水利工程智慧化運(yùn)行管理方式分析

卞曉燕，嵩文正

（山東省濟(jì)寧市兗州區(qū)水務(wù)局，山東 濟(jì)寧272100）

1 引言

水利工程智慧化運(yùn)行實(shí)際上就是智慧水利，其概念就是利用新一代的科技技術(shù)，對水利信息資源進(jìn)行深入的挖掘，并將所收集的水利信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸、分析處理等，全面提升水利工程管理的效率和質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更為全面的感知、更加主動(dòng)的服務(wù)、更加科學(xué)的決策、更加及時(shí)的應(yīng)對。水利工程智慧化是改變目前水利工程中存在的重視建設(shè)忽略管理問題的重要方法，隨著智慧水利的普及，相關(guān)行業(yè)的管理者也要采用更加科學(xué)有效的方式來開展管理，領(lǐng)跑行業(yè)發(fā)展。

2 水利工程智慧化運(yùn)行管理現(xiàn)狀

目前，我國水利工程建設(shè)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步和成就，水利工程體系也正在逐漸完善，對水資源的利用以及防洪能力都在逐漸增強(qiáng)。同時(shí)，為了配合水利工程建設(shè)，我國逐漸建立了由省一級(jí)地方管理機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的比較系統(tǒng)完整的水利工程管理組織體系，水電站、水閘等水利工程相關(guān)的法律法規(guī)也在不斷完善，水利工程管理初見成效。但是結(jié)合目前水利工程智慧化的現(xiàn)狀來看，還是存在許多問題的，主要體現(xiàn)在以下3方面。

2.1 信息采集不夠

水利涉及的面非常廣泛，例如，在“硬件”方面，一般都是大的工程，如水庫、大壩、電站；在“軟件”的方面，像洪水監(jiān)測預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度、供水、灌溉等，這些數(shù)據(jù)沒有信息化的支撐，難以形成合力[1]。

2.2 數(shù)據(jù)共享不夠

到了現(xiàn)代智慧水利發(fā)展階段，更應(yīng)該講究融合共享。水利大數(shù)據(jù)的構(gòu)成，不光是水利本身的數(shù)據(jù)，還包括氣象、測繪地理信息、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等方方面面的綜合數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)又是相互聯(lián)系，互為支撐的。關(guān)鍵的是，數(shù)據(jù)不能共享，積聚再多信息模塊實(shí)現(xiàn)全國水利建設(shè)市場的聯(lián)通，因此，要實(shí)現(xiàn)辦公區(qū)域外的水利建設(shè)和管理信息查詢很難，更不用說實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度和運(yùn)行管理等功能了。

2.3 功能設(shè)計(jì)模塊不夠完善

就目前來說，國家水利建設(shè)和管理信息系統(tǒng)主要是用來進(jìn)行一些水利建設(shè)信息的查詢、基本資料的公示等[2]。但是，對于智慧水利來說，僅僅是查詢信息的功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。一個(gè)健全的智慧水利平臺(tái)應(yīng)該兼具動(dòng)態(tài)模擬、實(shí)時(shí)展示、預(yù)報(bào)預(yù)警等功能。而這些功能正是目前平臺(tái)所欠缺的，和預(yù)想中的水利工程智慧化管理相差較大。

3 水利工程智慧化運(yùn)行管理策略

在未來的發(fā)展中，要不斷完善水利工程智慧化平臺(tái)，利用技術(shù)補(bǔ)齊短板，積極學(xué)習(xí)其他國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，全面提升水利工程的智慧化運(yùn)行管理。具體來說，可以從以下5方面入手。

3.1 區(qū)分等級(jí)，明確水利工程智慧化的工作重點(diǎn)

結(jié)合國家出臺(tái)的相關(guān)規(guī)定，可以現(xiàn)針對大型和中型的水庫、水閘、灌區(qū)等水利工程開展智慧化的運(yùn)行管理工作，構(gòu)建智慧水利平臺(tái)。然后，再針對其他水庫、泵站、水閘等水利工程開展智慧建設(shè)工作，具體工作的開展與實(shí)施還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和需求來進(jìn)行。

3.2 劃分管理權(quán)限，逐步推進(jìn)水利工程智慧化

水利工程智慧化工作的開展需要由相關(guān)部門統(tǒng)一協(xié)調(diào)開展，這就需要明確責(zé)任主體。針對中央事權(quán)的水利工程的智慧化建設(shè)，一般由水利部門和相關(guān)流域機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)[3]。針對一些地方范圍內(nèi)的大型、中型、小型的水利工程的智慧化建設(shè)，一般由各個(gè)地區(qū)的政府負(fù)責(zé)。

3.3 注重對信息源和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

要確保水利工程智慧化的順利運(yùn)行，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對信息源和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作，構(gòu)建立體監(jiān)測體系，將地面站網(wǎng)作為基礎(chǔ)，借助水循環(huán)途徑和各類新產(chǎn)品、新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源、水安全、水管理等多方面的高效監(jiān)測。信息化一直是我國水利工程智慧化建設(shè)的短板，因此，在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)工作的重點(diǎn)要放在完善當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、提高網(wǎng)絡(luò)安全性和應(yīng)急處理能力等方面。同時(shí)，不斷完善信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，確保大數(shù)據(jù)、信息收集等系統(tǒng)的運(yùn)行，為水利工程智慧化運(yùn)行管理奠定基礎(chǔ)。此外，要進(jìn)一步加快對水利云平臺(tái)的建設(shè)力度，提升水利在線網(wǎng)絡(luò)的傳輸、存儲(chǔ)和分析處理能力，實(shí)現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的快速處理，減少維護(hù)成本。

