自動化信息技術(shù)在冶源水庫防汛中的應(yīng)用

孟 健

（臨朐縣冶源水庫運行維護中心，山東 臨朐 262605）

近年來，受氣候變化影響，洪水災(zāi)害風(fēng)險增加，成為國家安全與發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。利用計算機技術(shù)與通訊技術(shù)實現(xiàn)防汛水利信息化，對推動洪水災(zāi)害風(fēng)險管理，做出正確決策有重要意義。水利防汛通過水利信息技術(shù)獲取到區(qū)域降水量與天氣的變化，再對獲取的數(shù)據(jù)進行研究，對其進行防范優(yōu)化策略。原來很多水庫防汛工作中存在監(jiān)測設(shè)施落后、水文信息數(shù)據(jù)滯后、視頻監(jiān)控布設(shè)不全面、硬（軟件）系統(tǒng)運行平臺時效性不高，無法對防汛情況作出準(zhǔn)確的分析、研判，給防汛會商帶來不便。通過自動化設(shè)施與信息化技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠科學(xué)、合理地指導(dǎo)防汛工作，降低和減免洪水災(zāi)害對國民經(jīng)濟建設(shè)和人民財產(chǎn)安全造成影響。

1 自動化設(shè)施與信息化技術(shù)的特點

1.1 準(zhǔn)確性

在水庫防汛的過程當(dāng)中，雨情、水情及相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，對決策是非常重要的。而隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)觀測水平的提升能夠極大地提高水庫防汛的準(zhǔn)確性。

1.2 獨立性

在對數(shù)據(jù)和信息的收集整理方面，自動化信息技術(shù)具有較強的實效，有效避免了人為的主觀臆斷和情感因素等干擾，使決策分析更加準(zhǔn)確客觀。

1.3 推演性

與一般的設(shè)備技術(shù)相比，在基于雨水工情況數(shù)據(jù)信息情況下，可進行科學(xué)合理的分析和推演，保障決策者進行有效的預(yù)判。

2 冶源水庫信息化應(yīng)用現(xiàn)狀與成效

2.1 自動化監(jiān)測設(shè)施在水庫防汛中的應(yīng)用

冶源水庫主、副壩測壓管自建庫到目前，共經(jīng)歷1959 年、1963 年、1965 年和1982 年四次布設(shè)。從1960 年起，隨各批次的完成安裝陸續(xù)投入觀測，資料積累至1989 年尚較完整。后來由于工程施工及自身淤積、老化等各種原因，1989 年已停止觀測。

1982 年安裝的測壓管共計6 排37 支，其中，主壩安設(shè)了3 排19 支，其位置分別在0+195、0+320、0+435 處，每排設(shè)置6 支，另在樁號0+320 的后坡（排水楞體外側(cè)）增設(shè)1 管，以觀測地下水位。副壩共設(shè)置了3 排18 支，其位置分別在樁號1+670、1+770 和1+870 處。其中，2011 年水庫第二次除險加固工程防汛路面修復(fù)時，將副壩頂下游側(cè)3 個測壓管移除。截至目前，主副壩共有人工觀測點34 個。

2019 年，冶源水庫實施了大中型水庫大壩安全自動化監(jiān)測項目。布設(shè)了大壩滲壓、位移、沉陷等自動化監(jiān)測站點34 處，布設(shè)了智能滲壓遙測儀，用于監(jiān)測大壩滲壓數(shù)據(jù)，通過太陽能供電，無線網(wǎng)關(guān)集中4G 傳輸。大壩位移監(jiān)測已建了1 個基準(zhǔn)點，5 個監(jiān)測點，布設(shè)了GNSS 監(jiān)測型接收機，配套天線、天線保護罩、強制對中器等設(shè)備，利用太陽能供電，良好的避雷接地等。在中心布置了大壩安全監(jiān)測管理軟件系統(tǒng)，可以監(jiān)測滲壓、位移、庫水位等數(shù)據(jù)，初步實現(xiàn)了大壩的安全自動化監(jiān)測。

2021 年8 月30 日，濰坊市水利局以《關(guān)于臨朐縣6 座水庫大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)維修改造實施方案的批復(fù)》（濰水管防函字〔2021〕148號）進行了批復(fù)，批復(fù)總投資302.089 萬元。此項目為大壩表面變形自動化監(jiān)測系統(tǒng)改造，共部署11 個監(jiān)測點；安裝在主壩1 個斷面4 個，副壩4個，閘墩3 個，新建大壩滲壓測壓管井8 處。保留原有人工觀測點，在人工觀測點旁邊新建自動化監(jiān)測基礎(chǔ)，把大壩表面變形自動化監(jiān)測系統(tǒng)接入大壩安全監(jiān)測管理軟件系統(tǒng)，并進行了管理軟件系統(tǒng)功能整合調(diào)試。

