广东省水文局佛山水文分局:用“新”助水文测报能力提档升级--乐鱼平台资助大巴黎水文测验

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独家丨广东省水文局佛山水文分局:用“新”助水文测报能力提档升级
2022-08-01

2022年5月22日起至6月22日止,西、北江流域出现持续性的强降雨过程。西江出现4次编号洪水,北江出现2次编号洪水。西、北江干流沿线多个站点出现超警水位,特别是北江2号洪水,为仅次于1915年的特大洪水。期间,佛山水文分局共发布洪水预警信号17次,水情预报13期,水情简报43期,水情专报4期,水情通报4期水情快报超过100份,发送短信3200条,为各级政府和应急、三防部门防洪决策提供了科学有效的技术支撑。

 

▲马口水文站

这是佛山水文分局借助精准的监测数据及预报成果助力防灾减灾的一个缩影。近年来,佛山水文分局通过大力推广应用新技术新设备,实现了所有水文要素的自动或实时在线监测,水文勘测能力走在了全省的前列。

需求驱动尝“新”

始建于1956年的佛山水文分局,肩负着佛山、中山、珠海三市的雨、水、潮、涝、旱情、咸情的监测和预警预报工作。随着三市所处的粤港澳大湾区的社会经济发展,要求佛山水文分局的水文工作要做到“测得准、报得出、报得快”。同时,人民群众安居乐业同样需要佛山水文分局提供水文保障。

在社会经济和人民群众双需求的驱动下,佛山水文分局提升水文现代化能力迫在眉睫。工欲善其事,必先利其器。佛山水文分局以新技术新装备应用为抓手,着力提升水文监测能力。早在1998年,佛山水文分局就率先在省内引进当时世界上最先进的流量测验仪器——走航式ADCP,并在马口水文站得到了成功应用,成为自水利部长江水利委员会长江口水文实验站在1990年引进首台走航式ADCP之后,国内第二家拥有该设备的单位。

所谓走航式ADCP,是利用声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等发生反散射,再由换能器接收信号,经测定多普勒频移而测算出流速与水深,从而用流速面积法计算得到流量。与传统流速仪相比,走航式ADCP无论在测验时间上,还是人力物力投入上,都有明显改观。在测验时间上,走航式单次流量测验需时为30~40分钟,而传统流速仪单次测验时间往往需要80~120分钟,极大缩短了测验时间。在人力物力投入上,走航式ADCP无需重新设立基线、测定流向偏角,选择宽浅合适的断面进行流量测验即可,且测验成果可靠,精度满足规范要求。

走航式ADCP的成功应用,标志着佛山水文分局应用新技术新设备序幕的正式拉开。之后,佛山水文分局在2006年又率先在马口水文站试用在线ADCP测流系统,并在2008年1月正式使用,成为广东省率先使用该仪器的典范和开拓者。

值得一提的是,作为新技术新装备“试验田”的马口水文站,成为了广东水文新技术应用示范基地。马口水文站能从佛山水文分局管理的37个水文(位)站脱颖而出,这与其特殊位置息息相关。马口水文站成立于1915年,属于国家重点水文站,位于珠江三角洲顶端,是西江进入珠江三角洲河口区的首个控制站,对全省防灾减灾、水资源管理等方面的作用举足轻重。 

成功引进并应用ADCP的佛山水文分局,成为广东水文使用新技术新设备的“晴雨表”和“风向标”,形成了可供广东水文系统借鉴的“佛山模式”。

 从进口设备到国产设备 

借助ADCP提升测流能力的佛山水文分局围绕泥沙、蒸发、水质等其他水文要素对应引进了进口设备。这些进口设备虽然提升了佛山水文分局的水文测报能力,但其存在价格昂贵、维修困难等问题,在一定程度上制约了水文现代化的发展。为了突破这个发展瓶颈,佛山水文分局组织专门力量,成立了水文测验国产设备调研小组,主抓水文测验设备国产化应用试验、推广工作。

流量和泥沙作为水文的核心要素,成为调研小组的首要考察对象。在测流国产设备上,调研小组把目标锁定在国产走航式ADCP上。率先在国内推出量产化ADCP的乐鱼平台资助大巴黎(下称乐鱼平台资助大巴黎)成为调研小组的首选。2019年,乐鱼平台资助大巴黎走航式iFlow600型ADCP在马口水文站与进口设备进行比测,结果表明在实测流量27000m?/s的条件下,乐鱼平台资助大巴黎走航式iFlow600型ADCP在GGA模式(接GNSS)测量结果中媲美进口设备。看到比测结果后,佛山水文分局果断引进了乐鱼平台资助大巴黎走航式iFlow600型ADCP,并在广东水文系统内进行推广应用。与此同时,佛山水文分局还引进了国产水平式ADCP,实时在线自动监测流量。

