改造计划;进行站网分析评价，并根据评价结果和实际需求对站网布局进行及时调整，以满足流域社会经济发展需要。(2)水资源分析评价方面。利用大数据分析等技术，充分挖掘水资源信息所蕴涵的使用价值，建立水资源分析评价指标体系，基于支撑平台的数据服务、知识库(模型库、算法库等)调用，开发区域水资源量信息获取功能，包括水源区域水文情势、引用水信息、墒情信息、作物种植面积、种植结构等信息提取功能，开发基于评价指标系统的水资源分析评价功能，完成水资源监控能力和承载能力的分析评价，实现水资源分析评价及科学管理，为水资源优化配置和保护提供高效服务。(3)水文动态预测预报方面。结合历史数据分析评价和实时水文数据，加快建设洪水预测预报系统、水文水资源预测预报系统、地下水预测预报系统、水质与水生态分析预测系统等。基于多模式、多尺度的数值预报产品和实时历史数据集，利用人工智能与大数据技术，提升水文信息服务的覆盖范围和技术水平，提高水文水资源预测预报预警决策支撑能力。(4)水文信息共享和产品服务方面。结合新时期先进的信息共享手段，对现有的水文信息资源和服务系统进行整合，形成数据规范、技术先进、安全可靠、服务高效的水文信息共享服务平台。同时对各类水文数据进行系统化、专业化分析，生成涵盖降雨、河道、水库、墒情、水质、水生态等丰富的水文服务产品，为防汛抗旱、水库联合调度、水污染控制、泥沙治理等提供专业服务。 6.4构建精简高效的水文管理体系 6.4.1创新水文测验管理模式按照国家深化改革和水利发展改革的总体部署，坚持解放思想、实事求是、勇于创新，优化水文监测业务流程，逐步减少水文驻测、扩大巡测，实现有人看管、无人值守的测验模式;初步建立服务于防汛抗旱减灾、节水型社会建设、水生态文明建设、河湖长制、民生水利发展等工作需求的水文监测站网体系，建立水文测验质量管理体系，实现水文测验工作的规范化、标准化、制度化。提升水文资料整汇编自动化水平，实现水文资料即时整编。提升水文监测技术水平、应急响应和快速反应能力，实现水文监测的科学化、自动化和现代化。6.4.2建立水文测验质量管理体系全面开展水文测验质量管理工作，建立水文测验质量管理体系。水文测验质量管理按职责权限设置水文局、水文中心站和水文测站三级管理。各级水文测验业务负责人为水文测验质量管理第一责任人。建立自下而上、层层实施的体系运行考评机制。开展测站建设达标活动，做好水文基础设施标准化建设。加强业务培训，提高勘测职工技能水平，深入开展水文测验标准、规范、操作规程的学习和培训活动。6.4.3创新水文资料整编方式，提高整编时效性随着经济社会的快速发展，特别是最严格水资源管理制度的实施、河湖长制管理考核和生态水量管理等工作对水文整编资料的时效性和质量提出了更高的要求。在保证水文资料质量的前提下，提高水文资料整编工作的时效性意义重大。调整完善水文资料整汇编工作机制，加大水文资料整编新技术、新方法的应用，提升水文资料整汇编自动化水平，实现水文资料在线即时整编，切实提高水文资料整编时效性［8］。6.4.4加强水文基础及重大关键技术研究跟踪水文科技发展趋势，加强科技攻关和技术研发。加强流量、降水量、泥沙、水质等水文要素自动监测装备的探索和应用，比如，广域雷达、H-ADCP无人机、同位素在线测沙仪等先进仪器，实现水文监测方式从人工向智能的转变，监测技术从点到面的转变。加强全球定位系统、水上及水下三维扫描技术应用研究，加强低空流速测验技术、无人流量测验技术应用研究。加强遥感探测，以及地表水、地下水、水质等各类水文监测资料的数据融合分析与资料均一性分析研究，加强水文监测资料质量控制和评价方法研究。重点加强水文监测、预测预报、旱涝灾害影响评估、水生态监测与评估、公共服务等方面的技术研究，提高公共服务能力。 7结语 水文作为经济社会发展的重要基础支撑，要适度超前发展，准确把握经济社会发展对水文工作需求变化，充分利用科学技术发展成果。以现代化理念为引领，通过广泛采用现代技术和新仪器新设备，大胆进行改革创新，不断淘汰落后的监测手段和作业方式，提高监测效率，建成与时展同步的现代水文业务体系。 作者：史向前 单位：辽宁省丹东水文局 |
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