李太星

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430212）

1 水文巡測現(xiàn)狀及工作創(chuàng)新思路

我國江河湖泊眾多，河流總長達(dá)43萬km。流域面積在100km2以上的河流約有5萬多條；1000km2以上的有1580條；超過10000km2的大江河有79條。長度在1000km以上的河流有20多條。全國的防汛抗旱、水資源利用和管理的任務(wù)繁重，而水文勘測，截止2013年底全國水文部門共有各類水文測站86554處，其中水文站4011處、水位站9330處、雨量站43028處、蒸發(fā)站14處、墑情站1912處、水質(zhì)站11795處、地下水監(jiān)測站16407處、實(shí)驗(yàn)站57處。水文部門共有從業(yè)人員69879人。相比十一五期間，水文測站數(shù)量成倍增加，但水文從業(yè)人員并未有大幅增加，而相應(yīng)的水文資料的質(zhì)量和數(shù)量有明顯增加，要解決這個問題，必然要求在水文勘測的技術(shù)、設(shè)備和管理等方面有徹底的改革創(chuàng)新。

水文巡測作為傳統(tǒng)水文勘測方式——駐站測驗(yàn)的創(chuàng)新升級模式，在保證水文資料測驗(yàn)精度的前提下，極大地提高了工作效率，是目前和今后一段時(shí)期我國水文行業(yè)的發(fā)展方向。我國自20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行水文巡測，一是在部分地區(qū)試行站隊(duì)結(jié)合的水文巡測管理模式，二是進(jìn)行水文自動測報(bào)系統(tǒng)建設(shè)試點(diǎn)。1997年出臺了《水文巡測規(guī)范》SLl95-97標(biāo)準(zhǔn)，大力實(shí)行水文巡測，但截至現(xiàn)在，各流域機(jī)構(gòu)和省水文機(jī)構(gòu)在水文巡測水平方面仍是參差不齊，水文巡測仍未得到普遍推廣。

根據(jù)我國水文巡測現(xiàn)狀，巡測工作創(chuàng)新的基本思路是：以服務(wù)水利事業(yè)和公眾社會需求為目標(biāo)，以新的巡測規(guī)范為依據(jù)，積極開展新儀器、新技術(shù)的研發(fā)和推廣，開發(fā)建設(shè)若干巡測管理和巡測數(shù)據(jù)處理軟件，聯(lián)合高校、科研機(jī)構(gòu)深入開展巡測水情規(guī)律和公式的研究，優(yōu)化巡測資料的整編方法，推進(jìn)水文事業(yè)單位的測驗(yàn)工作的機(jī)制和體制改革。

2 結(jié)合流域?qū)嶋H規(guī)劃新的巡測方案

水利部于2014年3月發(fā)布了《水文巡測規(guī)范（征求意見稿）》，對比此次的規(guī)范和1997年出臺《水文巡測規(guī)范》SLl95-97標(biāo)準(zhǔn)，主要發(fā)生了以下變化：①新規(guī)范的編制按國家標(biāo)準(zhǔn)和我國工程建設(shè)編寫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整體格式調(diào)整，②刪減或修改一些傳統(tǒng)方法或術(shù)語，例如取消“水文調(diào)查”用法，③調(diào)整完善水文巡測范圍，例如增加降水量、蒸發(fā)量巡測部分，④增加新的巡測方法、儀器、術(shù)語和操作規(guī)范，例如新增的輻射式巡測、次第式巡測方法，新增ADCP、電波流速儀法測流，新增自動測沙儀器，新增巡測方案編寫規(guī)范等，⑤根據(jù)實(shí)際需求修訂相關(guān)誤差指標(biāo)，例如在保證資料精度前提下，為加大水文巡測的使用范圍，適當(dāng)增大了單一法定線誤差限、單值化定線誤差限、根據(jù)其它水利因素定線誤差限、懸移質(zhì)定線誤差限，并且規(guī)定非國家基本水文站精度控制指標(biāo)可降一類采用；降至三類精度的國家基本水文站以下者，其允許誤差指標(biāo)可增大2%～4%，或由其主管部門自行設(shè)定。

可以明顯看出，在當(dāng)前水文自動化觀測儀器和方法比較成熟的條件下，水文巡測必然向快速化、大范圍和常態(tài)化轉(zhuǎn)變，規(guī)范征求意見稿中的主要改動也都是主動適應(yīng)這一變化趨勢的體現(xiàn)，因此，水文勘測部門需主動參與到規(guī)范的研討和定稿中，熟悉各種巡測方法和誤差指標(biāo)，根據(jù)本單位的水情現(xiàn)狀、儀器設(shè)備現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等，及早開展新的巡測方案規(guī)劃和論證，做好對應(yīng)的機(jī)構(gòu)調(diào)整、區(qū)域規(guī)劃、人力和技術(shù)設(shè)備等的準(zhǔn)備部署。

3 開發(fā)和使用水文巡測應(yīng)用軟件

做好和水文信息化平臺的對接，當(dāng)前勘測隊(duì)一級的水文機(jī)構(gòu)所轄的水文巡測站數(shù)目相對駐測站較少，同時(shí)，水文巡測方案制定前分析論證的因素較多，因此目前還未有開發(fā)水文巡測應(yīng)用軟件。在整個巡測工作中，從初始的巡測條件要求控制、巡測測次布置，到水文巡測方案制定中巡測時(shí)機(jī)分析、巡測方法及路線的選擇，需要考慮分析的要素眾多，僅靠水文站中技術(shù)質(zhì)量負(fù)責(zé)人組織力量編制方案，一是所耗人力資源大，二是所需工作時(shí)間長，三是方案精度和全面性很難達(dá)到最優(yōu)，四是上級主管部門評審耗時(shí)，且難以發(fā)現(xiàn)深層次問題?，F(xiàn)在全國水文行業(yè)正在推進(jìn)信息化建設(shè)，要解決巡測工作中所遇到的系列問題，首先應(yīng)盡量考慮采用信息化手段加以解決。具體到水文巡測方案的編制，可研究開發(fā)水文巡測方案編制軟件，初期開發(fā)可著重開發(fā)四個模塊，軟件結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。

