水文巡测工作的创新探讨

李太星

（长江工程职业技术学院，湖北 武汉430212）

1 水文巡测现状及工作创新思路

我国江河湖泊众多，河流总长达43万km。流域面积在100km2以上的河流约有5万多条；1000km2以上的有1580条；超过10000km2的大江河有79条。长度在1000km以上的河流有20多条。全国的防汛抗旱、水资源利用和管理的任务繁重，而水文勘测，截止2013年底全国水文部门共有各类水文测站86554处，其中水文站4011处、水位站9330处、雨量站43028处、蒸发站14处、墒情站1912处、水质站11795处、地下水监测站16407处、实验站57处。水文部门共有从业人员69879人。相比十一五期间，水文测站数量成倍增加，但水文从业人员并未有大幅增加，而相应的水文资料的质量和数量有明显增加，要解决这个问题，必然要求在水文勘测的技术、设备和管理等方面有彻底的改革创新。

水文巡测作为传统水文勘测方式——驻站测验的创新升级模式，在保证水文资料测验精度的前提下，极大地提高了工作效率，是目前和今后一段时期我国水文行业的发展方向。我国自20世纪80年代初开始进行水文巡测，一是在部分地区试行站队结合的水文巡测管理模式，二是进行水文自动测报系统建设试点。1997年出台了《水文巡测规范》SLl95-97标准，大力实行水文巡测，但截至现在，各流域机构和省水文机构在水文巡测水平方面仍是参差不齐，水文巡测仍未得到普遍推广。

根据我国水文巡测现状，巡测工作创新的基本思路是：以服务水利事业和公众社会需求为目标，以新的巡测规范为依据，积极开展新仪器、新技术的研发和推广，开发建设若干巡测管理和巡测数据处理软件，联合高校、科研机构深入开展巡测水情规律和公式的研究，优化巡测资料的整编方法，推进水文事业单位的测验工作的机制和体制改革。

2 结合流域实际规划新的巡测方案

水利部于2014年3月发布了《水文巡测规范（征求意见稿）》，对比此次的规范和1997年出台《水文巡测规范》SLl95-97标准，主要发生了以下变化：①新规范的编制按国家标准和我国工程建设编写标准进行整体格式调整，②删减或修改一些传统方法或术语，例如取消“水文调查”用法，③调整完善水文巡测范围，例如增加降水量、蒸发量巡测部分，④增加新的巡测方法、仪器、术语和操作规范，例如新增的辐射式巡测、次第式巡测方法，新增ADCP、电波流速仪法测流，新增自动测沙仪器，新增巡测方案编写规范等，⑤根据实际需求修订相关误差指标，例如在保证资料精度前提下，为加大水文巡测的使用范围，适当增大了单一法定线误差限、单值化定线误差限、根据其它水利因素定线误差限、悬移质定线误差限，并且规定非国家基本水文站精度控制指标可降一类采用；降至三类精度的国家基本水文站以下者，其允许误差指标可增大2%～4%，或由其主管部门自行设定。

可以明显看出，在当前水文自动化观测仪器和方法比较成熟的条件下，水文巡测必然向快速化、大范围和常态化转变，规范征求意见稿中的主要改动也都是主动适应这一变化趋势的体现，因此，水文勘测部门需主动参与到规范的研讨和定稿中，熟悉各种巡测方法和误差指标，根据本单位的水情现状、仪器设备现状、经济发展水平等，及早开展新的巡测方案规划和论证，做好对应的机构调整、区域规划、人力和技术设备等的准备部署。

3 开发和使用水文巡测应用软件

做好和水文信息化平台的对接，当前勘测队一级的水文机构所辖的水文巡测站数目相对驻测站较少，同时，水文巡测方案制定前分析论证的因素较多，因此目前还未有开发水文巡测应用软件。在整个巡测工作中，从初始的巡测条件要求控制、巡测测次布置，到水文巡测方案制定中巡测时机分析、巡测方法及路线的选择，需要考虑分析的要素众多，仅靠水文站中技术质量负责人组织力量编制方案，一是所耗人力资源大，二是所需工作时间长，三是方案精度和全面性很难达到最优，四是上级主管部门评审耗时，且难以发现深层次问题。现在全国水文行业正在推进信息化建设，要解决巡测工作中所遇到的系列问题，首先应尽量考虑采用信息化手段加以解决。具体到水文巡测方案的编制，可研究开发水文巡测方案编制软件，初期开发可着重开发四个模块，软件结构框架图如图1所示。

