馱英水庫及灌區(qū)綜合管理信息系統(tǒng)設計與應用

滕振敏

（崇左市左江治旱工程管理中心，廣西 崇左 532200）

1 工程概況

馱英水庫位于廣西崇左市寧明縣那堪鄉(xiāng)垌中村上游約6 km，珠江流域西江水系明江支流公安河上游河段，壩址下游距那堪鄉(xiāng)28 km，距寧明縣城約115 km，是一座以灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫。水庫正常蓄水位228 m，總庫容2.28億m3，有效庫容1.6億m3。新建馱英灌區(qū)灌溉范圍涉及江州區(qū)、扶綏縣、寧明縣共21 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)127 個行政村，灌溉面積84.12 萬畝，工程總干渠長41.26 km，4 條干渠總長202.1 km，64 條支渠總長442.67 km。

2 綜合管理信息系統(tǒng)的設計內(nèi)容

馱英水庫及灌區(qū)綜合管理信息系統(tǒng)的總體框架由7 個層面、兩大保障體系、4 類服務對象構成。其中7 個層面包括信息采集、信息傳輸、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)資源、應用支撐、業(yè)務應用和應用交互；兩個保障體系包括信息安全體系和標準規(guī)范體系；4類服務對象包括水行政主管部門、社會公眾、取用水戶和政府相關職能部門等。系統(tǒng)各個組成部分間由標準化的協(xié)議與接口結(jié)合為一個有機的整體。

（1）信息采集層。本項目涉及的數(shù)據(jù)資源來源于整理錄入和實時動態(tài)監(jiān)測，這些信息不僅包括水情、雨情以及水量等遙測站監(jiān)測信息，還包括閘門、泵站、大壩等工程的視頻監(jiān)控信息，同時需要接入氣象信息和歷史水文信息。所有數(shù)據(jù)相關的接入過程均包括在采集層中，這些數(shù)據(jù)資源按規(guī)約或一定的格式通過特定的傳輸途徑接入到整個信息化系統(tǒng)中，供相關的業(yè)務系統(tǒng)整合使用。

（2）信息傳輸層。傳輸層主要是為中心站與管理所、現(xiàn)場監(jiān)控（監(jiān)測）站之間的數(shù)據(jù)、圖像等各種信息提供可靠的傳輸通道，完成所采集及監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸。根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容、獲取頻次、數(shù)據(jù)量、時效性、安全性、成本等要求，不同的數(shù)據(jù)類型選取不同的傳輸媒介，包括GPRS、GSM、電信部門公網(wǎng)、自建光纖等。

（3）計算機網(wǎng)絡層。以中心站為中心，采用統(tǒng)一的主流協(xié)議和星型拓撲結(jié)構，為水庫及灌區(qū)信息采集、傳輸、處理、服務與共享提供主要的基礎支撐平臺和網(wǎng)絡環(huán)境。

（4）數(shù)據(jù)資源層。在數(shù)據(jù)存儲管理平臺的基礎上，對各類數(shù)據(jù)進行存儲、管理、維護，是保障整個信息系統(tǒng)完整構建以及良好運行的決定性因素。采取面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模理論與方法，對馱英水庫及灌區(qū)工程的信息資源進行整體規(guī)劃建設，建設大數(shù)據(jù)綜合管理數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的空間、屬性、業(yè)務關系的一體化管理。

（5）應用支撐層。采用多種先進技術相結(jié)合的方式，為馱英水庫及灌區(qū)工程各業(yè)務應用提供統(tǒng)一的技術架構和運行環(huán)境，為上層應用建設提供基礎框架和底層通用服務，為數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)集成提供運行平臺，相關建設內(nèi)容包括軟件環(huán)境建設、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享與交換、數(shù)據(jù)維護與管理系統(tǒng)、應用服務平臺以及二三維一體化基礎平臺。

（6）業(yè)務應用層。綜合運用聯(lián)機事務處理技術、組件技術、地理信息系統(tǒng)（GIS）、決策支持系統(tǒng)（DSS）等技術，與灌區(qū)專項業(yè)務相結(jié)合，構建的先進、科學、高效、實用的灌區(qū)業(yè)務應用系統(tǒng)。

（7）應用交互層。針對面向用戶對象的不同，分為對內(nèi)和對外兩種類型的門戶，對內(nèi)主要是工程管理單位、水行政主管部門的用戶，對外主要是面向取用水戶、政府相關職能部門以及其他的社會公眾用戶。

（8）標準規(guī)范體系。系統(tǒng)設計和建設遵循水利信息化計算機網(wǎng)絡類、數(shù)據(jù)類、通信類、運行管理類的相關標準和規(guī)范。

