天津市水文测报信息系统建设构想

蔡 旭，单丽敏，陈连惠，段哲古

（天津市水文水资源勘测管理中心，天津 300061）

0 引言

随着天津市的不断发展，人口的持续增长和人民生活水平的提高，人们对水量、水质和供水保障程度及居住环境改善等方面的要求越来越高。要求水文进一步扩大监测和预测预报的范围并提高精度，全面、及时、准确地为各级政府实施民生事项提供有关水的信息服务。

水文测报信息系统是采用现代化的采集、传输手段，应用信息、计算机、地理信息系统等技术，建立的集采集、传输、分析、处理、存贮、服务为一体的综合管理系统。对提高水文监测站网的管理水平，提高信息采集的准确性、信息传输的时效性，延长预见期，实现水文信息化，为防汛抗旱减灾、水资源开发利用管理、水生态环境保护、饮水安全保障、水土流失治理、水工程建设管理等提供依据。

1 系统监控内容及项目分析

1.1 水文测报现状

天津市现有国家基本水文站28处（水文中心测站18处、水文中心巡测站5处，海河处1处，引滦各管理处4处），其中9处站为国家重要水文站。目前已建成的站网情况如下：水位站2处、雨量站28处、地下水站515处、水质站142处[1]。

水文测验设施方面，流量测验从20世纪90年代初已全部实现缆道化，水位也全部实现了观测的自记化，降水实现了雨量自记观测。水文测站目前已装备有走航式声学多普勒流量仪、电波流速仪、手持式流量仪，GPS、全站仪，以及测深仪、电子水准仪等先进的测验设备。各水文要素的采集、报汛基本实现自动化，水文通讯和信息传递已初步应用局域网或广域网，测站通讯得到了改善。

部分水文监测数据采用自动采集、传输，并实时分析，大大提高了监测精度和数据的时效性，以及信息的分析和处理能力。

1.2 亟需开展的监测内容及项目分析

目前天津市水文站网布局与功能存在着服务于水资源配置、水权分配与监督管理（包括地下水、省界断面等）、水资源保护、水污染监控、城市防洪、抗旱工作（包括枯季河道、地下水等）的站网布设和功能不足，以及满足北部山区防洪安全的站网布设和功能不足等问题。

因此要建设天津市水文信息测报系统，以提供及时准确的水文水资源信息。监测内容应包含自来水、海水淡化、地下水源、污水处理和再生水利用多方面涉水信息，监测、分析、评价水资源的质和量分布及变化情况。项目设置应考虑水位、流量、含沙量、降水量、蒸发量、冰情、水温、潮水位、地下水、水质等水文信息[2]。

2 系统建设构想

2.1 系统总体思路

系统建设要充分利用国家和本市已有的信息公共基础设施和相关行业的信息资源，结合当地已建的“天津市防汛抗旱指挥系统一期工程”等通讯设施，统筹考虑，资源共享。以实时水情数据库结构为基础，充分利用多媒体和动态网页技术，建立水文信息测报系统，实现流量、水质、水位等各项水文信息的自动采集，传输，处理和发布，同时实现资源共享，从而全面实现水资源信息数据采集的自动化、传输的网络化、处理的标准化和分析的科学化。

2.2 系统设计原则

1）技术先进原则。信息系统规划应高起点，采用目前世界上先进的技术、方法、软件和硬件设备，并充分考虑其发展趋势，以保证系统的先进性和较长的生命周期[2]。

2）实用原则。系统既要服务于全社会，又要重点满足防汛抗旱，水资源管理，水环境保护，水工程规划、设计、运行管理的需求，规划应充分考虑实用性和可操作性。

3）标准化原则。规划应满足国家相关技术规范要求，以保证系统的整体集成、有效运行与发展。

4）安全原则。水文信息是公益性社会基础信息，就信息服务的对象、内容和应用属性而言，有公益性、时效性、保密性等特征，规划应充分考虑安全性和可靠性。

5）开放原则。水文信息作为防汛减灾的基础信息，信息服务的各个环节都必须强调信息的开放、时效和准确。

2.3 系统建设内容

水文测报信息系统基础设施主要包括水文信息采集设施和数据中心，其中水文数据中心完成对水文信息的汇集与存储，提供数据访问服务，以及通用业务应用逻辑的管理与服务。

系统建设内容主要包括信息采集与传输设施、通讯计算机网络、数据资源、应用支撑平台、水资源业务应用、监控中心等建设。

信息采集与传输主要作用是采集水源、取水、输水、用水、排水的供水水源地，取用水口，排水站点，入河排污口，地下水水源地，自来水水厂，污水处理和水质监测等水质水量的监测信息，并通过通讯网络将信息传送到天津市水情中心。