图1 水文巡测方案编制软件结构图

在巡测条件判别模块中，可建立2层子系统，第一层是流量、泥沙、降水量、蒸发量判别模块，第二层是年际、年内和特殊时段判别模块。测站水文条件通过巡测条件判别模块，即可进入巡测测次布置模块，此模块同上一模块，分2层子系统，名称亦同上一模块。

第三模块根据第二模块输出的测次布置方案，实时对接水情数据中心和水情预报系统，基于内设条件进行分析判别，提前若干天以及数小时进行不同级别的巡测预警，提前的时间越短，预警级别就越高，准确率也越高，实际测验效果也能最好。

在人工接受巡测预警结果后，结果自动存入第四模块——巡测方法及路线模块。模块根据前期人工输入并实时更新的巡测站区域交通图，中心站的巡测设备、交通工具、技术人员情况，单次测流方法总类和测流精度，水情特征时间，巡测技术要求规范，及各种设备、工具、人力等资源的成本等资料，建立多目标决策模型，根据最优化算法，得到最佳的巡测方法、路线及资源调配方式。其核心的目标函数为：

其中：Ci为第i种测验精度下的巡测总成本；Cp为巡测人力成本；Cd为巡测设备成本；Ca为巡测管理成本。

4 研究水文勘测理论及仪器设备

整合行业科研力量，深入开展水文勘测理论研究。现阶段的水文巡测工作有若干重要理论核心：水位流量关系落差综合改正的单值化理论、悬移质泥沙输沙率与部分流量历史权重关系的“异步测沙”理论和水利因素与流量或流量系数的单值化理论等，这些理论直接促进了现代水文巡测技术的发展，要进一步提高水文巡测的技术水平和推广范围，需要联合各水利高校和科研机构，在充分发掘历史水情数据的规律前提下，深入开展水文勘测理论研究，争取在上述核心理论以及巡测资料整编方法等方面取得推广性的研究成果。

同时要积极研发和引进在线监测的先进仪器设备，推动仪器向智能化和小型化发展。随着社会的发展和科学技术的进步，具有自动化程度高、操作方便、测验效率高的先进仪器、技术将不断地应用到水文巡测工作中，特别是具有实时测验的在线监测仪器、测验数据具有自动存贮、远传功能的仪器设备将得到广泛应用。同时为方便操作，便于上手，巡测仪器也将逐步向智能化和小型化发展。当前在巡测工作中采用的新型仪器，例如走航式ADCP、电波测流仪、lisst激光粒度分析仪等仪器就是近年来研发应用、测验效果较好的巡测仪器。

5 完善水文巡测管理机制体制

建立“巡测优先、驻巡结合、应急补充”的水文测验管理体系。体制机制是各项事业发展的软实力，我国目前多数水文部门采用的是省水文局、市水文局、水文勘测队和水文站四级管理，水文上级部门管理和地方政府领导之间关系较模糊，因此也造成水文勘测队在区域巡测的过程中应用资源有限，所以需要深入推进地方水文管理体制改革，科学稳妥开展事业单位分类改革，大力推进地市水文双重管理和区县水文机构建设，成立由省流域机构和市政府一级的巡测指挥系统，最大程度地发挥资源优势。

同时加强测站特性分析，以“巡测优先、驻巡结合、应急补充”的水文测验管理体系，重新审视整个水文站网，做好测站的新建和改造规划，建议优先做好巡测站的建设改造，充分有效利用人力资源。

［1］水利部.水文巡测规范（SL195-97）［M］.北京：中国水利水电出版社，1997.

［2］水利部.水文巡测规范（征求意见稿）［J］．中国水文信息网，2014，（4）.