2.2 水文信息數(shù)據(jù)庫在水庫防汛中的應(yīng)用

冶源水庫洪水預(yù)報系統(tǒng)主要是通過流域內(nèi)水文站及自動雨量觀測站監(jiān)測降雨量，預(yù)測入庫洪水規(guī)模，水庫水位變化等資料，為反推入庫洪峰流量及水庫防洪應(yīng)急響應(yīng)、調(diào)度提供基礎(chǔ)資料。水庫報汛方式主要是自動測報及人工電話報汛相結(jié)合。冶源水庫現(xiàn)有兩套水位觀測設(shè)施：一套為人工觀測水尺，位于主壩前；一套為自動化水位計，水位數(shù)據(jù)進入CTU 模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送入物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)器，智能手機或電腦端通過微信應(yīng)用關(guān)注“水位計”公眾號，進行設(shè)置連接，就可以通過水位計公眾號—控制臺—控制中心，實時查看水位、庫容、反推入庫流量等信息。

冶源水庫承載著下游濰坊市的臨朐縣、青州市、壽光市及濱海區(qū)等4 個市（縣、區(qū)）的幾十個鎮(zhèn)（街道），人口總計120 萬以上，耕地5.6 萬hm2；另外，還保護著膠濟、益羊、青臨3 條鐵路和濟青、榮烏、長深三條高速公路、國道309、省道223、327 等十幾條公路干線以及東營至黃島的輸油管道、青州卷煙廠、濰坊純堿廠、羊口鹽長等重要設(shè)施和企業(yè)。

通過不斷完善水文信息，構(gòu)建水雨情測站等措施，建立網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化集合平臺，提高了檢索效率，為水庫汛期水文數(shù)據(jù)利用打下良好基礎(chǔ)。經(jīng)過2012 年“達維”臺風(fēng)、2018 年“溫比亞”臺風(fēng)、2019 年“利奇馬”臺風(fēng)、2021 年“煙花”臺風(fēng)的洗禮，冶源水庫的洪水預(yù)報系統(tǒng)及水位自動化觀測設(shè)施在抗御洪水中發(fā)揮了信息化功能。

2.3 防汛視頻會商系統(tǒng)在水庫防汛中的應(yīng)用

2019 年冶源水庫運行維護中心在原28 個監(jiān)控點的基礎(chǔ)上，在水庫周邊、取水口、溢洪閘、放水洞、上游入河口、上游交通橋、水位計、主副壩前后、水質(zhì)監(jiān)測房等處增設(shè)攝像頭44 個，建立水庫應(yīng)急調(diào)度中心，對冶源水庫進行24 h 全方位監(jiān)控，該系統(tǒng)與公安局110 指揮系統(tǒng)實現(xiàn)無縫隙聯(lián)動，并與相關(guān)部門和街道聯(lián)動，做到第一時間發(fā)現(xiàn)并處置。

2021 年，冶源水庫運行維護中心對防汛調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備進行了升級改造，此次升級改造提高了較強的動態(tài)性、交互性以及便捷性，防汛現(xiàn)場人員和決策人員可以通過視頻進行交流和溝通，共商防汛決策，提升了防汛指揮的高效性。

3 結(jié) 語

近年來，臨朐縣汛期雨量充足，降雨集中，特別是2018 年的“溫比亞”臺風(fēng)、2019 年的“利奇馬”臺風(fēng)帶來的強降雨，冶源水庫水位迅速上漲，洪峰流量達到3 750 m3/s。基于自動化設(shè)施與信息化技術(shù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，管理者和決策者進行了科學(xué)、合理的調(diào)度，最大限度地減少了人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，安全、平穩(wěn)的度過汛期。2019 年9 月被中共山東省委授予“山東省抗災(zāi)救災(zāi)先進基層黨組織”。

水利防汛自動化設(shè)施與信息化技術(shù)管理是時代發(fā)展的必然趨勢，需要各級管理層切實提高對信息化管理的重視制度，完善水利防汛基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，壯大信息化管理團隊力量，進一步提升水利防汛自動化設(shè)施與信息化管理水平，確保水庫安全運行，保障下游公共設(shè)施和企事業(yè)單位及居民的生命財產(chǎn)安全。