2022年5月22日起至6月22日止,西、北江流域出現持續性的強降雨過程。西江出現4次編號洪水,北江出現2次編號洪水。西、北江干流沿線多個站點出現超警水位,特別是北江2號洪水,為僅次于1915年的特大洪水。期間,佛山水文分局共發布洪水預警信號17次,水情預報13期,水情簡報43期,水情專報4期,水情通報4期水情快報超過100份,發送短信3200條,為各級政府和應急、三防部門防洪決策提供了科學有效的技術支撐。

▲馬口水文站
這是佛山水文分局借助精準的監測數據及預報成果助力防災減災的一個縮影。近年來,佛山水文分局通過大力推廣應用新技術新設備,實現了所有水文要素的自動或實時在線監測,水文勘測能力走在了全省的前列。
需求驅動嘗“新”
始建于1956年的佛山水文分局,肩負著佛山、中山、珠海三市的雨、水、潮、澇、旱情、咸情的監測和預警預報工作。隨著三市所處的粵港澳大灣區的社會經濟發展,要求佛山水文分局的水文工作要做到“測得準、報得出、報得快”。同時,人民群眾安居樂業同樣需要佛山水文分局提供水文保障。
在社會經濟和人民群眾雙需求的驅動下,佛山水文分局提升水文現代化能力迫在眉睫。工欲善其事,必先利其器。佛山水文分局以新技術新裝備應用為抓手,著力提升水文監測能力。早在1998年,佛山水文分局就率先在省內引進當時世界上最先進的流量測驗儀器——走航式ADCP,并在馬口水文站得到了成功應用,成為自水利部長江水利委員會長江口水文實驗站在1990年引進首臺走航式ADCP之后,國內第二家擁有該設備的單位。
所謂走航式ADCP,是利用聲脈沖波通過水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等發生反散射,再由換能器接收信號,經測定多普勒頻移而測算出流速與水深,從而用流速面積法計算得到流量。與傳統流速儀相比,走航式ADCP無論在測驗時間上,還是人力物力投入上,都有明顯改觀。在測驗時間上,走航式單次流量測驗需時為30~40分鐘,而傳統流速儀單次測驗時間往往需要80~120分鐘,極大縮短了測驗時間。在人力物力投入上,走航式ADCP無需重新設立基線、測定流向偏角,選擇寬淺合適的斷面進行流量測驗即可,且測驗成果可靠,精度滿足規范要求。
走航式ADCP的成功應用,標志著佛山水文分局應用新技術新設備序幕的正式拉開。之后,佛山水文分局在2006年又率先在馬口水文站試用在線ADCP測流系統,并在2008年1月正式使用,成為廣東省率先使用該儀器的典范和開拓者。
值得一提的是,作為新技術新裝備“試驗田”的馬口水文站,成為了廣東水文新技術應用示范基地。馬口水文站能從佛山水文分局管理的37個水文(位)站脫穎而出,這與其特殊位置息息相關。馬口水文站成立于1915年,屬于國家重點水文站,位于珠江三角洲頂端,是西江進入珠江三角洲河口區的首個控制站,對全省防災減災、水資源管理等方面的作用舉足輕重。
成功引進并應用ADCP的佛山水文分局,成為廣東水文使用新技術新設備的“晴雨表”和“風向標”,形成了可供廣東水文系統借鑒的“佛山模式”。
從進口設備到國產設備
借助ADCP提升測流能力的佛山水文分局圍繞泥沙、蒸發、水質等其他水文要素對應引進了進口設備。這些進口設備雖然提升了佛山水文分局的水文測報能力,但其存在價格昂貴、維修困難等問題,在一定程度上制約了水文現代化的發展。為了突破這個發展瓶頸,佛山水文分局組織專門力量,成立了水文測驗國產設備調研小組,主抓水文測驗設備國產化應用試驗、推廣工作。
流量和泥沙作為水文的核心要素,成為調研小組的首要考察對象。在測流國產設備上,調研小組把目標鎖定在國產走航式ADCP上。率先在國內推出量產化ADCP的廣州中海達衛星導航技術股份有限公司(下稱中海達)成為調研小組的首選。2019年,中海達走航式iFlow600型ADCP在馬口水文站與進口設備進行比測,結果表明在實測流量27000m3/s的條件下,中海達走航式iFlow600型ADCP在GGA模式(接GNSS)測量結果中媲美進口設備。看到比測結果后,佛山水文分局果斷引進了中海達走航式iFlow600型ADCP,并在廣東水文系統內進行推廣應用。與此同時,佛山水文分局還引進了國產水平式ADCP,實時在線自動監測流量。

