水利信息化技術在黑河金盆水庫防汛調度工作中的應用

胡風有

【摘要】在防汛調度領域當中，信息技術的重要性日益顯現。筆者依據實際工作經驗及相關文獻資料的記載，首先針對以往西安黑河金盆水庫防汛以及蓄水量和之間的相互關系進行分析，并在此基礎上分析大數據、云計算等新興信息化技術在防汛調度領域中的應用，希望可以為今后相關工作起到一定借鑒性作用，最終對我國水利行業信息化發展起到一定的促進性作用。

【關鍵詞】水利；信息化技術；防汛調度；應用；分析

1、引言

黑河金盆水庫位于陜西省黑河下游，是一座以西安城市供水為主，兼顧灌溉及發電、防洪等多功能大二型水利工程。作為西安市主要水源地，黑河金盆水庫承擔著70%西安市居民生活和工業用水供水任務。為解決水庫防洪保安與供水矛盾，黑河金盆水庫探索利用信息化技術手段實施水庫精準調度，爭取來水量不變條件下，實現多蓄水，為西安建設國際化大都市提供可靠的水資源保障。

2、水庫調度現狀分析

目前黑河金盆水庫已建設了水庫水雨情自動測報系統、洪水預報調度系統、大壩安全監測、閘門自動啟閉、庫區視頻安全監控和防汛會商六大系統，完成了《金盆水庫水庫調度規程》、《金盆水庫汛限水位動態控制方案研究》等水庫運行規程編制。2001年水庫運行以來，水庫積累豐富的水庫調度經驗，水庫信息化建設不斷深入，調度自動化程度不斷提高，調度反應時間大大縮短，為實現水庫精準調度奠定了基礎。

3、水庫調度面臨的主要課題

每年汛期（6月1日至10月初）是降雨的主要時期，降雨量占全年總量的60%，因此水庫在汛期以防洪為主，兼顧城市供水、灌溉、發電；其余時間由于降雨較少，水庫以城市供水、灌溉、發電為主。而每年汛末進入秋季是水庫洪水調度的關鍵時刻，此時雖處汛期，水庫仍以防洪為主，但水庫管理部門已開始考慮今冬明春的供水需求，如果此時不抓住有利時機蓄水，一旦9月底10月初降雨量不大或無降雨發生，就會給水庫供水帶來巨大壓力，因此水庫此時便開始逐漸增加蓄水量，庫水位雖不超過汛限水位，但預留的防洪庫容已在逐漸減小，遠遠小于6、7、8月的防洪庫容，此時一旦發生秋汛洪水，水庫必然會面臨巨大的防洪壓力，水庫只能以泄洪為主，這樣就極易造成下游河道出險，各級政府和相關部門要投入大量的人力、物力、財力對水庫下游河道進行搶險，轉移危險區群眾，保障沿河群眾生命財產安全。回望近年來的秋汛洪水，由于降雨強度大、歷時長、范圍廣，加之水庫泄洪，致使水庫下游河道頻頻發生災情。

2003年8月底9月初，西安地區連降中到大雨，造成黑河金官、中合、馬坊、建興、阿岔等十余處不同程度出現潰堤、丁壩水毀；富興、老堡子段子堤決口，淹沒耕地2000余畝。

2005年9月底的連續強降雨造成黑河老堡子、梁家段子堤7處決口，長度達到210米，淹沒耕地3000余畝，水毀丁壩51座、漿砌石護岸480米。

2011年9月中旬發生的秋汛洪水造成黑河郭寨、渭豐、董家園等9處堤防嚴重損毀，沿河農田大面積受災，沿河鄉鎮群眾及部隊官兵3000多人參與搶險，緊急轉移群眾1.8萬人。由于撤離及時，搶險得力，未造成人員傷亡。

因此每年秋季水庫在供水和防洪方面承受著巨大的雙重壓力。如何在現有工程前提下實施水庫精準調度，爭取最大的防洪效益和供水效益是水庫調度面臨主要課題。

4、基于大數據技術，實現水庫精準調度

（1）大數據分析技術

數據是在對物理事物進行觀察的基礎上得到的事實與概念，是和現實世界當中的地方、事件以及其他對象有一定相互關系的描述。但是從作用屬性的角度上進行分析，數據其實是在各種類型因素從多個角度上作用在某一個事物之后產生的結果的描述，針對數據進行分析是具有一定的收斂性或發散性。收斂性的具體表現為：對這一項數據信息造成影響的因素從空間的角度上進行分析是多維度的，例如對某一個斷面流量造成影響的因素包含降水強度、河道比降以及流域面積等；從時間的角度上進行分析，可以劃分為多個進程，例如土壤當中的含水量與之前一段時間的降水量有較為密切的相互關系；發散性具體表現為：數據造成的后續性影響也具備多維度和多進程性。所以采用大數據分析不單表現在對數據當前狀態的分析處理領域當中，更應當在作用因素統計分析領域當中得到應用，將規律性的成果明確的找尋出來，并依據這一項規律來對未來的發展方向進行引導。

（2）建立精準調度數學模型。

實現水庫精準調度的關鍵是構建預見期長、預報精度高的洪水預報調度數學模型。利用大數據挖掘技術、通過對近年來收集的水雨情監測數據、水庫流域下墊面變化及水庫自動測報系統采集的實時水雨情數據分析，構建定性、定量的二維數學調度模型，實現對模型參數的動態調整，是水庫實施精準調度的基礎。

（3）建立水庫精準調度大數據平臺。

水庫調度和天氣變化情況、下游河道工程、水文情況以及水庫防汛、發電、灌溉及供水需求密切相關。只有通過建立大數據平臺，實時將氣象、水文和防汛等部門的眾多新信息匯總整合，對水庫入庫監測站斷面流量、下游河道水文情況、大壩原型觀測、氣象衛星云圖和氣象雷達等關鍵數據進行綜合分析，才能建立最佳、最可行的水庫調度方案，為防汛抗旱指揮決策提供科學依據。隨著水利信息化的快速發展，讓云計算資源在水利行業得到充分應用，是未來水利信息技術發展的一個重要方向。通過在市級水利管理部門構建云計算中心，讓一些基礎性條件較差、技術力量較為薄弱的水庫通過購買服務的方式將本單位數據信息和業務系統放置在云計算中心中，不僅可以讓水庫都能享受享受云計算資源的便捷性服務，減少重復性建設問題，而且可以迅速提高水庫科學調度水平，降低水庫防汛風險，實現水庫精準化調度。

結語：

在過去幾年，國內洪澇災害發生幾率較高，在國內不同地區均出現了不同程度的洪澇災害，使得水庫周邊人民群眾的生命財產安全無法得到保證。在此背景下云計算、大數據等新技術的普及應用，正改變傳統的人工加經驗水庫調度方式，為水庫實施精準調度爭取最大的防洪效益和供水效益，減輕流域的防洪壓力和緩解地區水資源緊張矛盾帶來了更好、更快、更便捷的技術手段。

參考文獻：

[1]魏立峰. 對加強水利水電基礎設施信息化技術應用與管理的探索[J]. 基建管理優化，2017，29（02）：2-5.

[2]彭震. 利用大數據云計算提升貴州省防汛抗旱指揮決策支撐系統[J]. 中國防汛抗旱，2016，26（03）：16-17+30.