老挝水文水资源信息化顶层设计探研

张国学 王巧丽 史东华 冯能操

摘 要：通过分析目前老挝水文测验和水文站网现状，在老挝国家水资源信息数据中心示范建设的基础上，开展老挝水文水资源信息化顶层设计。从站网规划、数据采集层、数据汇聚层、业务应用层等方面进行设计和实施，可逐步改善水文基础设施和管理能力薄弱等状况，实现水情报汛和水文资料收集的自动化，提升老挝水文监测的自动化水平，为老挝水文水资源信息化建设提供技术支撑。

关键词：水文水资源;信息化;数据汇集;顶层设计;老挝

中图法分类号：TV213.4-3;P33-39                      文献标志码：A

老挝是中南半岛北部东南亚唯一的内陆国，在地理上有突出的自然优势和条件。北临中国，南接柬埔寨，西北接缅甸，西南隔湄公河与泰国相望，东接越南。老挝全国总人口约为600万，全国约有332.5km3的总可用地表水资源，折合年人均可用水量为55 000m3。相比于亚洲其他国家，老挝的人均水供给量是最高的。但是，该国可用水供给中，只有极小的比例得到了开发，大型水库的总库容为70亿m3，只占该国年地表水供给的2.8%。水资源是该国发展水电的基础资源，也是该国的重要发展机遇，对诸如灌溉和渔业等行业来说至关重要，也与旅游业、工业、运输业等密切相关。因此，需要清楚地了解该国的水资源情况、在国家发展中的重要位置、各行业对水资源的潜在竞争性需求以及水资源管理的其他重要作用。

目前老挝国家水文水资源信息化建设尚处于起步阶段，受经费、技术、人力资源等方面的制约发展缓慢，信息化软、硬件主要依靠友好国家援助，自主建设及运行维护能力有限。老挝已建水文自动测报系统主要有湄公河委员会建设的水情自动测报系统、老挝境内水电开发企业自筹资金建设的施工期水情自动测报系统、老挝国家水资源信息数据中心示范建设项目等。除上述信息化系统外，老挝境内还有部分人工监测设施，如日本政府援建的气象水文监测设施，水文情报通过人工观测、记录、邮递或电话报送的方式报送给上级主管部门。

老挝现有水文自动测报系统存在如下3个主要问题：

（1）建设标准不统一。老挝境内的水文自动测报系统，主要以外国援助为主，建设单位以其本国的技术标准甚至是企业标准进行建设，系统间建设标准不统一主要表现在：计量器具標准不统一，如雨量承雨口口径各不相同;高程基面不统一，如部分站点采用的是假定高程;度量单位不统一，如有的采用英制单位，有的采用公制单位;数据格式不统一，如自动传输的数据与人工数据不一致，各类水文数据没有形成统一的数据库格式标准等。

（2）信息共享性差。目前已经建成的水文自动测报系统都是在特定背景下建设的，建设目的是为了满足特定的需要，这些系统不相互兼容，老挝目前没有对这些监测信息进行收集整合，尚处于“信息孤岛”的状态。

（3）信息发布机制尚不健全。目前老挝国家水资源信息数据中心示范建设项目水情信息可以自动汇集到气象水文司为老挝国家防汛减灾决策提供数据支撑，但是监测成果发布机制尚不健全，缺乏便捷的信息发布渠道和稳定可靠的信息通道，紧急情况下，受洪灾影响区域难以第一时间获悉预报预警信息。

鉴于以上问题，在老挝国家水资源信息数据中心的基础上，通过对水资源监测信息的收集及基础数据高效、合理的整合，可以提高水资源开发利用水平，实现水资源统一配置和调度管理，提高水资源管理与公共服务水平。由此可见，开展水文信息化建设势在必行。

1  水文监测站网与水文测验现状

1.1  监测站网

截至2016年9月，老挝全国共有各类水文气象站点299个，其中水位站123个、雨量站117个、流量站59个，各类站点空间分布见图1。目前主要开展了流量、水位、悬移质泥沙、降雨、蒸发等项目的观测。

