南京浦口新城水利信息化綜合平臺建設(shè)之探討

孫在斌

(南京水利投資有限公司，江蘇南京 210048)

1 浦口新城概況及地區(qū)水文氣象條件

南京市浦口新城是南京市政府 2010年為實施“跨江發(fā)展”戰(zhàn)略，推進江南和江北統(tǒng)籌發(fā)展、主城和郊區(qū)統(tǒng)籌發(fā)展而規(guī)劃的建設(shè)新區(qū)。南臨長江，北枕老山，規(guī)劃范圍東至津浦鐵路，西至長江三橋連接線，南至長江，北至珍珠泉風(fēng)景區(qū)規(guī)劃區(qū)、浦珠路、浦烏路，總面積約93 m2，核心區(qū)約27.5m2。新城枕山臨江，人文底蘊深厚，擁有“江、湖、泉、山、林、葦”優(yōu)越的自然條件，呈“北部山體、中部丘陵、南部水網(wǎng)平原”地形特點，地勢呈北高南低之勢，是南京最能充分體現(xiàn)“山、城、江”生態(tài)格局的黃金寶地。

該地區(qū)屬長江水系，區(qū)域南部的長江是本區(qū)的主要水源地，主要河道南側(cè)定向河、北側(cè)鎮(zhèn)北河、中心地區(qū)的七里河、縱貫?zāi)媳钡呢S字河和南圩十字河。長江大堤，設(shè)防洪水位 10.6m，區(qū)域內(nèi)沒有污染性工廠，水文氣象環(huán)境良好。亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨季在年季、季節(jié)之間差異較大，豐枯明顯，降雨量分布不均。

據(jù)統(tǒng)計，浦口地區(qū)年平均降雨量1102.2mm，豐水年高達 1778.3mm（1991 年），枯水年僅 456mm（1978年）。

汛期（5～9月）平均降雨712.1mm。汛期最大降雨量1324.5mm（1991年），最小降雨量248.8mm（1978年）。歷史日最大降雨量301.9mm（2003年7月5日）。本地區(qū)平均徑流量2.62億m3。

按照南京市浦口新城總體規(guī)劃，浦口新城作為江北地區(qū)最具跨越性發(fā)展條件的地區(qū)，對于構(gòu)建江北地區(qū)和浦口地區(qū)跨江發(fā)展核心承載區(qū)，打造現(xiàn)代濱江城市將起到重大作用。透過浦口新城總體規(guī)劃可以看出，水是貫穿整個區(qū)域的靈魂，沒有充足、干凈、可控的水，整個新區(qū)將失去應(yīng)有的靈性。充足的水資源、合理的河網(wǎng)、可控制調(diào)節(jié)的水利樞紐、雨污管道分流、水質(zhì)實時監(jiān)測等措施的建立，是確保整個區(qū)域達到規(guī)劃目的的重要部分。

2 浦口新城涉水工程及水利信息化建設(shè)現(xiàn)狀

浦口新城正處于基礎(chǔ)建設(shè)階段，已規(guī)劃設(shè)計中包含新建七座泵站、一座河閘（七里河蓄水閘）、新修（整治）八條河道（見表1）。其中大部分建設(shè)項目于 2012年初開始施工，設(shè)計規(guī)劃中沒有水雨情監(jiān)測點、水質(zhì)在線監(jiān)測點、低洼積水點等自動檢測站點布設(shè)，也未對整個新城的水利信息化進行任何考慮。

表1

圖1 浦口新城涉水工程及位置圖

尚在建設(shè)中的壩子窯等七座泵站，設(shè)計上只可進行本站獨立調(diào)水工作，沒有設(shè)計新城區(qū)域水情監(jiān)控系統(tǒng)，按此設(shè)計，將來浦口新城的水利管理者很難獲知區(qū)域內(nèi)其它河道水位信息及水質(zhì)信息，從而無法在新城內(nèi)利用水位差進行調(diào)水。當(dāng)汛期強降雨發(fā)生時，獨立調(diào)水無法精確對區(qū)內(nèi)整個調(diào)水管網(wǎng)的降雨量、內(nèi)外河水位、引水流量、閘門水泵運行情況進行綜合分析，也無法對管網(wǎng)內(nèi)狀況作出迅速、及時、準(zhǔn)確的反應(yīng)。泵站排水往往滯后，浪費人力和時間，區(qū)域內(nèi)調(diào)水調(diào)度的執(zhí)行情況得不到有效監(jiān)督和控制，調(diào)水效果將大打折扣。

