水文巡測(cè)工作的創(chuàng)新探討

李太星

（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430212）

1 水文巡測(cè)現(xiàn)狀及工作創(chuàng)新思路

我國(guó)江河湖泊眾多，河流總長(zhǎng)達(dá)43萬(wàn)km。流域面積在100km2以上的河流約有5萬(wàn)多條；1000km2以上的有1580條；超過(guò)10000km2的大江河有79條。長(zhǎng)度在1000km以上的河流有20多條。全國(guó)的防汛抗旱、水資源利用和管理的任務(wù)繁重，而水文勘測(cè)，截止2013年底全國(guó)水文部門共有各類水文測(cè)站86554處，其中水文站4011處、水位站9330處、雨量站43028處、蒸發(fā)站14處、墑情站1912處、水質(zhì)站11795處、地下水監(jiān)測(cè)站16407處、實(shí)驗(yàn)站57處。水文部門共有從業(yè)人員69879人。相比十一五期間，水文測(cè)站數(shù)量成倍增加，但水文從業(yè)人員并未有大幅增加，而相應(yīng)的水文資料的質(zhì)量和數(shù)量有明顯增加，要解決這個(gè)問(wèn)題，必然要求在水文勘測(cè)的技術(shù)、設(shè)備和管理等方面有徹底的改革創(chuàng)新。

水文巡測(cè)作為傳統(tǒng)水文勘測(cè)方式——駐站測(cè)驗(yàn)的創(chuàng)新升級(jí)模式，在保證水文資料測(cè)驗(yàn)精度的前提下，極大地提高了工作效率，是目前和今后一段時(shí)期我國(guó)水文行業(yè)的發(fā)展方向。我國(guó)自20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行水文巡測(cè)，一是在部分地區(qū)試行站隊(duì)結(jié)合的水文巡測(cè)管理模式，二是進(jìn)行水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)試點(diǎn)。1997年出臺(tái)了《水文巡測(cè)規(guī)范》SLl95-97標(biāo)準(zhǔn)，大力實(shí)行水文巡測(cè)，但截至現(xiàn)在，各流域機(jī)構(gòu)和省水文機(jī)構(gòu)在水文巡測(cè)水平方面仍是參差不齊，水文巡測(cè)仍未得到普遍推廣。

根據(jù)我國(guó)水文巡測(cè)現(xiàn)狀，巡測(cè)工作創(chuàng)新的基本思路是：以服務(wù)水利事業(yè)和公眾社會(huì)需求為目標(biāo)，以新的巡測(cè)規(guī)范為依據(jù)，積極開展新儀器、新技術(shù)的研發(fā)和推廣，開發(fā)建設(shè)若干巡測(cè)管理和巡測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件，聯(lián)合高校、科研機(jī)構(gòu)深入開展巡測(cè)水情規(guī)律和公式的研究，優(yōu)化巡測(cè)資料的整編方法，推進(jìn)水文事業(yè)單位的測(cè)驗(yàn)工作的機(jī)制和體制改革。

2 結(jié)合流域?qū)嶋H規(guī)劃新的巡測(cè)方案

水利部于2014年3月發(fā)布了《水文巡測(cè)規(guī)范（征求意見稿）》，對(duì)比此次的規(guī)范和1997年出臺(tái)《水文巡測(cè)規(guī)范》SLl95-97標(biāo)準(zhǔn)，主要發(fā)生了以下變化：①新規(guī)范的編制按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)工程建設(shè)編寫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整體格式調(diào)整，②刪減或修改一些傳統(tǒng)方法或術(shù)語(yǔ)，例如取消“水文調(diào)查”用法，③調(diào)整完善水文巡測(cè)范圍，例如增加降水量、蒸發(fā)量巡測(cè)部分，④增加新的巡測(cè)方法、儀器、術(shù)語(yǔ)和操作規(guī)范，例如新增的輻射式巡測(cè)、次第式巡測(cè)方法，新增ADCP、電波流速儀法測(cè)流，新增自動(dòng)測(cè)沙儀器，新增巡測(cè)方案編寫規(guī)范等，⑤根據(jù)實(shí)際需求修訂相關(guān)誤差指標(biāo)，例如在保證資料精度前提下，為加大水文巡測(cè)的使用范圍，適當(dāng)增大了單一法定線誤差限、單值化定線誤差限、根據(jù)其它水利因素定線誤差限、懸移質(zhì)定線誤差限，并且規(guī)定非國(guó)家基本水文站精度控制指標(biāo)可降一類采用；降至三類精度的國(guó)家基本水文站以下者，其允許誤差指標(biāo)可增大2%～4%，或由其主管部門自行設(shè)定。