1.2  水位观测

水位观测采用人工观测和自动观测。大部分采用人工观测方式，人工一般每日观测水位2次，观测时间分别为7时和19时，采用委托当地居民进行观测的方式，将观测数据通过电话和邮寄等方式报送给各省水资源厅，故水文数据无法实时传输到气象水文司。水位自动观测设备多为日本援助的压力式水位计，自记数据通过当地通信网络自动传输至水资源部数据中心。

1.3  流量测验

据了解，老挝全国59个水文站中有53个处于运行状态，其余6个站因经费、设备、水毁等原因停止运行。53个正在运行的流量站中，7个站点为老挝与泰国共同观测，其余46个为老挝独立观测。

流量测验设备为流速仪和ADCP。绝大多数水文站采用流速仪测流，仅在琅勃拉邦测区有一台ADCP。老挝流量测验采用巡测模式，全国按照地域分布划分为5个测区（琅勃拉邦、万象、他曲、沙湾拿吉和巴色），每个测区配备1套流量测验设备用于巡测。通常情况下，流量测验频次为4次/月，在汛期或发生大洪水时适当增加测验次数。流量测验自动化水平很低，费时费力。

1.4  泥沙测验

老挝全国共有14处水文站开展泥沙测验，全年的测验次数从13次至35次不等。在测流的同时开展泥沙的取样，采样器主要有US D-49、US P-46和P-61等类型，沙样采集完成后送到位于万象的泥沙分析实验室进行统一分析。

2  设计思路和实施原则

2.1  设计思路

老挝国家水文信息化建设项目的总体目标是通过采用先进、可靠、实用的水文自动监测技术，逐步实现全国水文信息采集、传输、接收、处理和信息发布的自动化，提升老挝水文水资源的监测能力和技术水平，通过收集并积累各流域内水文水资源等资料，为国家水资源合理配置、防洪抗旱提供决策支持与技术保障。

为了达到老挝国家水文信息化建设总体目标，老挝国家水文信息化建设顶层设计（顶层设计思路如图2）需要统筹考虑以下5种要素：

在老挝国家水资源信息数据中心项目的基础上，选择有条件的水文站网进行自动监测建设，基本实现水文数据的自动采集、传输和接收处理入库，對其他部分站网进行基础设施改造，通过人工观读和操作实现数据的上传与自动入库;②通过整合现有各类已建的水文自动测报系统，实现各部门、行业之间的信息共享，对已经整合的水文自动测报系统和人工监测站，要求相关信息向社会公众统一发布;③增设老挝南部和中北部2个数据接收分中心，与现有的老挝国家水资源信息数据中心组成一个国家与地方协同维护管理的水文信息服务系统;④在老挝国家水文水资源监测站网基础上，选取重要站点进行水文水资源自动监测站建设，包括50个雨量站、15个水位站、5个流量站以及2个信息分中心;⑤对老挝其余水文水资源基本站的报汛方式进行升级改造，通过语音、移动APP等方式基本实现水文数据的自动接收与入库。

2.2  实施原则

（1）总体规划，分步实施。根据老挝国内水资源现状调查与资料分析，结合老挝对水文、水资源以及用水监测的发展需求，采用分清轻重缓急、重点优先的实施原则，先期对重点流域和区域的水文站网开展实施规划，对纳入规划范围的站点，根据经费条件分步分期实施，最终实现全国水文水资源信息采集、传输和接收处理的全面自动化。

（2）经济实用，稳定可靠，先进开放。设备配置与功能应满足系统及各类站点的实际需求;选用的设备应保证能在恶劣的工作环境下稳定可靠地运行;在经济合理的前提下，尽量选用世界上先进成熟的技术和设备，并为今后系统功能的扩展预留接口。

（3）因地制宜。结合老挝经济社会条件，规划适合当地情形的水文监测和自动测报系统。水文站站址选择，除满足工作需要外，还应兼顾交通、生活、管理便利;观测方案确定及观测设施的配备均以满足基本功能为前提;自动测报系统设备的选择应满足本地区的暴雨特点、地形地质条件和通信条件。