同時，由于沒有與周邊地區(qū)、市水利部門信息網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，各水利部門間信息不能有效傳輸，信息不能共享，浦口新城的水利管理人員更無法對管網(wǎng)外水情狀況作出迅速、及時、準(zhǔn)確的反應(yīng)。

因此，在現(xiàn)有泵站自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，有必要建立一個技術(shù)先進可靠、反應(yīng)迅速、自動化程度較高的水利信息化綜合平臺。

3 水利信息化綜合平臺建設(shè)必要性

建立水利信息化綜合平臺，對已建各類自動化系統(tǒng)進行整合，為擬建自動化系統(tǒng)提供接口，通過建立泵閘站遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)，水情自動測報系統(tǒng)，積水點視頻監(jiān)控系統(tǒng)，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，來匯聚管理水雨情、工情、水質(zhì)、流量等各類實時信息，為后續(xù)洪水預(yù)報、防汛決策、引水調(diào)度等綜合應(yīng)用提供支持，使浦口新城新區(qū)的綜合調(diào)水調(diào)度管理水平躍上一個現(xiàn)代化高效運作的新臺階。其建設(shè)的必要性還表現(xiàn)如下。

3.1 浦口新城水利現(xiàn)代化建設(shè)的需要

建設(shè)水利信息化綜合平臺是《全國水利信息化規(guī)劃（“金水工程”規(guī)劃）》和《全國水利信息化“十一五”發(fā)展規(guī)劃》中明確的重點建設(shè)任務(wù)。一個先進可靠的自動化水利信息化綜合平臺不僅可以提升水利管理能力和現(xiàn)代化水平，推進水利從粗放管理向精細(xì)管理、從傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代管理模式轉(zhuǎn)變，也是提高水利信息化整體水平的重要保障。

浦口新城的新水利系統(tǒng)建設(shè)還剛剛開始，盡早對水利信息化平臺的框架結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，只有完善水雨情自動測報系統(tǒng)、水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)、管網(wǎng)排水系統(tǒng)及泵閘站自動化監(jiān)控系統(tǒng)等基礎(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)，才能實現(xiàn)后續(xù)防汛決策支持系統(tǒng)、水資源管理決策支持系統(tǒng)、水環(huán)境評價與調(diào)控系統(tǒng)的開發(fā)，為區(qū)域防洪除澇、水資源管理、調(diào)水改善水環(huán)境提供全過程和全方位支持，提高水利工程管理水平。

3.2 區(qū)域防洪除澇調(diào)度的需要

浦口新城在建水利工程站點只對閘門運行情況、泵站開機情況以及上下游水位監(jiān)測進行了設(shè)計，未對雨情、地下管網(wǎng)排水等進行自動化監(jiān)測，而上述信息的監(jiān)測分析是防洪調(diào)度準(zhǔn)確性、時效性的基礎(chǔ)。為實現(xiàn)防洪調(diào)度準(zhǔn)確性、時效性必須在現(xiàn)有工程的基礎(chǔ)上建立水雨情報汛站網(wǎng)及排水口流量監(jiān)測站，及時掌握水位、流量信息，建立區(qū)域水利信息資源共享平臺，為浦口新城、浦口地區(qū)乃至南京市防洪除澇調(diào)度提供全面的水、工情信息，為水環(huán)境改善及防汛安全提供保證，在防汛抗旱、水資源管理、水土保持、電子政務(wù)等工作中將發(fā)揮重要作用。