圖1 水文巡測方案編制軟件結(jié)構(gòu)圖

在巡測條件判別模塊中，可建立2層子系統(tǒng)，第一層是流量、泥沙、降水量、蒸發(fā)量判別模塊，第二層是年際、年內(nèi)和特殊時(shí)段判別模塊。測站水文條件通過巡測條件判別模塊，即可進(jìn)入巡測測次布置模塊，此模塊同上一模塊，分2層子系統(tǒng)，名稱亦同上一模塊。

第三模塊根據(jù)第二模塊輸出的測次布置方案，實(shí)時(shí)對接水情數(shù)據(jù)中心和水情預(yù)報(bào)系統(tǒng)，基于內(nèi)設(shè)條件進(jìn)行分析判別，提前若干天以及數(shù)小時(shí)進(jìn)行不同級別的巡測預(yù)警，提前的時(shí)間越短，預(yù)警級別就越高，準(zhǔn)確率也越高，實(shí)際測驗(yàn)效果也能最好。

在人工接受巡測預(yù)警結(jié)果后，結(jié)果自動存入第四模塊——巡測方法及路線模塊。模塊根據(jù)前期人工輸入并實(shí)時(shí)更新的巡測站區(qū)域交通圖，中心站的巡測設(shè)備、交通工具、技術(shù)人員情況，單次測流方法總類和測流精度，水情特征時(shí)間，巡測技術(shù)要求規(guī)范，及各種設(shè)備、工具、人力等資源的成本等資料，建立多目標(biāo)決策模型，根據(jù)最優(yōu)化算法，得到最佳的巡測方法、路線及資源調(diào)配方式。其核心的目標(biāo)函數(shù)為：

其中：Ci為第i種測驗(yàn)精度下的巡測總成本；Cp為巡測人力成本；Cd為巡測設(shè)備成本；Ca為巡測管理成本。

4 研究水文勘測理論及儀器設(shè)備

整合行業(yè)科研力量，深入開展水文勘測理論研究?，F(xiàn)階段的水文巡測工作有若干重要理論核心：水位流量關(guān)系落差綜合改正的單值化理論、懸移質(zhì)泥沙輸沙率與部分流量歷史權(quán)重關(guān)系的“異步測沙”理論和水利因素與流量或流量系數(shù)的單值化理論等，這些理論直接促進(jìn)了現(xiàn)代水文巡測技術(shù)的發(fā)展，要進(jìn)一步提高水文巡測的技術(shù)水平和推廣范圍，需要聯(lián)合各水利高校和科研機(jī)構(gòu)，在充分發(fā)掘歷史水情數(shù)據(jù)的規(guī)律前提下，深入開展水文勘測理論研究，爭取在上述核心理論以及巡測資料整編方法等方面取得推廣性的研究成果。

同時(shí)要積極研發(fā)和引進(jìn)在線監(jiān)測的先進(jìn)儀器設(shè)備，推動儀器向智能化和小型化發(fā)展。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有自動化程度高、操作方便、測驗(yàn)效率高的先進(jìn)儀器、技術(shù)將不斷地應(yīng)用到水文巡測工作中，特別是具有實(shí)時(shí)測驗(yàn)的在線監(jiān)測儀器、測驗(yàn)數(shù)據(jù)具有自動存貯、遠(yuǎn)傳功能的儀器設(shè)備將得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)為方便操作，便于上手，巡測儀器也將逐步向智能化和小型化發(fā)展。當(dāng)前在巡測工作中采用的新型儀器，例如走航式ADCP、電波測流儀、lisst激光粒度分析儀等儀器就是近年來研發(fā)應(yīng)用、測驗(yàn)效果較好的巡測儀器。

5 完善水文巡測管理機(jī)制體制

建立“巡測優(yōu)先、駐巡結(jié)合、應(yīng)急補(bǔ)充”的水文測驗(yàn)管理體系。體制機(jī)制是各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展的軟實(shí)力，我國目前多數(shù)水文部門采用的是省水文局、市水文局、水文勘測隊(duì)和水文站四級管理，水文上級部門管理和地方政府領(lǐng)導(dǎo)之間關(guān)系較模糊，因此也造成水文勘測隊(duì)在區(qū)域巡測的過程中應(yīng)用資源有限，所以需要深入推進(jìn)地方水文管理體制改革，科學(xué)穩(wěn)妥開展事業(yè)單位分類改革，大力推進(jìn)地市水文雙重管理和區(qū)縣水文機(jī)構(gòu)建設(shè)，成立由省流域機(jī)構(gòu)和市政府一級的巡測指揮系統(tǒng)，最大程度地發(fā)揮資源優(yōu)勢。

同時(shí)加強(qiáng)測站特性分析，以“巡測優(yōu)先、駐巡結(jié)合、應(yīng)急補(bǔ)充”的水文測驗(yàn)管理體系，重新審視整個水文站網(wǎng)，做好測站的新建和改造規(guī)劃，建議優(yōu)先做好巡測站的建設(shè)改造，充分有效利用人力資源。

［1］水利部.水文巡測規(guī)范（SL195-97）［M］.北京：中國水利水電出版社，1997.

［2］水利部.水文巡測規(guī)范（征求意見稿）［J］．中國水文信息網(wǎng)，2014，（4）.