（4）严格遵循相关规程规范。以中国国内现行水文气象监测、通信系统组网、软件开发、数据库构建等方面的规程规范为依据，优选符合国家标准的型材和通用件，做好施工质量控制和系统运行的维护管理工作。

3  站网规划和总体技术框架发展研究

3.1  站网规划

根据老挝的实际情况，水资源监测站网规划主要包括水文站点及雨量站点两类。水文站网规划方面，大江大河、重要支流的重要河段、重要城市附近，应根据需要布设站点，省界、出入国境处应设站;雨量站网规划方面，降水量站应结合水文、气象要求，在一定范围和不同高程上合理布设。

各类监测站网的规划还应满足水资源管理和防汛抗旱等对水文资料时效性的需要，考虑通信、交通、生活等因素，以利于通信组网和站点维护与管理。为保持水文资料的连续性，秉承经济合理的原则，尽量利用已有各类监测断面和站点。

老挝现有各类站点布局基本合理，主要干支流均有站点控制。本次规划中未设立新增站点，主要在现有站点中按照规划原则和项目目标进行优选。

3.2  技术框架和信息流程

老挝国家水资源信息数据中心系统规划由1个中心站和51个自动监测站组成（包括17个水文站、34个雨量站，在17个水文站中，有10个站点为湄公河干流控制站，7个为支流控制站）。监测站通过以北斗卫星为主信道、GPRS/4G为备用信道的双信道通信方式，将自动采集的水雨情信息传送到中心站的数据应用系统。中心站将接收的水雨情信息处理后存入水资源数据库，供水资源信息查询调用，中心站可对系统监测站进行监控。中心站包括数据应用系统、计算机网络系统、数据库系统以及视频会商系统。

老挝国家水资源信息数据中心总体结构如图3所示。自下而上划分为3层，分别为数据采集层、数据汇聚层和业务应用层。

数据采集层主要由水文水资源监测站组成，包括自动站和人工监测站，完成雨量、水位、流量、泥沙、水质等水文要素数据采集。

数据汇聚层接收数据采集层上报的水文数据，进行必要的处理后录入数据库，实现各类数据分类存储与管理。数据汇聚层以建成的老挝国家水资源信息数据中心站为基础，并根据信息系统建设与应用服务的需要，适当进行硬件设备扩容和软件加载。

业务应用层完成水文数据的检索、发布，为老挝国家防灾减灾提供决策支持，为老挝水资源调度配置和境内的水电开发提供基础数据，实现水资源的高效管理。因此应用层主要服务老挝国家和各级别水资源行政管理机构、防灾减灾指挥决策机构、水资源开发利用机构等。

4  老挝国家水文水资源信息化建设实施研究

4.1  数据采集层建设

数据采集层建设内容主要包括新建自动监测站、人工观测站数据手动录入上传、已建水情自动测报系统网络接入与信息共享等。

（1）自动监测站建设方案。按照已经建成的老挝国家水资源信息中心示范项目的技术标准和要求，新建自动监测站，站点可依据规划的站网来合理选择。雨量站可实现自动采集、固态存贮、自动传输，雨量传感器采用0.5mm精度的翻斗式雨量计;水位站可实现自动采集、固态存贮、自动传输，水位传感器根据各水文站、水位站的水位观测条件拟选用气泡压力式水位计;流量站采用自动在线监测方式，选择在重要河段代表性强的断面安装流量在线监测设备，根据河流断面特性和水流条件等因素，合理选择监测方式并配备视频监控设备。各类自动监测站采用有人（委托）看管、无人值守模式进行建设。其中雨量站用钢结构一体化仪器柜安装方式，水位站站房可采用砖混结构的仪器房。配套基建设施建设包括水位观测设施、避雷设施以及设备安装设施等。

（2）人工观测站方案。老挝水文监测站网主要靠人工观测记录，虽然部分站点有配套信息报送设施，但是手段落后，资料的时效性与完整性差。因此，除将有条件的观测站升级为自动监测外，需要对其余观测站现有观测设施进行改造，并在具备通信条件的观测站配备移动终端设备和报送软件，实现人工观读后数据上传自动入库的功能。

