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新时期西藏水文现代化建设的现状与研究

2023-12-17 316 上传者：管理员

摘要：随着我国经济水平与科学技术的不断提升,西藏水文工作面临着新的机遇和挑战。本文在对西藏水文发展现状分析总结的基础上,提出通过完善水文自动监测体系、水文监测中心、水资源监测能力等基础建设,以水文数字化、网络化、智能化的发展建设思路来推进西藏水文现代化,提升水文服务支撑能力,为推进水文服务精准化提供可能,为西藏水文高质量发展提供保障。

关键词：
数字化
智能化
水文
监测
网络化
西藏
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水文是水利事业的重中之重,不但服务于水资源管理、防汛抗旱,而且为城镇化建设及生态文明建设提供保障[1,2]。2023年2月,中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》,提出2035年远期数字中国建设目标。李国英部长要求,加快建设国家水文站网,加强水文规律分析研究,以数字化、网络化、智能化为主线,以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径,全面推进算据、算法、算力建设,加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。《全国水文基础设施建设“十四五”规划》明确提出打造“空天地”一体化水文监测体系;实现水文全要素、全量程自动监测,水文数据测验、归集、存储、处理、预测预报和分析评价全流程自动化、智能化和精准化。

西藏自治区水文工作全面贯彻新发展理念,以水文数字化、网络化、智能化为重点,全面推动水文情报预警预报、水资源时空分布及变化规律动态监控评价能力全面增强,站网布局更全面、水文监测更精准、水情预报更快捷、水资源动态评价更及时,强化预报、预警、预演、预案“四预”措施,坚决守住水旱灾害防御底线,为全区水旱灾害防御、水资源管理、水环境保护、水生态修复提供更坚实的基础性支撑。

1、西藏水文发展现状

1.1 水文监测能力全面提升

西藏水文站网起步较早,但受经济条件影响,前期发展较为缓慢,快速发展阶段主要集中在“十二五”和“十三五”期间。截至2022年12月,全区共规划各类站点1026处(不包括外建专用站8处、共建共管站18处及应急水位监测站7处),其中水文站134处、水位站79处、雨量站615处(不包括水文站、水位站内的雨量监测点)、地表水监测断面132处、墒情站6处、地下水监测站60处。

1.2 水文监测能力全面提升

“十三五”期间,西藏水文局通过“西藏自治区大江大河水文监测系统建设工程二期”“西藏自治区水文监测及水资源监控系统建设工程”“西藏自治区跨界河流水文站网第三期建设工程”等项目建设,更新完善一批水文测站的水文基础设施,基本保证了水文测站监测工作的正常运行,同时配置了ADCP、雷达波测流系统、全自动缆道等先进测验设备,积极推进新仪器新技术在水文监测工作中的应用。通过“十三五”期间的建设,西藏水文监测能力有了较大提升,计算机与通信新技术的应用使全区水文信息采集与传输的时效性和可靠性明显提高[3]。

1.3 信息服务水平显著提高

现阶段,西藏水文局、地市水文分局和水文测站之间采用多种通信手段形成了三级水情信息通信网络,基本实现了网上传输、接收、处理及转发等,在防汛抗旱工作中发挥了重要的支撑作用。其中水文测站与西藏水文局之间水情上报采用短信、移动公网和卫星等通信手段,基本能满足水情上报要求;西藏水文局与地市水文分局之间水文信息传输采用专线,传输方式相对高效、稳定、安全,但专线带宽仅为2M,传输能力较弱。

2、水文现代化建设思路

立足于西藏水旱灾害防御、水资源管理、水环境治理和水生态保护等实际需求,以改造大江大河水文站网自动化监测能力建设为重点,乡村水利工程和水雨情自动监测站为辅助,大力推进水文自动监测体系建设;完善水文监测中心建设,提升水资源监测能力,实现水文监测全集控。水文监测体系见图1。

2.1 水文测站自动化建设

对水文测站全面提档升级,提升水文测站的自动监测能力。实行水文测站分类分级管理:一是基本水文测站,全部实现“全要素、全自动、全量程”监测。二是专用水文测站,以中高水实时自动化监测为重点,推进防汛专用站自动监测;以中低水实时自动化监测为重点,推进抗旱和生态流量站自动监测。

2.2 水文监测中心建设

以区、市级水文监测中心为重点,推进县级水文监测中心建设,提高水文监测及应急管理能力。水文站网河段水雨情、水文监测数据、水文视频数据、工况运维数据等经过在线整编系统校核审查后,统一汇集到水文监测中心,构建视频智能监控、监测数据统一接收、动态分析评价、及时发布信息、实时指挥调度的水文监测中心[4,5]。

图1 水文监测体系示意图

2.3 水质水资源检测、监测能力建设

加强水质实验室检测能力建设,区级水质实验室要具有三项标准的检测能力,市级水质实验室要具有基本项目检测能力。向水生态监测方面进行拓展,满足全面掌握江河湖库和地下水水质基本状况,以及水资源调配、引退水、生态补水、饮用水水源等专项水质监测需求。

3、水文现代化建设对策

3.1 推进水文数字化

按照“补充完善、升级改造、整合共享”原则,优化信息资源配置,充分利用现有数据资源,加快推进水文数字化。

a．建设实时水文数据库。构建水文大数据基础平台,进行水文数据的资源整合、整编和入库,构建西藏自治区实时水文数据库。

b．完善系列水文数据库。充分利用现有数据资源,建设水文历史数据库,推进水文资料存储、管理和应用的数字化建设,逐步完善数字化的系列水文数据库。

c．构建河湖基础数据库。构建“权威、全面、合法、安全、可靠”的河湖地理信息时空大数据一张图,提供面向各专题的空间决策支持服务、数据深度挖掘分析等多种应用的一体化服务模式,增强智慧水文空间决策支持能力。

