水利信息化技術(shù)在黑河金盆水庫防汛調(diào)度工作中的應(yīng)用

胡風(fēng)有

【摘要】在防汛調(diào)度領(lǐng)域當(dāng)中，信息技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn)。筆者依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)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(guān)系進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上分析大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興信息化技術(shù)在防汛調(diào)度領(lǐng)域中的應(yīng)用，希望可以為今后相關(guān)工作起到一定借鑒性作用，最終對我國水利行業(yè)信息化發(fā)展起到一定的促進(jìn)性作用。

【關(guān)鍵詞】水利；信息化技術(shù)；防汛調(diào)度；應(yīng)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(fā)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(dān)著70%西安市居民生活和工業(yè)用水供水任務(wù)。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(shù)手段實(shí)施水庫精準(zhǔn)調(diào)度，爭取來水量不變條件下，實(shí)現(xiàn)多蓄水，為西安建設(shè)國際化大都市提供可靠的水資源保障。

2、水庫調(diào)度現(xiàn)狀分析

目前黑河金盆水庫已建設(shè)了水庫水雨情自動測報(bào)系統(tǒng)、洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測、閘門自動啟閉、庫區(qū)視頻安全監(jiān)控和防汛會商六大系統(tǒng)，完成了《金盆水庫水庫調(diào)度規(guī)程》、《金盆水庫汛限水位動態(tài)控制方案研究》等水庫運(yùn)行規(guī)程編制。2001年水庫運(yùn)行以來，水庫積累豐富的水庫調(diào)度經(jīng)驗(yàn)，水庫信息化建設(shè)不斷深入，調(diào)度自動化程度不斷提高，調(diào)度反應(yīng)時(shí)間大大縮短，為實(shí)現(xiàn)水庫精準(zhǔn)調(diào)度奠定了基礎(chǔ)。

3、水庫調(diào)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(shí)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(fā)電；其余時(shí)間由于降雨較少，水庫以城市供水、灌溉、發(fā)電為主。而每年汛末進(jìn)入秋季是水庫洪水調(diào)度的關(guān)鍵時(shí)刻，此時(shí)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(shí)不抓住有利時(shí)機(jī)蓄水，一旦9月底10月初降雨量不大或無降雨發(fā)生，就會給水庫供水帶來巨大壓力，因此水庫此時(shí)便開始逐漸增加蓄水量，庫水位雖不超過汛限水位，但預(yù)留的防洪庫容已在逐漸減小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于6、7、8月的防洪庫容，此時(shí)一旦發(fā)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(xiǎn)，各級政府和相關(guān)部門要投入大量的人力、物力、財(cái)力對水庫下游河道進(jìn)行搶險(xiǎn)，轉(zhuǎn)移危險(xiǎn)區(qū)群眾，保障沿河群眾生命財(cái)產(chǎn)安全?；赝陙淼那镅春樗?，由于降雨強(qiáng)度大、歷時(shí)長、范圍廣，加之水庫泄洪，致使水庫下游河道頻頻發(fā)生災(zāi)情。

2003年8月底9月初，西安地區(qū)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(xiàn)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(xù)強(qiáng)降雨造成黑河老堡子、梁家段子堤7處決口，長度達(dá)到210米，淹沒耕地3000余畝，水毀丁壩51座、漿砌石護(hù)岸480米。

2011年9月中旬發(fā)生的秋汛洪水造成黑河郭寨、渭豐、董家園等9處堤防嚴(yán)重?fù)p毀，沿河農(nóng)田大面積受災(zāi)，沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)群眾及部隊(duì)官兵3000多人參與搶險(xiǎn)，緊急轉(zhuǎn)移群眾1.8萬人。由于撤離及時(shí)，搶險(xiǎn)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(xiàn)有工程前提下實(shí)施水庫精準(zhǔn)調(diào)度，爭取最大的防洪效益和供水效益是水庫調(diào)度面臨主要課題。