3.4 加強(qiáng)對知識(shí)體系的建設(shè)

對中國水資源未來的發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測是新時(shí)代水資源精細(xì)化管理的必然要求，同時(shí)也是推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)[4]。因此，需要構(gòu)建新一代能夠靈活應(yīng)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境下的水文水資源預(yù)報(bào)模型。新一代的水文預(yù)報(bào)模型應(yīng)該集氣象預(yù)報(bào)、水工程調(diào)度模型等功能為一體，不僅可以對短期內(nèi)中國的水文發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而為水資源的調(diào)用、儲(chǔ)蓄等提供依據(jù)。同時(shí)，還可以對未來中國的水資源利用做出科學(xué)合理的規(guī)劃。

3.5 構(gòu)建信息共享途徑

水利工程要想實(shí)現(xiàn)智慧化運(yùn)行就要打破信息壁壘，推進(jìn)信息共享，針對水利工程的區(qū)域位置開展信息監(jiān)測、分析評(píng)價(jià)、優(yōu)化調(diào)度等方面的聯(lián)動(dòng)，推進(jìn)各方水利工程業(yè)務(wù)的融合，構(gòu)建信息共享的平臺(tái)，減少信息獲取的時(shí)間成本，提高水利工程建設(shè)的成效和質(zhì)量。

4 水利工程智慧化運(yùn)行案例

以水庫智慧化運(yùn)行管理模式的構(gòu)建為例，水庫具有防洪、發(fā)電、供水等多種功能[5]，能夠滿足人們?nèi)粘Ｋ瑁撬畮煲坏┙ǔ桑绻荒芎侠淼卣{(diào)度就會(huì)給人們的日常生產(chǎn)生活帶來極大的不利影響，因此開展水庫智慧化運(yùn)行管理是非常有必要的。對于水庫大壩的智慧化建設(shè)來說，需要遵循以下原則：（1）在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃管理，明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)，實(shí)行統(tǒng)一管理、運(yùn)行和維護(hù)。嚴(yán)格按照相應(yīng)的步驟進(jìn)行軟件系統(tǒng)的開發(fā)和更新工作，同時(shí)還要不斷提升管理人員的信息化素養(yǎng)以匹配智慧化建設(shè)。（2）采取整體和局部相結(jié)合的方式，將大壩的安全等作為當(dāng)?shù)氐挠^測依據(jù)，構(gòu)建水利云平臺(tái)、閘門智能控制等系統(tǒng)，進(jìn)而滿足水利工程日常調(diào)度、應(yīng)急管理等方面的需求。（3）在防洪的基礎(chǔ)上開展工程調(diào)度，同時(shí)增加相應(yīng)的生態(tài)調(diào)度，兼顧常規(guī)、優(yōu)化調(diào)度。（4）開展信息化、規(guī)范化的日常管理工作，確保每一項(xiàng)工作都能夠記錄在案。（5）推動(dòng)水庫信息化建設(shè)和數(shù)字流域建設(shè)相結(jié)合，在河道相應(yīng)的位置開展全面檢測，統(tǒng)籌管理智慧水利各項(xiàng)工作。

水庫智慧化運(yùn)行管理框架包括5個(gè)部分：信息感知、信息傳輸、云中心、云平臺(tái)、智慧應(yīng)用。通過各個(gè)水利部門的通力協(xié)作，實(shí)現(xiàn)在線智能感知，進(jìn)而獲取水利相關(guān)數(shù)據(jù)，如水雨情、流量、水質(zhì)、自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，通過智能數(shù)據(jù)傳輸、智能存儲(chǔ)計(jì)算,對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效傳輸處理，最終通過智能服務(wù)環(huán)節(jié)體現(xiàn)在各種智能管理功能模塊中，實(shí)現(xiàn)智能化管理。

目前，智慧水利已經(jīng)在我國實(shí)現(xiàn)了初步的應(yīng)用，長江水利委員會(huì)研發(fā)的開放-松散耦合式流域預(yù)報(bào)調(diào)度一體化系統(tǒng)，成功應(yīng)用于長江流域巨型水庫群，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了預(yù)報(bào)調(diào)度一體化，極大地提高預(yù)報(bào)調(diào)度時(shí)效性。目前，該系統(tǒng)匯集了流域3萬余個(gè)水雨情站點(diǎn)信息，擴(kuò)充預(yù)報(bào)調(diào)度計(jì)算節(jié)點(diǎn)至近1 000個(gè)，制作長江流域主要斷面預(yù)報(bào)及調(diào)度方案的時(shí)間由原來的3 h以上縮減至約1 h，可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)120 h內(nèi)水位流量。在2020年流域性洪水期間，基于該系統(tǒng)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)及調(diào)度分析，長江流域41座水庫實(shí)施庫群聯(lián)合調(diào)度，攔蓄洪水約4.9×1010m3，降低長江干流川渝河段洪峰水位2.9～3.3 m，降低中下游干流宜昌至大通河段洪峰水位0.3～4 m，避免宜昌至石首河段水位超過標(biāo)準(zhǔn)，縮短中下游干流超警時(shí)間8～22 d，發(fā)揮了巨大的防洪減災(zāi)效益。

5 結(jié)語

水利工程智慧化運(yùn)行為我國水資源調(diào)度等提供了便捷，對于我國開展生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要。水利工程智慧化建設(shè)是一個(gè)長期的過程，需要多方協(xié)同努力，分階段實(shí)現(xiàn)，我國需要在借鑒其他國家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，逐步開展智慧水利工程建設(shè)，不斷提升我國水利工程建設(shè)的管理水平。