从水文数字到数字水文

从水文数字到数字水文

□王立存

千百年来，水文学所研究的成果包含了一组组的数据：水位、流量、含沙量、降雨量……这些数字是水文人做出的重要贡献，是水利事业发展的基础数据。多年来水文收集了大量的数据，为后代积累了宝贵的财富。水文人将其看成是自己的生命，甚至是重于生命。

1.当今水文现状

随着社会经济的发展，水文站网得到了极大扩展，水文工作量也急剧增加，但是，水文自身发展相对滞后，与社会需求不相适应。以我省邢台为例，进行简要说明。

邢台市位于河北省中南部，太行山脉南段东麓，华北平原中部，晋冀鲁3省之中。北纬36°45′～37°48′，东经113°45′与115°50′之间。区域东西长约185km，南北宽约80km，其状略呈马鞍形，面积12456km2。地势西高东低，西部为中低山和丘陵区，东部为平原区。共有国家基本水文站10处，基本雨量站91处，基本水位站3处，地下水位观测站138处，国家地下水监测工程122处，地表水质监测站23处，地下水质监测站42处，排污口4处，土壤墒情监测站24处。按照测区任务书辅助雨量站16处，水位站6处，水量辅助站16处，中小河流水文站12处，水位站9处，雨量站58处，山洪灾害站159处。

目前，10个基本站均为驻测，基本雨量站、墒情站、水位站为委托。山洪灾害站为政府购买服务方式，经过近一年的运行，有一半的雨量站没有资料或资料不完整；中小河建设完工后，无人驻守，另有11个巡测防汛断面，大水时，其测验任务极其繁重。邢台市下辖17县市,邢台水文局现有在职职工仅87人，县域水文机构却几乎为零，不能满足地方经济发展需要。

2.数字水文应运而生

在社会对水文的需求和水文发展滞后矛盾之时，人类进入了以计算机技术和数字化为主要特征的信息时代。信息化与现代化进程给水文科学的发展带来了新的希望。比如，国内外学者在数字高程模型(DEM)平台研究上取得了初步成果，包括:自动提取流域地形地貌特征、自动生成流域和水系、给出下垫面特性和降雨的空间分布的定量描述、揭示水文的规律和机理、构建具有物理基础的完全分布式水文模型等。随着各种测验设备自动化程度的提高，水文要素的采集、报送、处理和服务等方面有了根本性变革，水文学主动或被动地走上了数字化之路，数字水文亦应运而生。

数字水文就是将传统的站点监测数据与数字地球中各种源数据经过同化系统的加工处理，产生覆盖流域或区域空间的、数字化的、多重空间和时间尺度的、多种要素的、有价值的数据产品。与传统水文模型相比，数字水文模型在产流单元的空间划分、建模的技术手段、模型的输入、模型的输出等方面的优势。与传统水文相比，数字水文在空间、要素、尺度上有大幅度的拓宽。数字水文是水文基础科学和应用技术的深层次结合，是地球空间多源水文数据的数字整合。它将会在防汛抗旱减灾、水资源管理、水环境保护和社会经济建设等方面发挥更加重要的作用。

3.我省水文发展浅析

随着时代的变迁，我省的水文也有了长足的进步，但是在监测方式、大数据建设、水文信息服务方面还有很大差距。我们要抓好信息化建设、“互联网+”、人工智能等机遇，利用先进的科学技术，扎实推进水文数字到数字水文的转变，充分释放水文的活力，提升水文服务社会的能力和水平。如何利用这些数据为社会、为人民提供更好的更多的优质服务，是走大水文之路的目标和要求。

3.1 在水文监测方式上下功夫

积极落实、努力推进水利部提出水文监测方式改革试点任务，尽可能多地选用自动化设备，运用人工智能技术。一是可以提高水文数据的数字化、信息化水平，及时把水文数据入库，形成水文大数据，建立可靠、全面的水文数据模型，为防汛抗旱减灾提供更及时、准确的支撑作用。二是可以把一线技术人员从繁重的体力劳动中解放出来，更多地投入到水文数据的分析、研究、利用中去。

3.2 在水文大数据建设上下功夫

当今，大数据正在渗透到社会每个角落，无时无刻地影响着社会的每个个体、行业。水文也不例外，水文大数据不仅包括水文的各项数据，还要有影响水文数据的相关内容，甚至包括一线技术人员的性格、年龄等内容，还要有水文变化影响社会、自然界的相关内容，包括作物的生长、气候的变化等，要建立相关关系。这样，水文才能够指导人们的生产生活，才能够全面服务经济社会发展。

3.3 在建设数字水文信息系统上下功夫

必须充分利用数字技术对传统水文进行全面改革，将站点监测的水文数据与数字地球中的有关数据，进行同化整合，产生多重尺度（时间和空间）的、覆盖整个空间（流域或区域）的，多种要素、数字化的水文数据产品，打造数字水文信息系统，更加深入了解水在自然界的变化趋势，让水文更深入地指导人们的生产、生活。□

2017-04-05

王立存，男，汉族，河北省水文水资源勘测局，工程师。