4、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水庫精準(zhǔn)調(diào)度

（1）大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

數(shù)據(jù)是在對物理事物進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)上得到的事實(shí)與概念，是和現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中的地方、事件以及其他對象有一定相互關(guān)系的描述。但是從作用屬性的角度上進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)其實(shí)是在各種類型因素從多個(gè)角度上作用在某一個(gè)事物之后產(chǎn)生的結(jié)果的描述，針對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是具有一定的收斂性或發(fā)散性。收斂性的具體表現(xiàn)為：對這一項(xiàng)數(shù)據(jù)信息造成影響的因素從空間的角度上進(jìn)行分析是多維度的，例如對某一個(gè)斷面流量造成影響的因素包含降水強(qiáng)度、河道比降以及流域面積等；從時(shí)間的角度上進(jìn)行分析，可以劃分為多個(gè)進(jìn)程，例如土壤當(dāng)中的含水量與之前一段時(shí)間的降水量有較為密切的相互關(guān)系；發(fā)散性具體表現(xiàn)為：數(shù)據(jù)造成的后續(xù)性影響也具備多維度和多進(jìn)程性。所以采用大數(shù)據(jù)分析不單表現(xiàn)在對數(shù)據(jù)當(dāng)前狀態(tài)的分析處理領(lǐng)域當(dāng)中，更應(yīng)當(dāng)在作用因素統(tǒng)計(jì)分析領(lǐng)域當(dāng)中得到應(yīng)用，將規(guī)律性的成果明確的找尋出來，并依據(jù)這一項(xiàng)規(guī)律來對未來的發(fā)展方向進(jìn)行引導(dǎo)。

（2）建立精準(zhǔn)調(diào)度數(shù)學(xué)模型。

實(shí)現(xiàn)水庫精準(zhǔn)調(diào)度的關(guān)鍵是構(gòu)建預(yù)見期長、預(yù)報(bào)精度高的洪水預(yù)報(bào)調(diào)度數(shù)學(xué)模型。利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、通過對近年來收集的水雨情監(jiān)測數(shù)據(jù)、水庫流域下墊面變化及水庫自動測報(bào)系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建定性、定量的二維數(shù)學(xué)調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)對模型參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，是水庫實(shí)施精準(zhǔn)調(diào)度的基礎(chǔ)。

（3）建立水庫精準(zhǔn)調(diào)度大數(shù)據(jù)平臺。

水庫調(diào)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(fā)電、灌溉及供水需求密切相關(guān)。只有通過建立大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)時(shí)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(jiān)測站斷面流量、下游河道水文情況、大壩原型觀測、氣象衛(wèi)星云圖和氣象雷達(dá)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，才能建立最佳、最可行的水庫調(diào)度方案，為防汛抗旱指揮決策提供科學(xué)依據(jù)。隨著水利信息化的快速發(fā)展，讓云計(jì)算資源在水利行業(yè)得到充分應(yīng)用，是未來水利信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。通過在市級水利管理部門構(gòu)建云計(jì)算中心，讓一些基礎(chǔ)性條件較差、技術(shù)力量較為薄弱的水庫通過購買服務(wù)的方式將本單位數(shù)據(jù)信息和業(yè)務(wù)系統(tǒng)放置在云計(jì)算中心中，不僅可以讓水庫都能享受享受云計(jì)算資源的便捷性服務(wù)，減少重復(fù)性建設(shè)問題，而且可以迅速提高水庫科學(xué)調(diào)度水平，降低水庫防汛風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)水庫精準(zhǔn)化調(diào)度。

結(jié)語：

在過去幾年，國內(nèi)洪澇災(zāi)害發(fā)生幾率較高，在國內(nèi)不同地區(qū)均出現(xiàn)了不同程度的洪澇災(zāi)害，使得水庫周邊人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全無法得到保證。在此背景下云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的普及應(yīng)用，正改變傳統(tǒng)的人工加經(jīng)驗(yàn)水庫調(diào)度方式，為水庫實(shí)施精準(zhǔn)調(diào)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(qū)水資源緊張矛盾帶來了更好、更快、更便捷的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏立峰. 對加強(qiáng)水利水電基礎(chǔ)設(shè)施信息化技術(shù)應(yīng)用與管理的探索[J]. 基建管理優(yōu)化，2017，29（02）：2-5.

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