乌镇,既是枕水而居的江南水乡,也是世界互联网大会的永久会址,江南韵味与前沿科技在这里悄然相融。而在距离乌镇景区仅一公里处,一座同样以新技术、大数据“武装”的水文站,正矗立在京杭运河(澜溪塘)畔,以全新姿态守护着这座“赛博”水乡。
这便是刚刚完成迁建与现代化改造的乌镇水文站新站,白墙黛瓦的建筑与古镇风貌浑然一体,已成为运河畔的一处新地标。今年,它迎来了升级后的首个汛期考验。面对大考,站里工作人员较往年多了一份底气:“我们站从硬件设备到‘智慧大脑’全面升级,心里踏实多了。”
应势而变:
从“老黄牛”到“智慧前哨”
水文站如同江河的“体温计”和“血压计”,它们监测水位、流量、降雨量等数据,为防汛抗旱、水资源管理、水生态环境等提供科学依据。
乌镇水文站始建于1955年,属于国家基本水文站。它位于浙江、江苏两省交界处,地势低洼,西承湖州方向的来水,北连太浦河。特殊的地理位置,使其成为流域防洪的“前哨”,对杭嘉湖地区乃至太湖流域防洪调度具有重要意义。“我们这里的水位、流量数据,对判断流域洪水是挡还是排非常关键,不仅关系到乌镇互联网国际会展中心、濮院时尚小镇等基础设施的防汛安危,还关系到上下游的防汛决策。”桐乡市水利局副局长朱岳明说。
然而,这位守护安澜的“老黄牛”逐渐力不从心:站房年久失修、防洪能力不达标、监测设备陈旧落后。
转变出现在2023年。这一年,乌镇镇区规划迎来调整,千年运河的生态治理与防洪体系升级被提上议程。根据圩区整治工程规划,老站所在河道由“圩外”转为“圩内”,这意味着老站已不具备河网水位观测的代表性。恰逢此时,全省全面启动现代化水文站改造提升,以打造具备全要素、全自动、全量程、全天候“四全”监测能力,预报、预警、预演、预案“四预”功能的现代化水文站为目标,全面提升监测、管理、服务和保障四大能力,加快构建现代化雨水情监测预报体系。乌镇水文站抓住机遇,将站址迁移至圩区百米开外的澜溪塘畔,并以现代化水文站标准开启重建序幕。
乌镇水文站老站与新站
强筋健骨:
“四全”能力全面升级
现代化改造的第一步,是以测验场地和设施提档为抓手,实现监测能力全要素、全自动、全量程、全天候升级。
走进站内,降水观测场、浅层地下水观测场和水位观测平台有序分布,测量水位、流量、降水、地下水等要素的设备焕然一新,防洪测洪能力达到百年一遇标准。
降水观测场
浅层地下水观测场
水位观测平台
在水位监测区,浮子水位计、雷达水位计和视频水位计三套设备同时运行,多组数据互为校核。原来老站设备老化、易发生故障的烦恼不再,数据测量的稳定性和精度大幅提升。流量监测方面,在原有固定式ADCP设备的基础上,新增了全断面时差法测流系统,技术更先进,可靠性也更强。降水观测场上,新配备的超声波雨量计将测量精度从过去的0.5毫米提升至0.1毫米,为降水预报提供更精细的修正依据。地下水水位、水温等数据实时显示,可视化程度大大增强。
“转变是实实在在的。”水文站站长邱桢毅说,“现在数据更可靠了,工作也更高效了。”如今,设备实现24小时自动化监测与实时传输,稳定性和测量精度显著提高,为乌镇当地的预警发布提供更有力的数据支撑。同时,大幅减少人工读数工作量,降低汛期涉水作业风险,水文站工作人员也有更多精力投入数据分析和预警研判中。
数字赋能:
智慧决策的“四预”大脑
如果说硬件提升是“强筋健骨”,那么数字化建设则为现代化水文站装上了“智慧大脑”。今年,乌镇水文站正式上线“3+N”数字测站应用系统。其中,“3”指省级统一建设管理的驾驶舱(水情信息)、水文业务、运行管理三大核心功能,“N”是各站定制的N项特色亮点应用。
在“乌镇水文数字测站”数字大屏上,测站信息、流域信息、雨情分析、水情分析、断面分析等模块一屏尽收眼底,涵盖“预报、预警、预演、预案”的“四预”功能模块也初步建成。如今,数字测站平台数据实现省市县贯通,乌镇水文站的第一手数据能够每隔5分钟传输至全省“浙里水文”平台,为杭嘉湖平原的预报调度提供数据支撑。
乌镇水文数字测站平台
洪水预报、预警是水文的主责主业,也是现代化水文站“智慧大脑”的核心功能之一。乌镇水文站数字测站系统收录了本站近10年来的8万多条实测数据,以卷积长短期记忆融合模型长短时序神经网络模型为底座、以经验算法为基础,相较于从前依托个人经验的方式,对水位、流量等数据的预报更准确、更科学。
“我们用近几年的大洪水实测数据进行了复核,根据当时的水位和降雨预报,系统生成的洪水预报结果精度在90%以上。”水文站站长邱桢毅说,“未来,这个系统还需要在实战中不断地迭代升级,实现预报更可靠、更智能。”
此外,系统还可以基于预报结果,模拟不同来水条件下的河道演进过程,生成多种调度预案,为圩区闸泵启闭提供参考。利用这套系统,在个人经验判断的基础上,加上大数据生成的“四预”方案,大大提升了防汛调度的前瞻性和科学性。
在N项定制化应用方面,乌镇水文站自主建设的“AI探站”与“AI问答”也让人眼前一亮。其中,“AI探站”搭载自适应DeepSeek与水利双模型,通过三维建模和360°全景漫游,配合AI语音解说,可沉浸式了解测站历史、设备原理和水文文化。“AI问答”则整合水雨情数据库,用户输入问题即可实时查询历史水位、雨情极值等信息,大幅提升工作效率。
“AI探站”功能
以乌镇水文站为代表,全省首批8个现代化水文站已开工建设,其中3个站已建成并投入使用。今年,全省还将继续推进30个站点完成前期工作、10个站点开工建设。计划到2030年,全省133个重要水文站全部完成现代化改造提升,实现“四全”(全要素、全自动、全量程、全天候)感知功能、具备“四预”(预报、预警、预演、预案)能力,织就一张覆盖更广、感知更密、预报更准的水文感知网,为防汛抗旱、守护江河安澜提供更加坚实的水文支撑。