3.3 新區(qū)水資源統(tǒng)一管理和調(diào)水改善水環(huán)境的需要

浦口新區(qū)河網(wǎng)沿長江垂直分布于新區(qū)內(nèi)，在非汛期可利用內(nèi)河水位差從長江引水以改善內(nèi)河水質(zhì)。但目前對內(nèi)河及長江河水水質(zhì)沒有自動監(jiān)測設(shè)備，無法對轄區(qū)內(nèi)水系的水雨情、水質(zhì)等多種因素進行綜合分析，為了更加科學(xué)、有效地改善內(nèi)河水質(zhì)，有必要建設(shè)一套水利信息自動化系統(tǒng)，及時掌握水質(zhì)、水量信息，充分利用潮汐動力，促進骨干河道水體定向、有序流動，從面上帶動內(nèi)河中小河道水體有序流動，使區(qū)域內(nèi)泵閘調(diào)度更加科學(xué)合理。

4 目前已確定的建設(shè)總目標(biāo)和總建設(shè)任務(wù)

根據(jù)目前浦口新城的水文、水利實際情況，以加強區(qū)域水雨情監(jiān)測、河道水利工程監(jiān)控管理、保障防汛安全為總體目標(biāo)，整合現(xiàn)有信息化設(shè)備和系統(tǒng)，完善水利信息系統(tǒng)運行環(huán)境體系、信息采集與工程監(jiān)控體系，建立防汛管理決策系統(tǒng)，提升新區(qū)水利信息化管理水平。

4.1 已確定的具體建設(shè)總目標(biāo)

浦口新城防洪調(diào)度工程以實際需求為出發(fā)點，通過建立一座綜合性監(jiān)控調(diào)度中心，以光纖網(wǎng)絡(luò)為鏈路，運用成熟先進的計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、可視化技術(shù)開發(fā)一套適合浦口新城的水利信息化綜合平臺，來實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)沿線各泵閘、污水處理廠、景觀照明設(shè)施、生態(tài)綠化監(jiān)視系統(tǒng)以及其它水環(huán)境監(jiān)測設(shè)施的聯(lián)合調(diào)度運行，為實現(xiàn)浦口新城防洪興利，科學(xué)調(diào)水提供切實有效的科學(xué)手段。

由于浦口新城正處于開發(fā)建設(shè)初期，各類水利設(shè)施需要根據(jù)整體規(guī)劃分期分段進行，在水利信息的采集上還有諸多不確定因素需要在建設(shè)過程中加以確認(rèn)和補充。因此，浦口新城水利信息化系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)該是可擴展的、可補充的。按照統(tǒng)一規(guī)劃，分段實施的原則，建設(shè)上按時間分為兩個階段：2013年應(yīng)完成原有設(shè)計規(guī)劃的各泵站、河道的信息化設(shè)計建設(shè)和水利信息化平臺的基礎(chǔ)建設(shè)，2014年—2015年基本完成整個信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，完成基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以GIS平臺的防汛決策調(diào)度應(yīng)用。

4.2 2013年建設(shè)任務(wù)基本內(nèi)容

2013年應(yīng)完成信息化系統(tǒng)大部分基礎(chǔ)建設(shè)工作。

（1）建立數(shù)據(jù)匯聚中心。在壩子窯泵站設(shè)立浦口新城水利信息化綜合管理中心，建立綜合數(shù)據(jù)平臺，對已開工和將要開工的壩子窯等七座泵站的運行控制信息，水雨情信息，視頻監(jiān)視信息等進行匯聚，為信息化平臺應(yīng)用提供數(shù)據(jù)共享。

（2）建立集中控制系統(tǒng)。在綜合管理中心，利用統(tǒng)一的展示平臺，對在建7個泵站進行泵閘集中控制，視頻集中監(jiān)視等管理，并預(yù)留今后其他泵站的接入點數(shù)。

（3）建立水雨情自動測報系統(tǒng)。在符合條件的河道布設(shè)水雨情監(jiān)測站點，作為泵站水雨情信息的補充，為泵站排水調(diào)水提供準(zhǔn)確依據(jù)，也為今后防洪決策調(diào)度支持系統(tǒng)積累數(shù)據(jù)。

