王超：为水利研究插上信息化翅膀

卫婷婷

王超在黄河刘家峡电站考察

《水经注》中曾记载：“水色清照十丈，分砂砾。蜀人见其澄清，因名清江。”清江，是许多湖北人心中的母亲河，它发源自利川市齐悦山，穿山越峡逶迤东去，洋洋洒洒八百里，宛如一条蓝色飘带，横贯湖北省西南部10多个县市。

但清江之清，清江之美，唯有亲眼见到才能深刻体会。对于中国水利水电科学研究院高级工程师王超来说，他早已不是20多年前那个长在清江边的孩子，但他与水之间的缘分却从未断过。

如今，那个从小在河边长大的孩子，已经成为江河流域水资源管理领域的专家。多年来，王超长期深入工程一线，围绕流域水资源管理方面的关键科学问题与技术难题，开展了多项理论研究与技术攻关，不断探索水利水电的奥秘。

王超介绍，自进入20世纪以来，中国的水利水电事业已从大规模建设阶段逐步过渡到运行管理阶段，以水库建设为例，近年来随着越来越多的大型水利工程陆续建成投运，水库建设的重点已从此前的如何规划、如何建设等问题，逐渐过渡到现在的如何更安全、高效的运行管理问题。“到了我们这个专业真正发挥作用的时候了。”王超感慨道。

阴差阳错的“水之缘”

虽然身在水利水电领域，但王超的研究方向却更偏向信息化，这与他从小就对计算机感兴趣有很大关系。尽管儿时家庭条件有限，但为了支持王超学习，父母在他高中时就为他配备了电脑。能够亲自操作计算机，这与以往仅在书本中接触到相关知识的体验感大不相同，也让王超有了眼前一亮的感觉。因此，高中毕业后他下定决心填报了华中科技大学的计算机专业，但天不遂人愿，王超被阴差阳错调剂到了水利水电工程专业，就这样他一脚迈进了水电领域的大门。一时的失落，并没有阻挡王超在科研道路上前进的脚步，他踏下心来投入到水利水电工程的学习中，并渐渐发现了其中的乐趣。

众所周知，水是人类赖以生存的基本要素，而电力又是社会发展的主要能源，顾名思义，水利水电工程学科就是在水的自然特性研究基础上，以工程措施对水能资源进行调控和利用的一门工程科学。

越对水利水电多一份了解，王超就越多了一份求知欲望，通过本科四年的深入学习，他对水利方面的知识有了更加清晰和全面的认识。2011年毕业后，王超以优异的成绩被保送本校攻读博士学位。

既然选择了水电，就要一直做下去，也要做好。抱着这样的心态，从本科开始王超就一直深耕在水电行业。“幸运的是，我的研究方向与计算机有交集，更偏向于信息化，也让我可以将计算机上的学习热情延续到水电中。”王超表示。

水利信息化和智慧化是未来水利学科的重要发展方向之一，华中科技大学在计算机方向上研究基础雄厚，他所在的水电与数字化工程学院从本科开始就极为重视将水利行业与信息化紧密结合。近年来，王超在导师的指导下，从水资源调度的基础理论入手，一直从事流域水资源管理方面的研究工作，并且在水资源调度与信息化方面取得了多项理论与技术创新成果，形成了自己的研究特色。他所涉及的研究内容不仅从基础理论延伸到水资源调度技术方法，还将成果落地到水资源调度信息系统上，以支撑于工程实际，解决了许多流域水资源管理方面的实际工程问题。

“这是一门极为实用性的学科，能解决很多水利方面的棘手问题。”正如王超所言，一个个项目，一项项实用性成果，都是他多年来科研道路上最好的见证。

用行动践行水利初心

水利科学，是一门涉及自然科学、技术科学和社会科学的综合学科，水利科学的建立与发展，也始终遵循着实践—认识—再实践的基本法则。自从接触到水利科学研究，王超经常需要到现场做调查研究、观测实验，还要通过大量的模型试验，进行理论分析与计算。“这是一个实践性非常强的学科，想要真正解决实际问题就得深入基层，了解实际工程中的各种问题，再用科学的思维和方法做出解答。”从实践中来再到实践中去，多年来王超不断扎根水利工程基层，用坚守诠释着担当，谱写了一曲曲动人的水利劳动者之歌。

据王超介绍，从2012年开始，为了全面提升水资源管理水平，水利部决定开展“国家水资源监控能力建设项目”，计划从量、质等多方面对水资源进行监测和管理，健全监控体系与国家水资源管理系统，提高我国水资源监控能力。

其中，在涉及如何分配河流水的问题上，王超与团队多次展开探讨，分别从水资源调度研究的发展现状和我国水资源调度研究存在的问题入手，对水资源调度技术和一些关键流程进行了分析。综合讨论后，团队决定研发一套全国通用的水资源调度软件平台，希望实现水资源调度执行成果在水利部本级、流域、省三级平台之间的业务协同和信息共享，从而提升河流水资源调度决策能力。“既要做有通用性的设计，又要满足各地的差异化需求，这对我们来说挑战极大。”王超表示。

有挑战才有动力，王超与团队先后走访了黄河流域、长江流域、黑河流域、珠江流域、松辽流域、淮河流域等，对当地的水利工程进行了深入而细致的调研，初步了解了用户的实际需求。随后，经过三个月的“闭关”，团队从监测数据、支撑模型、业务应用等方面综合考虑，提出了一套数据—模型—业务全贯通的水资源调度软件设计方案，率先实现了实时水雨情数据库、水资源五大库与水文、水动力、调度模型以及常规调度、应急调度业务的全链条贯通，并形成了完整的《水资源调度通用软件详细设计方案》。