（3）已建系统数据接入与信息共享方案。目前中国水电顾问集团在老挝南乌河已建有60余个自动站的水情自动测报系统，湄公河委员会也建有多个类似的自动监测站的水情自动测报系统，系统建设标准、数据传输方式、数据格式不一致，数据为各自拥有。在协调一致的基础上，通过配置相应的软硬件设备，构建老挝国家水资源信息数据中心与中国水电顾问集团南乌河水情自动测报系统中心站、湄公河委員会水情自动测报系统中心站之间的通信链路，组建虚拟网络并在数据中心进行数据整合，实现数据资源的共享。

4.2  数据汇聚层建设

目前已经建成的老挝国家水资源信息数据中心是后续拟建的水资源信息系统的中枢，主要由数据接收处理系统、计算机网络系统、数据库系统和应用服务系统组成。数据接收处理系统负责完成自动监测站的数据实时接收、处理与入库;计算机网络系统负责为系统数据接收处理、分析计算和查询等数据应用提供硬软件平台;数据库系统包括水文水资源实时数据库、标准数据库以及成果数据库等;应用服务系统负责完成数据的分析、查询、系统管理、预报服务、成果展示等功能。具体功能如下：

（1）数据汇集与整合。完成数据采集层各监测站信息的实时接收、处理并分类写入数据库;接收并处理中国水电顾问集团在南乌河流域建设的水情自动测报系统传送的水情信息以及湄公河委员会已建水情自动测报系统传送的水情信息;接收并处理各人工监测站点上传的水情信息;完成历史数据的人工录入;实现与其它部门之间的数据交换。

（2）分中心建设。老挝国土南北狭长，从最北端到最南端公路里程1500余公里，交通不便。为了提高系统运行保障能力，节约运行维护成本，在老挝北部琅博拉邦和南部巴色2个省气象水文厅设立数据分中心。数据汇集到万象国家数据中心后，按所属关系自动分发给2个数据分中心，由数据分中心完成接收处理入库。数据分中心主要完成所属自动监测站的运行维护与管理等工作，分中心建设按其功能和作用进行硬件及软件配置。

（3）视频会商系统建设。视频会商系统由大屏显示系统、发言系统、会议扩音系统、视频会议系统、集中控制系统和信号处理系统组成，主要实现万象数据中心、2个数据分中心以及资源环境部等部门之间的视频会商。建设内容包括通信链路与会商设备配置。

4.3  业务应用层建设

业务应用层负责按照老挝的实际需求和本规划目标配置相应的应用软件系统，主要包括数据接收处理系统、系统运行维护管理平台、数据交换与共享平台、预警与发布平台以及流域洪水预报系统等。

5  结语

以老挝国家水资源信息数据中心示范建设项目为基础，以老挝国家水文信息化资源整合共享顶层设计方案为依据，通过项目的实施和完善，可有效提升老挝水文水资源信息数据接收、处理与信息交换共享能力以及水文信息化水平，为老挝开展防洪减灾、水资源利用与管理、公共资源服务等工作提供强大的技术保障和能力支撑。

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Research on Top-level Design of Integration and Sharing of Hydrological and Water Resources Information Resources in Laos

Zhang Guoxue Wang Qiaoli Shi Donghua Feng Nengcao

（Hydrological Bureau，Changjiang Water Resources Commission，

Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China）

Abstract：On the basis of the Lao National Water Resources Information Data Center，carry out the construction of hydrology and water resources information technology，effectively change the data collection and transmission methods of Lao hydrology stations，improve the ability of receiving and processing hydrology information data，and gradually improve the weak hydrology infrastructure and management capabilities.By collecting water resources monitoring information and integrating basic data efficiently and reasonably，the level of water resources development and utilization can be improved，the unified allocation and dispatch management of water resources can be achieved，the level of water resources management and public service can be improved，and the automation of water information flood and hydrological data collection can be realized.The Lao National Hydrology and Water Resources Information System makes full use of computer network interconnection to achieve systematic information exchange and share information resources across watersheds，across watersheds and across regions.

Keywords：hydrology and water resources;informatization data Collection;top-level design;the Lao National

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