（9）安全保障體系。安全保障體系是保障系統(tǒng)安全應用的基礎，包括物理安全、網(wǎng)絡安全、信息安全及安全管理等。

3 綜合管理信息系統(tǒng)的應用方向

（1）工程安全的實時監(jiān)測。通過建立工程安全監(jiān)測系統(tǒng)，采用電子測量技術和網(wǎng)絡通信及軟件技術的集成化作業(yè)實現(xiàn)信息自動化管理，提高監(jiān)測的實時性和可靠性，和人工巡視檢查互為補充，通過通信通道將監(jiān)測數(shù)據(jù)和人工巡檢結(jié)果上傳至工程監(jiān)測中心，進行綜合分析。

（2）積累長系列監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)科學的配水調(diào)度。利用系統(tǒng)實現(xiàn)對大量當?shù)厮垂こ痰乃椤⒂昵?、氣象等信息?shù)據(jù)全面、快速、準確地采集、傳輸和分析，并以此作為依據(jù)，合理確定灌區(qū)各節(jié)點的用水量，實現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)水資源的統(tǒng)一配置、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，提升水資源綜合利用效益。

（3）完善防洪預警管理體系。防洪預警主要包括水庫及灌區(qū)洪水預報、防洪形勢分析、防汛調(diào)度預案等內(nèi)容，通過信息化系統(tǒng)，以加強防汛指揮的科學性和提高防汛調(diào)度決策的時效性、準確性為主要目的，進一步促進灌區(qū)防汛工作逐步從被動向主動轉(zhuǎn)變，增強在抗洪搶險救災中的快速反應能力，提高灌區(qū)防汛指揮決策水平。

（4）實現(xiàn)閘（泵）監(jiān)控的智能化。灌區(qū)考慮按“無人值班，少人值守”運行管理要求進行方案設計。系統(tǒng)采用分層分布式的網(wǎng)絡結(jié)構，實現(xiàn)對閘門、泵站的現(xiàn)地和遠程自動監(jiān)視和控制，實現(xiàn)灌區(qū)用水控制和提水調(diào)度，對灌區(qū)水流形態(tài)、機電設備運行狀態(tài)，實時監(jiān)視整個灌區(qū)的運行工況，減少管理人員的配置。

（5）實現(xiàn)水量精細化調(diào)度與優(yōu)化控制。根據(jù)水資源量分析預測和分配方案，建立輸水系統(tǒng)供水方案的數(shù)值模擬模型，優(yōu)化輸水工程控制系統(tǒng)調(diào)度方案，并根據(jù)需水單位的用水特點和性質(zhì)，建立水資源優(yōu)化配置模型，結(jié)合水資源調(diào)度模擬模型，進行水資源實時動態(tài)優(yōu)化調(diào)度與管理控制，并運用水質(zhì)計算模型實現(xiàn)突發(fā)水污染事件情況下的水資源風險評估，實現(xiàn)水資源精細化管理，促進水資源科學高效利用，保障供水安全。

（6）大壩瀝青混凝土心墻施工質(zhì)量全過程實時監(jiān)控。針對大壩施工過程進行實時監(jiān)控，重點監(jiān)控瀝青混凝土心墻鋪筑及碾壓過程，通過安裝碾壓質(zhì)量實時采集設備和手持數(shù)據(jù)采集設備，對水庫大壩瀝青混凝土心墻建設各環(huán)節(jié)的質(zhì)量進行在線實時監(jiān)測，結(jié)合工程虛擬三維模型，實現(xiàn)工程質(zhì)量的快速反饋控制，全面系統(tǒng)保障大壩施工質(zhì)量。同時對干支渠及其配套設施施工工程進行實時動態(tài)監(jiān)督管理，確保工程施工協(xié)調(diào)并進，保障全套工程施工的質(zhì)量和進度。

（7）工程全生命周期智能建設管理與維護。對水庫大壩及灌區(qū)工程建設和維護的全過程進行信息查詢、跟蹤、分析、預警等智能化工程建設管理和工程運行維護管理，包括招標、合同、資金、進度、質(zhì)量、安全、設計、專項、驗收、檔案等工程建設管理各個環(huán)節(jié)工作和各方面內(nèi)容，以及工程定期檢查和維修系統(tǒng)化管理，保障工程體系全生命周期管理與安全。降低工程風險和維護成本。

4 結(jié)語

綜上所述，該項目的建設將充分體現(xiàn)系統(tǒng)技術先進性、設計規(guī)范性、應用智能性，構建并打造我國復雜水利工程智能監(jiān)測與優(yōu)化調(diào)度管理的信息化示范工程，全方位提升工程建設與運行維護管理的技術水平與工作效率，保障工程建設與運行管理安全。同時，系統(tǒng)建設也有利于進一步提升水資源綜合利用效率和效益，促進水質(zhì)保護和生態(tài)安全，為建設灌區(qū)親水性健康河湖環(huán)境提供保障。