有了方案，软件研发近在咫尺。当时，王超与团队成员基本没有休息日，他们将所有时间都用来进行软件的开发设计，同时王超没有忘记要将水利研究与信息化技术相结合。他提到，在水资源调度决策支撑上经常面临着数据共享与业务集成等共性难题，为了使其得到解决，王超和其所在的技术团队不仅在数据层面上提出了水资源调度数据库表结构与标识符规范，还从业务层面上提出了水量常规与应急调度的五大标准化业务流程，进而在标准化功能模块的基础上构建了水量调度应用系统。在多达40多次的封闭式研发后，王超终于松了一口气，他们成功研发出了水资源调度通用软件，并通过国家水资源监控能力建设项目办下发到7大流域和32个省级行政单位，实现了向全行业的推广应用。

接下来，团队以汉江流域作为该平台的重点示范区域，成功支撑了南水北调中线的水源地丹江口水库的年、月水量调度业务，从2017年以来一直持续为水利部水资源司编制丹江口水库及南水北调中线的年、月水量调度方案建议，真正做到了从监测数据、模型方法到管理业务的全贯通。

而在近几年，王超同样也没有停下脚步。2019年3月，孩子刚刚出生两个月，他便离开家带队驻扎到福州市城区水系调度指挥中心，组织福州市城区水系科学调度系统的需求调研和软件研发工作，一待就是近一年的时间。

夏季的福州多降雨，而且暴雨频繁，王超经常在半夜收到防暴雨预案启动短信后，便马不停蹄地赶赴指挥大厅，希望能及时掌握第一手资料。分析资料后，他通常连夜就将设计方案赶出来，再传送给软件研发团队，以便争取在下一场暴雨来临之前更新软件的相关功能。就这样，王超一次次追着暴雨跑，也收获了可喜的成果。“只有这样，开发出的软件系统才不会飘在天上，能够实际落地。”

在王超的带领下，团队按照“眼、脑、手”的思路进行设计与研发，分别从基于“眼”的现状情势监测预警，到基于“脑”的未来情势预测预报以及实时的调度决策，再到基于“手”的人员、车辆和工程的实时指挥控制，打造出一套城区水系科学调度指挥平台，初步实现了城区水系调度的智能化。目前，系统已实现业务化运行，累计支撑了70余次四级以上防暴雨预案的科学调度，90余次全国各地技术调研，以及2次福州市防汛大演练。

每年汛期，王超都忙得不可开交，2020年尤为艰难。突如其来的一场新冠肺炎疫情打乱了全国人民的生活和工作节奏，可是洪水不等人，为了保障福州科学调度系统的防汛准备，1月份刚刚离开福州回到家的王超，又于3月份北京境外输入疫情情况最紧张的时候，临危受命赶到福州做防汛准备工作，一直到4月底才返回北京，并圆满完成了系统的备汛工作。

福州防汛现场服务

追寻不灭的科研光点

心在哪里安放，人生之树就会在哪里生根。王超第一次走进华中科技大学校门，第一次接触水利水电专业时，不会想到自己此后的人生都会与水为伴。而他之所以能在水利水电的科研世界里写下人生的华章，是因为他对科学、对水利爱得深沉。

抱着这份对科研的热爱，王超不断追寻水利研究中的光点。在科研项目的支撑下，他结合水利工程实际，相继将多个理论研究成果“落地”。其中，在流域水资源调度问题的数学原理解析上，王超看重方法的运用，为了对其更好地进行分析与理解，他采用变量法与逐步逼近的方法分析推导了影响不同时间尺度调度模型准确度的关键因子，从而成功解析出关键因子扰动下模型时间尺度对调度模型准确度的影响机理；还利用构建的分析水资源调度问题数学特性的两阶段优化模型，推求出两阶段优化问题的单调原理与其存在的条件，从而解析出梯级各水库间水头效益的耦合关系。

而在对如何处理流域水资源综合调度问题上，王超极为看重技术的运用。他提到，在水资源调度上，常规调度与应急调度是其中的两大重点任务，而这两大任务在建模过程中均存在亟待解决的网络概化、支撑模型、驱动数据不匹配等问题。因此王超对症下药，提出了满足多时空尺度建模需求水系统模拟模型构建的技术；提出了满足多时空尺度建模需求的水系模拟模型构建技术与水资源多目标调度技术。如今，他和团队取得的多项技术性成果都已经在西江流域多个水库调度中得到了实际应用。

从一开始接触水利，到将水利研究看作人生重要的一部分，王超一路走来都做了万全准备。“这离不开导师对我的影响。”王超所提到的两位导师分别是中国著名的水文学及水资源学家王浩院士以及他的博士生导师周建中教授。“王浩院士的大家风范、深邃的思维和卓越的成就深深的影响和鼓舞着我，也鞭策着我在科学研究道路上砥砺前行。在他的指导下，我们团队每个成员都能准确把握好研究方向，并促成科研成果的落地。”王超说。而他的博士生导师周建中教授，则带领他叩开了科学研究的大门。“五年博士生涯，周老师带领我们参与了多项国家级项目攻关、重大工程应用项目研究，在他废寝忘食、夜以继日地倾心指导下，让我成功从一名本科毕业生成长为一名具有独立从事科学研究能力的青年科技工作者。”如今谈及此，王超的内心仍充满着深深的感激。

尽管去年一年中有100多天，王超都在当“空中飞人”，到各地进行实地考察调研，但繁重的科研工作并没有让他感到丝毫疲惫，收获更多的是满足和充实。在他看来，能够探索水利奥秘，利用信息化为其插上翅膀，是他做的最有意义的事。