淺談信息化技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

都旭煌

【摘要】在現(xiàn)代化的水利建設(shè)工程中，信息化技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于水利行業(yè)的各方面，并取得了顯著的效益。本文從GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及GPS技術(shù)在水利工程設(shè)計、施工及管理中的應(yīng)用進行了簡單分析與論述，闡述信息技術(shù)在水利工程中的發(fā)展現(xiàn)狀，以期找到信息化技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用存在的問題，為信息化技術(shù)在水利工程的進一步應(yīng)用提供一些建議。

【關(guān)鍵詞】信息化;水利工程;施工;管理

引 言

信息化是指信息技術(shù)與信息資源的開發(fā)與利用，它是當今世界經(jīng)濟與社會發(fā)展的大趨勢，也是我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和實現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水利信息化作為水利現(xiàn)代化的重要標志和基本內(nèi)容，是國家信息化建設(shè)的重要成分之一，更是水利事業(yè)自生發(fā)展的需要和科技發(fā)展的必然趨勢。本文主要從GIS、網(wǎng)絡(luò)及GPS共3種技術(shù)在水利工程設(shè)計、施工及管理中的應(yīng)用進行了簡單分析與論述，以期為水利工程的建設(shè)提供一些有益參考。

1 水利工程施工管理的特點

水利工程施工有著投資大、周期長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及面廣的特點。相應(yīng)于其他建筑工程，水利工程承擔蓄水，擋水、泄水的任務(wù)，多需水下作業(yè)，因而對建筑物的防滲、承壓、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能有特殊的要求。并且水利工程對地基要求很高，在施工之前需對地質(zhì)條件進行細致的勘測，施工時需采取專門的措施對不良地基進行處理。水利工程的運行、調(diào)度、維護與管理工作，是水利工程管理的主要組成部分。水利工程在運行時需采用專門的水利調(diào)度技術(shù)、測報系統(tǒng)、指揮調(diào)度通訊系統(tǒng)，針對不同時期，不同工作條件，發(fā)揮功能，產(chǎn)生效益。水利工程的維修養(yǎng)護項目多，內(nèi)容復(fù)雜，具有經(jīng)常性、全年性、持續(xù)性、機動性、難以量化、地區(qū)差異性大、投資分散的特點，同時，水利工程的施工與管理工作貫穿整個系

2 我國水利信息化的發(fā)展

水利信息化，是指充分利用當代信息技術(shù)，深度開發(fā)與使用水利資源信息，實現(xiàn)水利信息的采集、輸送、存儲、處理和服務(wù)的現(xiàn)代化，全面提高水利事業(yè)活動效率和效能的過程。隨著洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境污染等問題的日益突出，治水思路也從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。在這一轉(zhuǎn)變過程中，水利信息化具有重要的戰(zhàn)略地位與作用。我國水利信息化工作于“七五”期間起步，最先僅僅是計算機技術(shù)的推廣與應(yīng)用，隨后才逐步引入全方位的現(xiàn)代信息技術(shù)，至今已有20年的歷史。

3 信息化技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析

3.1 地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）通常泛指用于獲取、儲存、查詢、綜合、處理、分析、顯示和應(yīng)用地理空間數(shù)據(jù)及其與這相關(guān)的信息的計算機系統(tǒng)。利用GIS 功能實現(xiàn)工程三維可視化顯示及貫穿飛行模擬、位置或路線的優(yōu)化、空間信息的疊加與分析，影響區(qū)范圍的確定、開挖量及剖面分析、淹沒分析、交互式的工程布置方案修改、施工現(xiàn)場布置以及物料儲運優(yōu)化管理。在水利行業(yè)，GIS技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，并且發(fā)揮著重要作用。

（1）GIS技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用。在水利工程，特別是大型水利工程（如：跨流域調(diào)水工程）中，工程選址是一個人機交會、反復(fù)修改優(yōu)化、集設(shè)計和決策于一體的過程，往往涉及范圍廣泛，內(nèi)容復(fù)雜。借助GIS技術(shù)可以虛擬工程環(huán)境，應(yīng)用三維動畫技術(shù)，制作真實的三維可視化場景，對復(fù)雜工程的施工場地、料場、渣場、產(chǎn)內(nèi)交通等進行有效整合，在計算機內(nèi)虛構(gòu)一個完整的工程布置，為設(shè)計施工人員提供形象直觀的信息，推動水利工程施工可視化、信息化、智能化的發(fā)展。

