宁夏水文现代化建设实践与规划服务黄河流域先行区建设

马 云

（宁夏回族自治区水文水资源监测预警中心,宁夏 银川 750011 ）

水文是国民经济和社会发展的基础性公共事业,为水利和经济社会发展提供基础支撑。水文监测信息和预测预报成果是防汛抗旱指挥决策、水工程优化调度和群众防洪避险等不可替代的科学依据,在保护人民生命财产安全、充分发挥水工程效益、保障经济社会可持续发展等方面具有不可替代的作用[1]。黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,也是宁夏实现转型升级、走高质量发展道路的重大机遇[2]。目前,针对宁夏水文现代化现状建设成效及规划发展探索的研究相对较少。本文在回顾总结宁夏水文现代化建设实践和经验的基础上,立足宁夏水利工作及区域经济社会发展对水文工作需求,旨在做好水文现代化建设规划,更好地为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。

1 水文发展现状

1.1 水文监测能力现状

截至2020 年底,宁夏现有各类水文站点1858 处,其中水文站174 处（基本水文站39 处、专用水文站135处）、水位站151处（基本水位站8处,专用水位站143处）、雨量站927处（基本雨量站179处、专用雨量站748处）、蒸发站21处（非独立站）、墒情站57处、地下水监测井321 眼、水质监测断面116 处、定点洪水调查断面46 处、黄河视频站45 处。宁夏水文站网经过60 多年的建设发展,布局基本合理,功能较为完备,能够基本控制主要水系及重点监测区域水文要素和特征规律,基本建成与区域防洪减灾、水资源管理和经济社会发展相适应的水文站网体系。

1.2 水文信息服务能力现状

1.2.1 在水文数据传输和管理方面

宁夏水文传输网络已经基本形成了水文中心～水利厅～水利部的骨干网,水文中心～各分局～水文站传输专线,遥测终端～水文站～水文分局的无线传输网络组成的数据传输网络。

1.2.2 在数据存储和系统部署方面

以宁夏政务云平台为基础,配合水文中心专用服务器,基本实现了数据的统一存储、管理和维护。建成了以水文基础业务为需求的宁夏水文综合业务平台、宁夏水情综合业务系统和宁夏水质监测评价管理系统等,积极服务区域水旱灾害、水质监测评价和水资源管理。

2 水文现代化建设成效

2.1 砥砺前行,基础设施建设取得跨越式发展

近年来,宁夏水文充分依托中小河流、大江大河等建设项目,积极推进水文站“巡测为主、驻巡结合”监测新模式,力促测报方式改革,形成了“自动监测数据为主,人工监测校核为辅”监测新机制,并多方争取资金加大流量在线监测和信息化建设力度,从水文监测前端感知自动采集、中端数据云集成、末端智能分析应用三个层面,大力推进新技术新设备应用。

2.2 前端感知采集迈向自动化

（1）自动监测设备广泛应用。水位、地下水监测井水位、雨量监测均实现了100%自动监测,土壤墒情、流量、水质自动监测稳步推进。二是灌区引黄水量实现在线监测。2020 年在引黄灌区17 条干渠取水口通过架设钢桁架或者索道建成15 处RG-30 定点雷达自动在线监测系统和2 处ADCP自动在线监测系统,建成大型混凝土标准化断面2 处,实现宁夏86.9%的黄河水取水量在线监测。三是积极探索山洪沟道流量在线监测。2020 年有效利用2019 年水利部河湖长制奖励宁夏资金及相关科研项目经费,分别在清水河把口站泉眼山水文站、贺兰山重点防洪区大武口、汝箕沟水文站建成RG-30 定点雷达自动在线监测系统3 处,在贺兰山重点防洪区苏峪口水文站建设定点雷达、侧扫雷达、视频测流等多种流量在线监测系统,并试点建设自动蒸发站1 处,称重式雨量站4 处,丰富监测方式,填补蒸发、降雪在线监测空白；在15 处重要水体断面建成7 参数水质在线监测系统,探索水质在线监测。四是黄河凌情实现远程可视化监测。黄河宁夏段共建成45 处视频站,平均8.8 km建设1 处,形成了以“自动监测为主,外业巡测为辅”的测报方式,结束了几十年起早摸黑凌情纯人工跑点测报模式。

（2）中端数据实现云集成。一是监测数据网络传输全覆盖。我中心与各分局、水文站连通了20 M光纤电路,建成了各遥测站点数据传输无线专网,为贺兰山东麓重点防汛区雨量站构建了北斗卫星和GPRS双信道传输通道。二是传输数据中端实现云集成。基于宁夏水利云建成遥测数据统一接收平台,实现了雨情等12 类要素的接收处理、存储交换、业务应用一体化,最大程度实现了资源整合和信息共享。

（3）末端分析应用趋于智能化。一是水文测验整编平台深入研发。对水位流量关系曲线网络定线、资料审查OA等功能进行了补充完善,真正实现了监测数据互联网云平台录入、存储、计算、分析处理、合理性检查和整编数据源形成的全流程信息化。二是建设自动在线测控与数据共享平台。将不同厂商、不同技术、不同类型的流量在线监测系统统一纳入平台管理,实现仪器设备工况、系统运行情况实时监控、监测数据不同用户实时共享。三是水情综合业务系统优化提升。升级集成了气象信息等业务应用子系统,依托中国洪水预报系统建立了全区69 条中小河流的洪水预报方案。四是开发完成水质监测评价管理系统及手机端APP。实现水质采样业务流程、采集信息报送、采样轨迹监控、实验室内控、水质监测数据汇审入库、水质动态评价、仪器设备等的信息化、科学化管理。

