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口 金兴平
综观长江水文的发展，特别是近20年的发展，可以发现最重要的成功经验就是重视科技进步，用先进的科学技术促进水文事业和水文经济的发展。一大批先进的仪器设备和信息技术被广泛地应用到水文基本资料收集、防洪测报、水文预报和河道、水库、湖泊监测等领域；通过国际合作，引进、消化、吸收、开发了一批具有国际先进水平水文信息自动采集、传输和管理技术，基本实现了水位、雨量信息的采集自动化和管理计算机网络化；积极参与国家重大科技攻关、重大工程技术攻关以及水文基础理论研究，取得了一批具有国际先进水平的科技成果，一部分成果被评为国际领先水平，有40多项科技成果荣获国家、省(部)级科技进步(优秀科技成果)奖。 一、积极推进信息采集自动化，为改变水文测验方式打下坚实的技术基础 1．采集水位、雨量的自动化 长委水文局以实现水位、雨量信息的自动采集、固态存贮、在站整编和自动传输为突破口，重点解决水文自动测报与人工测报相互独立运行的所谓“两张皮”现象。在“八五”国家科技攻关长江防洪系统水情监测和预报技术研究的基础上，结合国家防汛指挥系统宜宾、丹江口水情分中心和中国一澳大利亚合作长江防洪及管理项目建设，研制成功YAC2000水文数据自动监控及数据采集终端，实现了不同类型水位计多传感器接人，远程或近地编程控制，定时自报、事件自报和应答查询等混合工作模式，根据我国水位、降水量观测规范、水情拍报办法以及有关整编规范的要求，设定了相应的数据采集模式、存贮格式和传输体制，既满足防汛水情报汛的要求，又满足水文基本资料整编的需要，实现两者之间的统一。 2．应用计算机辅助测流系统 计算机辅助测流系统包括流速直读与水深自动采集和缆道(测船)测验智能控制两个方面，前者解决流速仪信号和水深信号的自动采集，彻底丢掉“数马表、听信号”的传统流量测验方式，并且由于采用计算机直接采集流速仪信号和水深信号，可以非常快地获得断面面积、流速、流量等信息，同时也可以方便地进行成果分析比较。后者是在自动采集流速信号的基础上，实现铅鱼(流速仪)自动进线(垂线)和定点(测点)，包括水深测定、起点距计算以及变频调速等，做到自动或半自动测流。计算机辅助测流系统已通过水利部组织的产品投产鉴定，包括UB-2B型流速直读仪、EKZ-I型水文缆道智能控制仪和EKZ-Ⅱ型水文测船测验智能控制仪。 3．采用GP5定位测船 ‘98长江大水过后，我们开展了使用GPS定位测验的实验研究，获得成功。目前，长委所属22个大江大河水文站的测船实现了GPS定位，船舶驾驶人员可以根据计算机屏幕上显示的预定航迹线和垂线坐标，非常方便快捷地将测船定位于垂线上。 4. 成功使用声学多普勒流速剖面仪 1990年长委在国内率先引进第一套声学多普勒流速剖面仪，投入长江河口潮汐河段的潮流测验，其后又用于三峡工程大江截流和明渠截流水文测验以及三峡水库坝前站庙河水文站、出库站黄陵庙水文站的流量测验。为了将声学多普勒流速仪用于河流流量测验，我们开展了3年多的连续试验研究，成功地解决了诸如河床表层泥沙移动、磁场干扰、测验精度分析等难题，目前已经在大通、湖口、万县、清溪场等水文站开展比测试验，取得了理想的实验结果，在此基础上编制了《走航式声学多普勒流速仪河流流量测验技术指南》，即将颁布试行。声学多普勒流速仪+DGPS+超声波回声测深仪+罗经组合集成流量测验方式的成功应用，将极大地提高河流流量测验的自动化水平，平时需要3个小时才能完成一次流量测验，现在只需要30～45分钟即可完成。 通过信息化建设，提高水文测验的自动化水平，现场操作人员大幅度减少，测验人员劳动强度大为减轻，为逐步实现有人看管、无人值守的水文管理模式打下技术基础。再经过一段时间的建设，将西部或条件艰苦地区的测站发展成无人值守水文(位)站；对于断面水力条件较好的水文测站，通过单值化分析研究，水位流量关系和水沙关系比较稳定的测站，可区别不同条件分别实行全年巡测或枯季巡测；对于交通状况较好的测站，也可实行巡测；对于湖泊、河网比较发达的地区，可以发展巡测断面，利用巡测快艇开展水文监测。加快建设17个水文勘测基地，大量减少驻站人员，减少测站房屋建筑，优化配置人员和技术装备，减少人力物力的消耗，同时改善水文职工的生产和生活条件。 二、以水文信息化为基础，加强长江水文的综合业务能力建设 1．