（2）GIS技術(shù)在水利工程管理中的應(yīng)用。水利工程傳統(tǒng)的勘查資料管理方法以紙質(zhì)檔案為主，這種方法復(fù)雜繁瑣，表達不夠形象直觀，易丟失。利用GIS技術(shù)可將水利工程的基本信息存于數(shù)據(jù)庫中，同時提供可視化圖形查詢界面，豐富的表達方式，為水利工程的正常管理，汛期防洪調(diào)度提供依據(jù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在水利工程中建立的信息采集系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、防汛抗旱通信系統(tǒng)、管理決策支持系統(tǒng)以及數(shù)字水利等是水利信息化的基礎(chǔ)，提升了水利工程運行管理的軟環(huán)境，是提高水利工程管理效益與減災(zāi)防災(zāi)最有效的辦法。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在水利上的應(yīng)用，使得水利信息資源共享成為了可能。水利工程在多年的建設(shè)過程中積累了一定數(shù)量的信息資源，在水利工程的設(shè)計、施工與運行管理中發(fā)揮了重要的作用，可是這些信息資源大多分布在不同部門、單位，甚至個人手中，很難形成社會共享資源。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，促進了信息資源的交流、優(yōu)化整合，提高了信息資源利用率與水利工作的管理水平。目前，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在理論水平上與發(fā)達國家相差甚微，但是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用方面卻很難落到實處。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在水利工程應(yīng)用中存在的問題如下：

（1）外部環(huán)境的影響。外部環(huán)境的影響包括工程設(shè)計的改動、無良好技術(shù)支持、資金問題等。工程設(shè)計的變更會使得網(wǎng)絡(luò)計劃不易制定與調(diào)整，施工單位很難將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在水利工程的施工管理上。目前，市場用于網(wǎng)絡(luò)計劃編制的軟件很多，但是適用軟件少，通用性差。工程資金拖延也會在客觀上阻礙網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在水利工程中的推廣。

（2）施工單位自身素質(zhì)不高的限制。一方面因為施工單位工作方式傳統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣應(yīng)用力度不夠。施工人員習(xí)慣傳統(tǒng)的操作方式，拒絕接受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。另一方面是施工單位缺少高素質(zhì)管理人員，施工管理粗放。

3.3 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）：利用GPS定位衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)進行實時定位和導(dǎo)航的系統(tǒng)。目前GPS在水利工程中的應(yīng)用相當廣泛。

GPS在水利工程施工中的應(yīng)用

水利工程一般多建在偏遠山區(qū)，在建設(shè)過程中要穿越的地形、地質(zhì)特點尤為復(fù)雜。因此在施工之前的測量就顯得尤為重要。通過GPS技術(shù)的應(yīng)用，可顯著提高施工測量的精度與效率。GPS在水利工程測量中的應(yīng)用主要包括GPS的外業(yè)測量、GPS布網(wǎng)工作以及實時動態(tài)測量方法。在水利工程施工過程中，還可以通過GPS實時監(jiān)控，提高施工質(zhì)量。水布埡水電站在面板堆石壩填筑施工中就采用這樣的系統(tǒng)來進行施工過程的實時監(jiān)控，展現(xiàn)GPS高精度、全天候工作的特點，有效提高了施工質(zhì)量。

GPS在水利工程管理中的應(yīng)用

對壩體的變形監(jiān)測是GPS在水利工程管理中最重要的貢獻。在大壩的運行管理中需要對壩體的變形進行必要的監(jiān)測。傳統(tǒng)的大壩變形監(jiān)測是利用全站儀進行的，但是這種方法需要通過人工觀測來采集數(shù)據(jù)，效率低，難度大，應(yīng)用受限制。GPS具有良好的精度，能降低勞動強度，可全天候工作的優(yōu)點，將GPS技術(shù)應(yīng)用到大壩的變形監(jiān)測提高了測量精度，自動化程度高。1998年汛期，清江和長江頻繁發(fā)生洪水，隔河巖大壩GPS監(jiān)測系統(tǒng)對大壩拱冠、拱座等重要部位進行了嚴密監(jiān)測。根據(jù)GPS監(jiān)測結(jié)果，相關(guān)部門做出“承擔風(fēng)險，攔蓄錯峰”的決策，減輕了長江荊江大堤的防汛壓力。GPS還可以用于滑坡監(jiān)測，準確反映出滑坡的形變情況。在三峽庫區(qū)寶塔滑坡監(jiān)測中，運用GPS的高程監(jiān)測取得了良好的精度，監(jiān)測點平面位置精度在1.4-4.5mm之間;高程精度在1.0mm以下。

4 結(jié)束語

GIS、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、GPS在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用，為我國的水利事業(yè)發(fā)展注入了新的活力，降低了水利工程施工難度與風(fēng)險，提高了水利工程維護管理的效率，改善了水利行業(yè)的技術(shù)水平，縮短了我國與發(fā)達國家在水利信息化方面的差距，有巨大發(fā)展?jié)摿?，但是，我國的水利信息化建設(shè)還處在起步階段，建設(shè)單位在設(shè)計建設(shè)過程中使用信息化技術(shù)的意識不強，缺少高素質(zhì)管理人員。因此，要在水利設(shè)計建設(shè)過程中更好的應(yīng)用和發(fā)展信息技術(shù)，應(yīng)加強標準化、規(guī)范化建設(shè)，并提高信息技術(shù)水平。

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項目基金：揚州大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃資助項目（X2015565）