3.2 推进水文网络化

加强水文信息网络系统“公有云+私有云”的部署,推进信息资源融合共享,提升水文数字化、智能化应用能力,强化水文网络安全保障,为建设“智慧水文”更精准更快捷的服务提供基础支撑[6,7,8]。

a．构建水文云支撑系统。基于现有计算存储资源,整合水文数据应用节点,采用云计算技术实现对网络、机房、计算、存储资源的统一调度和管理,构建设施集约、性能高效、安全稳定的水文云计算基础,提供集约化的基础设施服务。

b．提升数据传输水平。面向下一代网络的发展,升级改造移动互联网、局域网、水文骨干网;全面提升网络带宽,满足水文业务发展需求;充分利用北斗卫星、低功耗4G和5G、NB-Io T、Lo Ra等通信技术,打造高速、移动、安全的新一代信息骨干网。

c．建设水文应用支撑平台。构建基于微服务、SOA等架构的应用体系,提供统一的应用支撑能力,为各应用系统的开发提供基础,实现跨系统间数据、流程、界面的集成与共享,解决应用系统间交互操作等问题。

3.3 开发构建预警预报实时化系统

强化水旱灾害防御更精准更快捷支撑,开发预警预报系统,实现工作流程规范化、发布成果标准化、工作方式自动化。

a．健全水情情报预报综合业务系统。对现有水情业务应用系统整合升级完善,全面提升情报预报数据分析处理能力和共享服务水平;开发智能值班、实时情报预报信息监控处理系统,升级完善实时雨水情数据库,构建现代化的水文情报预报业务系统与服务平台。

b．构建预报调度一体化服务系统。构建流域水工程联合调度的水文分析和预测预报体系,实现水文预报与气象、水工程的耦合,深化水文预报与服务对象的关联,初步实现对重要河湖洪水过程的模拟推演和数字流场映射,实现预报调度一体化。

c．完善山洪灾害动态预警系统。在现有针对山洪灾害防治项目开发的预警软件基础上,进一步提升软硬件支撑能力,实现不同时段以小流域为单元的区域山洪灾害动态风险预警,大幅提升山洪灾害预警预报水平。

d．完善国际河流报汛系统。对国际河流报汛站点报汛设施进行全面改造,实现报汛站“GPRS+北斗卫星”双信道通信,进一步完善国际报汛软硬件系统,加强报汛数据保障,提升国际报汛服务能力。

3.4 完善构建水资源智能化动态评价系统

根据水资源管理、水生态保护等需求,充分应用大数据、云计算、人工智能等技术,构建满足流域和区域、地表水和地下水等服务领域的水资源动态分析评价预警系统。

a．完善水资源系统。充分整合现有系统资源,通过应用集成的方式进行系统完善升级,补充水量水质联合评价及区域、流域水资源评价等功能,结合在线整编成果,在评价模型的基础上实现水资源量的年度动态评估和评价。

b．构建动态水文情势分析评价系统。从水文情势、汛情旱情等多方面、多角度,全面深入地分析西藏水文情势变化情况,提升不同空间尺度的评估能力,提供实时分析评估成果并实时推送。

c．构建地下水信息分析评价系统。开发地下水水位监测、地下水利用等信息提取功能,开发地下水预测预报功能,实现模拟分析输出未来一定时间段内的地下水水位分布及变化趋势。

d．构建水质水生态预测预警系统。建立重要河段和湖库水生态本底值数据库,开发水生态信息及水量补充、水质状况等现状信息获取功能,以及水质常规污染物迁移扩散、富营养化动力学、水环境动力学模拟计算功能,实现对主要污染物的迁移时空分布规律、水华预测预警动态、水生态变化的分析模拟,向各级水行政部门和相关部门提供主要河湖实时水质、水华等预测预警服务。

4、结语

本文通过对西藏自治区水文现代化建设现状与存在问题进行分析,提出了建设思路和解决对策。西藏水文要立足流域管理、经济社会发展需求,充分应用大数据、云计算、人工智能、区块链等技术,加快推进水文数字化、网络化、智能化建设,为推进水文服务精准化提供可能,提升水文服务支撑能力,为西藏地区社会经济发展提供更及时、更全面、更准确地水文服务。

参考文献:

[1]陈晶晶,焦芳芳,周敏,等.江苏水文现代化建设的现状与思考[J].水利信息化,2021(1):89-92.

[2]刘宁.加快推进水文事业现代化服务经济社会可持续发展[J].求是,2012(2):57-59.

[3]洛珠尼玛,晋美次旦,强巴次成.西藏水文信息化的一些思考[J].水利信息化,2011(4):16-19.

[4]刘倩.水文现代化建设若干问题及对策探析[J].水利规划与设计,2016(11):31-33.

[5]苏铁,杨国伟.关于推进黄河水文现代化的思考与探索[J].中国水利,2023(2):15-17,42.

[6]宋雪迪.辽宁水文现代化建设与发展[J].水利技术监督,2021(6):97-99.

[7]查治荣,宋云江,徐保超.“智慧水文”建设发展研究[J].水资源开发与管理,2018(10):12-14.

[8]张建云,刘九夫,金君良.关于智慧水利的认识与思考[J].水利水运工程学报,2019(6):1-7.

文章来源:胡春杰,李永峰,刘英蔓.新时期西藏水文现代化建设的现状与研究[J].水资源开发与管理,2023,9(12):14-17.