通过采集系统、网络系统、异地会商系统、空间数据库、遥感接收系统、泥沙信息系统、水文网站的建设，初步实现水文信息化 通过进一步完善屏山以下长江干流水位、雨量自动采集传输系统建设，全局水位、雨量自记率达到90%以上，2003年长委所属中央报汛站的水情信息在30分钟内送达长江防总和国家防总的到报率达到92%，2004年上半年的到报率更是上升到98%。为了建立水文信息传输的快速通道，租用电信服务商的SDH同步数字通道，建立起水文局机关、7个外业勘测局、5个重点水文站之间速率为2Gbps的互联互通计算机网络，逐步实现水文站信息采集、传输、管理网络化；完成了宜昌、沙市、城陵矶、九江和襄阳5个网络水文站建设，建成重点水文站的信息管理、信息服务、流域水情查询系统；防汛水情会商系统投入使用，不论是在办公室，还是在网络水文站、或是出差在外地，只要是有计算机网络的地方，包括移动通信的GPRS，都可以通过计算机经过身份认证后进入会商系统，了解和掌握全流域的水情信息，基层测站工作人员也可以通过了解流域水情信息，科学地安排测验时机；建成水文局机关、沙市水文站、城陵矶水文站三地之间的水雨情异地会商系统，不仅可以开通视频会议，更重要的是实现信息共享，三地间可以共享实时会商讨论中的计算分析成果；将大量的以纸质为载体的文字信息数字化，将大量的历史水道地形图矢量化，整合海量历史水文数据，建成水文基本数据库和防汛水情数据库，基本建成水质数据库和河道信息数据库；建成三峡区间洪水预报系统，完全实现宜昌以上水文控制站的无纸化水情预报；通过“中国一瑞士合作长江洪水预报援助项目”的顺利实施，长委有了自己的卫星遥感信息接收系统，与分布式降雨径流模型结合，直接利用流域的数字高程模型、土壤、植被等空间分布信息生成模型参数，进行降雨径流的模拟和预报；在国家重点基础研究发展计划(973计划)“长江流域水沙产输及其与环境变化耦合机理”项目的支持下，研制完成了长江水文泥沙信息分析管理系统，为水文泥沙信息的科学管理、永久保存和河道演变分析研究提供了可靠的途径，在成果鉴定会上被多位院士评定为“整体达到国际先进水平”，该项目的成果在长江中下游河道崩岸管理系统、河道三维可视化系统和三峡水文泥沙观测信息管理系统中得到很好的应用；通过长江水文门户网站，为社会公众了解水文信息提供了便利的通道，拉近了水文与社会公众的距离。 2．利用优势投身市场，既壮大了长江水文的经济基础，又使得人才得到培养，技术水平得到提高，设备得到及时更新，同时赢得了良好的声誉 利用长江水文在河道、湖泊、水库的水文泥沙和水道地形观测方面的优势，特别是利用我们在先进技术和设备方面的优势，在做好为长江防洪服务的同时，抓住水利工程和港口码头等涉水工程快速发展的有利时机，从市场上积极争取项目。通过参与三峡水利枢纽、南水北调中线工程和长江口综合整治等长江近期水利事业发展的主要工程项目，我们的人才得到培养锻炼，技术水平得到很大提高，仪器设备得到及时更新，拥有世界上最先进的诸如多波束声呐测深系统、声学多普勒流速仪、激光粒度仪、差分全球定位系统、激光全站仪等，并且经过消化吸收后，全都成功地应用于实际测量工作。 随着长江水文综合业务实力的不断提高，水文服务领域也不断拓展。我们相继在乌江构皮滩水电站、深圳市区水文测报系统、广西西江中游洪水预警预报系统、大渡河瀑布沟、乌江彭水、金沙江溪洛渡水电站等水文服务项目中中标，在长江口深水航道整治工程、珠江口航道整治和深圳河治理工程水文测验，在深圳港、广州港有关工程的同步水文测验与分析工作中，也有长江水文人奋战在各个测验现场的动人场面，长江水文人依靠自己的技术实力赢得了良好的声誉。 三、实现长江水文现代化的构想 为满足国民经济建设对水文信息服务的需求，长江水文面临的主要任务是：坚持水文信息采集自动化、信息传输和管理网络化、水文分析研究智能化、水文服务知识化的发展方向，以准确、及时、方便、快捷的水文信息服务为目标，以科学高效管理和高素质的人才队伍为保证，建立起现代水文业务和科研基础体系，全面提高水情、雨情、水质及河道、泥沙等水文信息采集、传输、处理、分析、预报和服务能力，为水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展提供良好的服务。 长江水文事业面临着前所未有的发展机遇，只要我们抓住机遇，坚持事业发展和经济发展两条主线，在统一规划的指导下，多方面争取支持，走科技创新之路，深化改革，建立起先进的管理体制和良好的保障机制，我们就有可能利用5-6年的时间，到2010年基本实现长江水文现代化，达到或超过发达国家20世纪末的水平。 ■ (作者为水利部长江水利委员会水文局总工程师、教授级高级工程师) |