按照新區(qū)規(guī)劃圖，除在各泵站建立水雨情監(jiān)測外，還可在新區(qū)東北、西南角河道及長江出口處增加水雨情監(jiān)測站點。

（4）建立視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)。建立統(tǒng)一的視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺，將在建7個泵站視頻信息進行匯聚展示，并保證今后與新建泵站，市政、公安等已建視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對接。

（5）防汛會商室建設(shè)。建立防汛會商室，完成會商室裝修，安裝大屏幕拼接系統(tǒng)，會議系統(tǒng)等，以保證各管理部門對防汛決策的實時性需求。

（6）機房建設(shè)。初步建成水利信息化機房，完成機房裝修，安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計算機設(shè)備、備用電源設(shè)備等，并預(yù)留今后擴展的空間，

（7）通信鏈路。在浦口新城基礎(chǔ)建設(shè)期間，可根據(jù)實際情況選擇自建或租用運營商光纖鏈路，將在建七個泵站與壩子窯總控中心相連。用于傳輸泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)信息及視頻信號。租用光纖鏈路帶寬不低于4M。

河道水位雨量監(jiān)測點與控制中心可采用無線通訊方式進行數(shù)據(jù)傳輸。

4.3 2014～2015年建設(shè)內(nèi)容

該部分內(nèi)容為水利信息化平臺總體設(shè)計中的后續(xù)建設(shè)內(nèi)容。

（1）建立水質(zhì)自動監(jiān)測站。在七里河、定向河等關(guān)鍵河道分界點建立水質(zhì)自動監(jiān)測站對河道水質(zhì)進行監(jiān)測，作為水環(huán)境評價及調(diào)水依據(jù)。

（2）建立流量監(jiān)測斷面。選擇七里河、定向河、豐字河等關(guān)鍵河道斷面進行流量監(jiān)測，為預(yù)報調(diào)度應(yīng)用模型提供科學(xué)依據(jù)。

（3）建立綜合展示平臺。利用 GIS系統(tǒng)、三維仿真系統(tǒng)對浦口新城內(nèi)各類水利設(shè)施進行定位，將各類信息采用實時仿真建模軟件建立三維數(shù)字仿真模型，通過管理中心數(shù)據(jù)庫獲取最新數(shù)據(jù)信息，運用虛擬仿真技術(shù)建立先進、可靠、實用的三維數(shù)字化工程運行管理信息系統(tǒng)，提升水利工程運行管理水平。

（4）綜合業(yè)務(wù)開發(fā)。利用已有 WEB應(yīng)用服務(wù)器及功能模塊，通過大屏幕拼接管理器，全面展示新區(qū)內(nèi)河道信息、管理流程、泵站聯(lián)合調(diào)度、水情監(jiān)測、預(yù)警與報警、視頻監(jiān)控、資料整編、防洪調(diào)度預(yù)案、洪水預(yù)報等業(yè)務(wù)信息，為防洪優(yōu)化調(diào)度管理提供決策支持。

5 結(jié) 語

建立一個技術(shù)先進可靠、反應(yīng)迅速、自動化程度較高的水利信息化綜合平臺，通過控制調(diào)節(jié)的水利樞紐是實現(xiàn)穩(wěn)定整個區(qū)域防汛排澇及景觀水位的基本工程保障。隨著信息社會的快速發(fā)展，國家和社會對水利信息資源的需求越來越廣，水利發(fā)展與改革對水利信息資源的要求越來越高，在城市化的建設(shè)中，水利信息化建設(shè)必將越來越被重視。

參考資料

[1]國家信息化領(lǐng)導(dǎo)小組關(guān)于我國電子政務(wù)建設(shè)指導(dǎo)意見

[2]全國水利信息化規(guī)劃（金水工程規(guī)劃）

[3]江蘇省水利信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃

[4]加快推進水利信息化資源整合與共享指導(dǎo)意見.水利部(2008年)