通信与计算机网络是以现有广域网、局域网为基础，按照水资源管理需求，对现有网络设施进行补充和完善，建设各级水务管理部门间的信息连接。

数据资源是分析本市水文站网现有的数据资源，依据水资源管理的业务需要，新建和补充完善数据库资料，完成水资源监测信息数据中心建设。

应用支撑平台的作用是支撑业务应用和管理数据资源，为服务于水务信息化综合体系，平台采用与国家防汛指挥与水利电子政务系统相同的框架。

业务应用是面向天津市水资源管理，对水质水量进行分析评价和预测，为水资源利用、保护、管理和对公众发布信息等业务提供信息支持及分析管理工具，主要包括水资源信息和业务服务、调配决策支持、应急管理等。

监控中心是水资源管理部门运行和运用系统的重要场所，主要包括监控室和会商室。监控中心在现有的防汛会商室的基础上，根据天津市水资源管理需求和有关技术要求进行补充完善。

2.4 系统基本组成

根据功能可分为中心站和测站2个系统。中心站系统主要由硬件设备和软件组成。硬件设备主要由应用和数据库服务器、调度工作站、磁盘阵列、网络交换机、路由器、大屏幕、打印机及后备电源等设备组成，软件主要由操作、数据库、决策等系统软件组成。

测站系统主要安装在现场的遥测终端，与信息采集设备传感器采用电缆连接，遥测终端通过无线Modem 及通信电台，以定时自报的方式将所采集的数据经1级音频中继后传输到中心站。水文自动测报系统的工作方式采用自报式，遥测终端站为无人值守，定期巡查。

2.5 系统建设要求

1）在进行系统（尤其是大规模系统）建设时，必须统一规划，严格论证，并与有关部门和单位协调合作，以充分发挥系统的经济和社会效益；

2）水资源站网点多面广，发展遥测站点可以节省人力和资金，弥补驻测站网的不足，测站建设以无人值守的遥测站点为主；

3）要求系统能够长期稳定，性能可靠，并在恶劣气候条件下保持正常工作；

4）站点地处野外环境，要求保证电源，避免雷击，并做好防盗窃设施。

2.6 系统运行维护管理

天津市水文测报信息系统工程的建设，将大大提高天津市的水文水资源监测、管理和服务水平。但系统工程能否长期、稳定地发挥其服务功能，主要取决是否有良好的运行管理机制和完整的规章制度，所以系统运行维护机构的选定至关重要。

系统维护应根据国家有关规定和行业业务特点，由水文专业部门组织实施管理，采取加强相关技术培训，健全自动测报系统运行管理的相应规章制度等多种措施，动态或定期对系统的运行情况进行检查。纳入年度考核指标及安排财政预算等多种形式加以明确维护责任。

3 系统建设可行性分析

3.1 技术方面

我国水利行业现代化管理的研究和应用起步较早，特别是信息技术的应用如自动化监测、计算机网络、数据库、计算机模拟仿真、GIS 技术等，已经在洪水预警、预报、调度，水资源联合调度、供排水管网、水环境管理等各个领域广泛应用并发挥重要作用。

在水文水资源监测系统建设方面，天津市先后建设了广域网实时水情信息系统、水情计算机报汛信息系统、永定河泛区水文自动测报系统、天津市防汛指挥系统工程和国家防汛抗旱指挥系统工程天津市水情分中心。信息技术的应用及其对传统业务的变革已成为当今水利行业的大趋势，成熟的信息技术为水文信息测报系统的建设提供了强大的技术来源。

3.2 经济方面

解决水资源供需矛盾最经济、有效、现实的途径是通过加强对水资源的有效管理来实现的。通过加强用水的定向管理实现水资源优化配置，提高水资源的利用效率。对水资源的优化配置和高效利用需要通过建立水文信息测报系统来实现。系统建设后效益巨大，系统建设所发生的费用则微不足道。

3.3 管理方面

天津市水务局近年来建设完成的多套水文水资源监测系统建设，设施先进、运行良好，积累了建设管理经验，也培养了专业人才，锻炼了队伍，能够胜任新建系统的建设运行管理工作。

4 结语

天津市国际港口城市、北方经济中心和生态城市的建设，滨海新区的开发开放和经济发展，需要水文水资源信息的支持。水文水资源测报系统的建设，将大大提高本市水资源管理水平，对天津市的水资源实施统筹规划、综合治理、合理开发、优化配置、全面节约和有效保护发挥巨大的作用。

[1] 段哲古，王勇.天津市水文事业发展规划 （2010）[M].天津市水务局，2010: 15.

[2] 段哲古，王勇.滨海新区水文水资源监测站网规划 （2008）[M].天津市水务局，2008:95.

[3] 段哲古，王勇.天津市水文事业发展“十二五”规划（2010）[M].天津市水务局，2010: 26-27.