▲2019年,佛山水文分局引進中海達走航式iFLOW 600型ADCP交付現場
在測泥國產設備上,調研小組通過試驗,引進了國產便攜式實時泥沙監測儀。該設備利用紅外光,經過水中懸移質顆粒物的反射或散射再被另兩個傳感器接收,由傳感器將接收到的光強度轉換為電阻信號,再通過芯片轉換為數字信號,采用逆投影成像算法計算得到懸移質顆粒物濃度,做到了實時監測懸移質泥沙含量。
此外,佛山水文分局還引進了國產自動蒸發設備,實時在線自動監測蒸發量;引進了國產無人機,為應急監測及災害處置提供全方位、多要素的技術支持。經過近四年開展的國產儀器替代工作,佛山水文分局水文勘測裝備煥然一新。其中,水位、蒸發、降雨監測設備實現了全部國產化;流量和泥沙監測設備實現了部分國產化。
在以國產設備為代表的先進水文勘測設備的加持下,佛山水文分局水文工作離“測得準、報得出、報得快”的目標更進了一步。
產研融合加速國產設備應用
水文測報能力得到全面提升的佛山水文分局,通過提供及時準確的水文勘測數據及預報成果助力防災減災,切實發揮了水文的“耳目”和“參謀”的作用,為全省經濟社會高質量發展和人民幸福生活提供了有力保障。
僅是近年,佛山水文分局就成功抗擊了2017年西江一號、二號洪水,2020年西江、北江一號洪水,以及“天鴿”“艾云尼”“山竹”“圓規”等超強臺風,為保障人民群眾生命財產安全作出了突出貢獻,受到了各級政府部門的高度贊揚。
各方的肯定,不僅沒有讓佛山水文分局沾沾自喜,反而對自身存在的不足有著清醒的認識。在水文現代化建設的當下,大力推廣應用國產水文勘測設備勢在必行。為此,佛山水文分局另辟蹊徑,與企業強強聯合,深化產研融合,加速推動國產設備的推廣應用。
2021年1月28日,佛山水文分局與中海達簽訂水文測報技術裝備國產化及示范應用五年戰略合作協議,推動在線ADCP等國產設備在水文水資源領域和水環境治理中的應用。同時,佛山水文分局與本土企業聯合研制無人機應急測繪技術,用于在汛期來臨前,實時監測流速和流量,同時在發生決堤后,通過提供調度疏散參考數據,助力應急部門精準救援。與兩家企業的強強聯合,佛山水文分局視此舉為實現所有設備國產化的星星之火,希望能吸引更多的國內企業及科研機構參與進來,尤其是泥沙、水質、低流量領域的企業,共同推進設備國產化的進程。
在尋求合作的同時,佛山水文分局建議國內設備企業一方面提高設備硬件的穩定性、可靠性、抗風險性,以適應野外惡劣的環境;另一方面提升軟件和算法能力,以提高數據成果的精度及數據分析的速度。佛山水文分局堅信,只要國產設備過硬,定能應用起來。佛山水文分局的自信來自于自身擁有的一支業務過硬、勇于創新、主動做事、積極向上的隊伍。
正是擁有這樣一支隊伍,佛山水文分局敢于嘗試新技術新裝備,用一個個創新成果推動水文現代化提檔升級。其中,佛山水文分局應用多波束、三維激光掃描儀、側掃聲納地貌掃描儀、ADCP、無人機五種技術手段,自主開發了水文應急監測服務平臺和河道數字水下地形管理系統,推動水文工作走向信息化、數字化和智能化,為河道突發事件應急監測與處置、河道堤圍維護、水生態建設與保護、河道監測科普等貢獻水文智慧,其成果榮獲廣東省水利學會科學技術一等獎和廣東省科學技術三等獎。

▲佛山水文分局展示水文新裝備
這支隊伍也讓佛山水文分局更有信心更好地融入廣東省水文現代化建設中去。根據2021年7月發布的《廣東省水文現代化建設規劃》要求,到2025年,廣東水文基本實現現代化,充分適應廣東社會主義現代化進程,廣東水文服務基本滿足水安全保障和經濟社會發展需求,水文監測和服務能力達到全國領先水平;到2035年,廣東水文全面實現現代化,適度超前廣東社會主義現代化進程,實現更高質量、更有效率、更可持續、更為安全的發展,全省水文現代化持續走在全國前列。
目標已錨定,奮進正當時。佛山水文分局正在認真貫徹落實習近平總書記關于治水工作的重要論述和對廣東系列重要講話、重要指示批示精神,聚力實施“851”水利高質量發展藍圖,錨定一個目標(即以“監測手段自動化、信息感知立體化、數據處理智能化、服務產品多樣化”為特征的水文現代化目標),落實三個定位(即“民生水文、智慧水文、活力水文”的發展定位),構建五大體系(即“構建布局合理、功能完備的站網體系,全域感知、先進立體的監測體系,智慧精準、豐富周到的服務體系,活力高效、科學規范的管理體系,協同開放、實用創新的科技體系”),攻堅克難,開拓進取,奮力推動廣東水文事業高質量發展。
撰稿/何溪 編輯/趙梓彤
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