可以明顯看出，在當(dāng)前水文自動(dòng)化觀測(cè)儀器和方法比較成熟的條件下，水文巡測(cè)必然向快速化、大范圍和常態(tài)化轉(zhuǎn)變，規(guī)范征求意見稿中的主要改動(dòng)也都是主動(dòng)適應(yīng)這一變化趨勢(shì)的體現(xiàn)，因此，水文勘測(cè)部門需主動(dòng)參與到規(guī)范的研討和定稿中，熟悉各種巡測(cè)方法和誤差指標(biāo)，根據(jù)本單位的水情現(xiàn)狀、儀器設(shè)備現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等，及早開展新的巡測(cè)方案規(guī)劃和論證，做好對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)調(diào)整、區(qū)域規(guī)劃、人力和技術(shù)設(shè)備等的準(zhǔn)備部署。

3 開發(fā)和使用水文巡測(cè)應(yīng)用軟件

做好和水文信息化平臺(tái)的對(duì)接，當(dāng)前勘測(cè)隊(duì)一級(jí)的水文機(jī)構(gòu)所轄的水文巡測(cè)站數(shù)目相對(duì)駐測(cè)站較少，同時(shí)，水文巡測(cè)方案制定前分析論證的因素較多，因此目前還未有開發(fā)水文巡測(cè)應(yīng)用軟件。在整個(gè)巡測(cè)工作中，從初始的巡測(cè)條件要求控制、巡測(cè)測(cè)次布置，到水文巡測(cè)方案制定中巡測(cè)時(shí)機(jī)分析、巡測(cè)方法及路線的選擇，需要考慮分析的要素眾多，僅靠水文站中技術(shù)質(zhì)量負(fù)責(zé)人組織力量編制方案，一是所耗人力資源大，二是所需工作時(shí)間長(zhǎng)，三是方案精度和全面性很難達(dá)到最優(yōu)，四是上級(jí)主管部門評(píng)審耗時(shí)，且難以發(fā)現(xiàn)深層次問(wèn)題?，F(xiàn)在全國(guó)水文行業(yè)正在推進(jìn)信息化建設(shè)，要解決巡測(cè)工作中所遇到的系列問(wèn)題，首先應(yīng)盡量考慮采用信息化手段加以解決。具體到水文巡測(cè)方案的編制，可研究開發(fā)水文巡測(cè)方案編制軟件，初期開發(fā)可著重開發(fā)四個(gè)模塊，軟件結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。

圖1 水文巡測(cè)方案編制軟件結(jié)構(gòu)圖

在巡測(cè)條件判別模塊中，可建立2層子系統(tǒng)，第一層是流量、泥沙、降水量、蒸發(fā)量判別模塊，第二層是年際、年內(nèi)和特殊時(shí)段判別模塊。測(cè)站水文條件通過(guò)巡測(cè)條件判別模塊，即可進(jìn)入巡測(cè)測(cè)次布置模塊，此模塊同上一模塊，分2層子系統(tǒng)，名稱亦同上一模塊。

第三模塊根據(jù)第二模塊輸出的測(cè)次布置方案，實(shí)時(shí)對(duì)接水情數(shù)據(jù)中心和水情預(yù)報(bào)系統(tǒng)，基于內(nèi)設(shè)條件進(jìn)行分析判別，提前若干天以及數(shù)小時(shí)進(jìn)行不同級(jí)別的巡測(cè)預(yù)警，提前的時(shí)間越短，預(yù)警級(jí)別就越高，準(zhǔn)確率也越高，實(shí)際測(cè)驗(yàn)效果也能最好。

在人工接受巡測(cè)預(yù)警結(jié)果后，結(jié)果自動(dòng)存入第四模塊——巡測(cè)方法及路線模塊。模塊根據(jù)前期人工輸入并實(shí)時(shí)更新的巡測(cè)站區(qū)域交通圖，中心站的巡測(cè)設(shè)備、交通工具、技術(shù)人員情況，單次測(cè)流方法總類和測(cè)流精度，水情特征時(shí)間，巡測(cè)技術(shù)要求規(guī)范，及各種設(shè)備、工具、人力等資源的成本等資料，建立多目標(biāo)決策模型，根據(jù)最優(yōu)化算法，得到最佳的巡測(cè)方法、路線及資源調(diào)配方式。其核心的目標(biāo)函數(shù)為：