▲2019年,佛山水文分局引进乐鱼平台资助大巴黎走航式iFLOW 600型ADCP交付现场 

在测泥国产设备上,调研小组通过试验,引进了国产便携式实时泥沙监测仪。该设备利用红外光,经过水中悬移质颗粒物的反射或散射再被另两个传感器接收,由传感器将接收到的光强度转换为电阻信号,再通过芯片转换为数字信号,采用逆投影成像算法计算得到悬移质颗粒物浓度,做到了实时监测悬移质泥沙含量。     

此外,佛山水文分局还引进了国产自动蒸发设备,实时在线自动监测蒸发量;引进了国产乐鱼平台资助大巴黎,为应急监测及灾害处置提供全方位、多要素的技术支持。经过近四年开展的国产仪器替代工作,佛山水文分局水文勘测装备焕然一新。其中,水位、蒸发、降雨监测设备实现了全部国产化;流量和泥沙监测设备实现了部分国产化。 

在以国产设备为代表的先进水文勘测设备的加持下,佛山水文分局水文工作离“测得准、报得出、报得快”的目标更进了一步。

产研融合加速国产设备应用

水文测报能力得到全面提升的佛山水文分局,通过提供及时准确的水文勘测数据及预报成果助力防灾减灾,切实发挥了水文的“耳目”和“参谋”的作用,为全省经济社会高质量发展和人民幸福生活提供了有力保障。

仅是近年,佛山水文分局就成功抗击了2017年西江一号、二号洪水,2020年西江、北江一号洪水,以及“天鸽”“艾云尼”“山竹”“圆规”等超强台风,为保障人民群众生命财产安全作出了突出贡献,受到了各级政府部门的高度赞扬。

各方的肯定,不仅没有让佛山水文分局沾沾自喜,反而对自身存在的不足有着清醒的认识。在水文现代化建设的当下,大力推广应用国产水文勘测设备势在必行。为此,佛山水文分局另辟蹊径,与企业强强联合,深化产研融合,加速推动国产设备的推广应用。

2021年1月28日,佛山水文分局与乐鱼平台资助大巴黎签订水文测报技术装备国产化及示范应用五年战略合作协议,推动在线ADCP等国产设备在水文水资源领域和水环境治理中的应用。同时,佛山水文分局与本土企业联合研制乐鱼平台资助大巴黎应急测绘技术,用于在汛期来临前,实时监测流速和流量,同时在发生决堤后,通过提供调度疏散参考数据,助力应急部门精准救援。与两家企业的强强联合,佛山水文分局视此举为实现所有设备国产化的星星之火,希望能吸引更多的国内企业及科研机构参与进来,尤其是泥沙、水质、低流量领域的企业,共同推进设备国产化的进程。

在寻求合作的同时,佛山水文分局建议国内设备企业一方面提高设备硬件的稳定性、可靠性、抗风险性,以适应野外恶劣的环境;另一方面提升软件和算法能力,以提高数据成果的精度及数据分析的速度。佛山水文分局坚信,只要国产设备过硬,定能应用起来。佛山水文分局的自信来自于自身拥有的一支业务过硬、勇于创新、主动做事、积极向上的队伍。

正是拥有这样一支队伍,佛山水文分局敢于尝试新技术新装备,用一个个创新成果推动水文现代化提档升级。其中,佛山水文分局应用多波束、三维激光扫描仪、侧扫声纳地貌扫描仪、ADCP、乐鱼平台资助大巴黎五种技术手段,自主开发了水文应急监测服务平台和河道数字水下地形管理系统,推动水文工作走向信息化、数字化和智能化,为河道突发事件应急监测与处置、河道堤围维护、水生态建设与保护、河道监测科普等贡献水文智慧,其成果荣获广东省水利学会科学技术一等奖和广东省科学技术三等奖。

▲佛山水文分局展示水文新装备

这支队伍也让佛山水文分局更有信心更好地融入广东省水文现代化建设中去。根据2021年7月发布的《广东省水文现代化建设规划》要求,到2025年,广东水文基本实现现代化,充分适应广东社会主义现代化进程,广东水文服务基本满足水安全保障和经济社会发展需求,水文监测和服务能力达到全国领先水平;到2035年,广东水文全面实现现代化,适度超前广东社会主义现代化进程,实现更高质量、更有效率、更可持续、更为安全的发展,全省水文现代化持续走在全国前列。 

目标已锚定,奋进正当时。佛山水文分局正在认真贯彻落实习近平总书记关于治水工作的重要论述和对广东系列重要讲话、重要指示批示精神,聚力实施“851”水利高质量发展蓝图,锚定一个目标(即以“监测手段自动化、信息感知立体化、数据处理智能化、服务产品多样化”为特征的水文现代化目标),落实三个定位(即“民生水文、智慧水文、活力水文”的发展定位),构建五大体系(即“构建布局合理、功能完备的站网体系,全域感知、先进立体的监测体系,智慧精准、丰富周到的服务体系,活力高效、科学规范的管理体系,协同开放、实用创新的科技体系”),攻坚克难,开拓进取,奋力推动广东水文事业高质量发展。

撰稿/何溪 编辑/赵梓彤

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