3 存在的主要问题

近年来,宁夏水文虽然取得了长足发展,但对照新时代新要求,水文现代化建设发展仍不均衡不充分,现代化程度仍然不高,服务支撑能力依然有限。

3.1 水文站网体系短板

洪水灾害防御方面,贺兰山东麓等重点防洪区域雨量、水位站密度仍不足,不能完全及时研判区域水雨情演变趋势；尚未开展城市水文监测,不能满足城市洪涝灾害监测的需要。旱情监测方面,土壤墒情站密度不足,监测手段不能有效支撑田间土壤墒情监测和预报分析。水生态监测方面,目前仅开展生态流量监测,水生态监测不能完全适应新时代监测需求。

3.2 水文监测能力短板

水资源监测能力方面,流量在线监测率低。基本水文站基础设施建设标准低,95%的基本水文站未建设标准化测验断面,流量在线监测率仅为38.5%,亟需提档升级建设；专用水文站均未建设标准化测验断面,流量在线监测率仅为3.7%,且大多数入黄排水沟水文站易受黄河回水顶托和水草影响；泥沙、蒸发及降雪自动监测,尚处于试点探索阶段。水旱灾害监测能力方面,水文巡测及应急监测能力低,机动巡测能力不足,洪水预报精度不高。水环境监测能力方面,水质在线监测率不高,仅为11.0%。

3.3 水文信息服务能力短板

水文数据中心建设方面,数据的互联互通、共享交换、开放服务水平较低。水文综合业务服务能力方面,系统功能需进一步完善升级,水资源实时监测和动态评价能力有待提升。水文公众服务能力方面,公众服务内容和形式,与社会经济和人民生产生活需要仍存在一定差距。

4 紧跟需求规划有序推进

水文事业发展规划要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,以推进水文现代化建设为抓手,为完善站网布局,提升监测能力,强化水利支撑服务提供更加精准的技术支撑。

4.1 规划原则

遵循“理念现代、技术先进,夯实基础、需求引领,实事求是、因地制宜,安全实用、先进可靠,统筹兼顾、突出重点,面向社会、服务为本”原则。

4.2 规划目标

经济社会的不断发展和科学技术的持续进步,不同的时代和阶段,赋予了水文现代化不同的内涵。至2025 年,宁夏水文主要围绕监测网络立体化、监测设备自动化、监测数据资源化、业务应用智能化、核心技术国产化、行业服务专业化、公众服务多样化、设备运维社会化8 个方面,规划建立与时代发展同步的现代化水文业务体系。

4.3 主要措施

创新思路,在深入服务宁夏“智慧水利”建设和“互联网+水利”行动的基础上,力争为“四水同治”提供更加优质服务。

（1）水文监测体系建设。优化水文站网布局,加密建设贺兰山东麓重点防洪区雨量、水位站,实现全区中小型水库雨量、水位自动监测；依托现有5 处水文（位）站探索开展水生态监测,填补银川市城市水文监测空白。重点实现39 处国家基本水文站全面提档升级,实现135 处专用水文站流量在线监测,实现全区地表水一级取水口流量在线监测,规模以上取水井监测计量。强化水文巡测应急监测能力,提升水环境、地下水水位和土壤墒情监测能力,深入提升水文现代化监测水平。

（2）水文信息服务建设。至2025 年,以空天地全要素水文站网组成的水文物联感知层,以宁夏政务云（水利云）为基础设施的基础设施层,构建以水文监测设备、监测数据和运维管控为服务的水文物联中心；通过与自治区水利大数据中心的数据共享交换,汇集水利行业各部门及相关其他部门相关数据,构建宁夏水文数据服务平台；基本实现涵盖旱情监测水资源管理、洪水预报调度一体化、黄河宁夏段冰凌监测预警、水环境监测预警管理、水生态监测预警管理、地下水监测预警管理、水文数据在线审核整编、水资源公报、水文数据档案管理、水文预警一张图和水文公众服务11 项内容的信息化服务体系。

（3）水文管理体系建设。强化水文管理,优化人才队伍建设；积极争取水文监测运维经费,保障水文长期发展；积极申报科研项目,提升创新研究能力；积极开展“1+N”水文文化建设模式,培育和谐水文文化,推动水文文化建设。

5 结 语

当前,宁夏水文正处在贯彻落实黄河流域生态保护和高质量发展的重大国家战略历史机遇最为集中的黄金期、各种优势最能有效释放的关键期、信息技术转换最为紧要的攻坚期、发展跨越提升最为有利的机遇期。宁夏水文将以水文现代化建设规划为新的工作契机,加强与发展改革等部门沟通协调,充分做好水文项目前期工作准备,高效提升水文监测信息服务能力,积极为宁夏智慧水利和黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设提供更加优质的水文支撑服务。