其中：Ci為第i種測(cè)驗(yàn)精度下的巡測(cè)總成本；Cp為巡測(cè)人力成本；Cd為巡測(cè)設(shè)備成本；Ca為巡測(cè)管理成本。

4 研究水文勘測(cè)理論及儀器設(shè)備

整合行業(yè)科研力量，深入開展水文勘測(cè)理論研究?，F(xiàn)階段的水文巡測(cè)工作有若干重要理論核心：水位流量關(guān)系落差綜合改正的單值化理論、懸移質(zhì)泥沙輸沙率與部分流量歷史權(quán)重關(guān)系的“異步測(cè)沙”理論和水利因素與流量或流量系數(shù)的單值化理論等，這些理論直接促進(jìn)了現(xiàn)代水文巡測(cè)技術(shù)的發(fā)展，要進(jìn)一步提高水文巡測(cè)的技術(shù)水平和推廣范圍，需要聯(lián)合各水利高校和科研機(jī)構(gòu)，在充分發(fā)掘歷史水情數(shù)據(jù)的規(guī)律前提下，深入開展水文勘測(cè)理論研究，爭(zhēng)取在上述核心理論以及巡測(cè)資料整編方法等方面取得推廣性的研究成果。

同時(shí)要積極研發(fā)和引進(jìn)在線監(jiān)測(cè)的先進(jìn)儀器設(shè)備，推動(dòng)儀器向智能化和小型化發(fā)展。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有自動(dòng)化程度高、操作方便、測(cè)驗(yàn)效率高的先進(jìn)儀器、技術(shù)將不斷地應(yīng)用到水文巡測(cè)工作中，特別是具有實(shí)時(shí)測(cè)驗(yàn)的在線監(jiān)測(cè)儀器、測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有自動(dòng)存貯、遠(yuǎn)傳功能的儀器設(shè)備將得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)為方便操作，便于上手，巡測(cè)儀器也將逐步向智能化和小型化發(fā)展。當(dāng)前在巡測(cè)工作中采用的新型儀器，例如走航式ADCP、電波測(cè)流儀、lisst激光粒度分析儀等儀器就是近年來(lái)研發(fā)應(yīng)用、測(cè)驗(yàn)效果較好的巡測(cè)儀器。

5 完善水文巡測(cè)管理機(jī)制體制

建立“巡測(cè)優(yōu)先、駐巡結(jié)合、應(yīng)急補(bǔ)充”的水文測(cè)驗(yàn)管理體系。體制機(jī)制是各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展的軟實(shí)力，我國(guó)目前多數(shù)水文部門采用的是省水文局、市水文局、水文勘測(cè)隊(duì)和水文站四級(jí)管理，水文上級(jí)部門管理和地方政府領(lǐng)導(dǎo)之間關(guān)系較模糊，因此也造成水文勘測(cè)隊(duì)在區(qū)域巡測(cè)的過(guò)程中應(yīng)用資源有限，所以需要深入推進(jìn)地方水文管理體制改革，科學(xué)穩(wěn)妥開展事業(yè)單位分類改革，大力推進(jìn)地市水文雙重管理和區(qū)縣水文機(jī)構(gòu)建設(shè)，成立由省流域機(jī)構(gòu)和市政府一級(jí)的巡測(cè)指揮系統(tǒng)，最大程度地發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)加強(qiáng)測(cè)站特性分析，以“巡測(cè)優(yōu)先、駐巡結(jié)合、應(yīng)急補(bǔ)充”的水文測(cè)驗(yàn)管理體系，重新審視整個(gè)水文站網(wǎng)，做好測(cè)站的新建和改造規(guī)劃，建議優(yōu)先做好巡測(cè)站的建設(shè)改造，充分有效利用人力資源。

［1］水利部.水文巡測(cè)規(guī)范（SL195-97）［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，1997.

［2］水利部.水文巡測(cè)規(guī)范（征求意見稿）［J］．中國(guó)水文信息網(wǎng)，2014，（4）.