小型水利工程“水庫(kù)管家”運(yùn)行管理服務(wù)模式研究

陶文富

（遵義市播州區(qū)水務(wù)局，貴州 遵義 563100）

0 引言

江河湖庫(kù)是保障我國(guó)生態(tài)安全和水安全的重要載體，其中水庫(kù)在灌溉、人飲、防洪、生態(tài)保護(hù)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。截至 2017 年底，全國(guó)已建成各類(lèi)水庫(kù) 98 798 座，其中，大型水庫(kù) 732 座，中型水庫(kù) 3 934 座，小型水庫(kù) 94 132 座。我國(guó)小型水利工程大多建設(shè)于 20 世紀(jì)六七十年代，受技術(shù)、資金等條件限制，有很多水利工程沒(méi)有安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，加上大部分工程已運(yùn)行幾十年，在工程運(yùn)營(yíng)和管理中，普遍存在設(shè)施老化，管理經(jīng)費(fèi)不足，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員缺乏等問(wèn)題，從而導(dǎo)致小型水庫(kù)潰壩現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成重大安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。

黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)此高度重視，對(duì)確保小型水庫(kù)大壩安全提出了明確要求。2018 年，全國(guó)水庫(kù)安全度汛視頻會(huì)議強(qiáng)調(diào)把小水庫(kù)安全作為關(guān)鍵要害[1]，水利部對(duì)小型水庫(kù)落實(shí)行政、技術(shù)、巡查“三個(gè)責(zé)任人”，落實(shí)水庫(kù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、調(diào)度運(yùn)用、應(yīng)急預(yù)案“三項(xiàng)基本要求”。近年來(lái)，從中央到地方推出了多個(gè)水利工程運(yùn)行管理規(guī)范、安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則、安全監(jiān)測(cè)工作管理辦法等，均提到運(yùn)行期安全監(jiān)測(cè)工作的重要性。對(duì)于一直都沒(méi)有安全監(jiān)測(cè)設(shè)施的小型水利工程乃至山塘、塘壩，自建成以來(lái)運(yùn)行了幾十年，雖然大部分工程沒(méi)有發(fā)生安全問(wèn)題，但如何對(duì)這部分工程進(jìn)行有效管理，從而更科學(xué)地建立監(jiān)管體系，值得進(jìn)一步調(diào)研和探討。

近年來(lái)，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、南京水利科學(xué)研究院、長(zhǎng)江科學(xué)院等各大科研單位，在大壩安全綜合分析推理系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)信息管理，以及資料分析云服務(wù)平臺(tái)[2]等方面都進(jìn)行了較為深入的研究，在水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域建立的信息平臺(tái)也應(yīng)用在較多的規(guī)模較大、資金實(shí)力雄厚的大型水利水電工程上，并發(fā)揮了相應(yīng)的作用。在信息化高度發(fā)展的今天，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多水利工程的集約化、智能化管理，可以為管理單位提供更高效的服務(wù)，保障工程安全運(yùn)行。然而，目前我國(guó)小型水利工程不具備專(zhuān)業(yè)管理水平，也沒(méi)有足夠的資金，因此，需要根據(jù)中小型水利工程特點(diǎn)，探討小型水利工程運(yùn)行管理服務(wù)模式，建立“水庫(kù)管家”，為實(shí)現(xiàn)水利行業(yè)信息化、智能化基礎(chǔ)建設(shè)提供技術(shù)保障，為水利工程管理單位提供更為專(zhuān)業(yè)的安全評(píng)價(jià)及日常維護(hù)等技術(shù)服務(wù)。

1 小型水庫(kù)現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 基本情況

全國(guó)小型水庫(kù)總數(shù)量的 62.6% 分布在湖南、江西、廣東、四川、湖北、山東和云南 7 省[3]。其中，湖南省是我國(guó)小型水庫(kù)數(shù)量最多的省份，超過(guò)1 萬(wàn)座；北方省份小型水庫(kù)數(shù)量均較少，山東省位于丘陵地帶，是北方地區(qū)水庫(kù)最多的省份，數(shù)量達(dá)到 6 171 座。

1.2 安全監(jiān)測(cè)設(shè)施現(xiàn)狀

2016 年水利部大壩安全管理中心對(duì)全國(guó)大中型和小型水庫(kù)進(jìn)行了安全監(jiān)測(cè)狀況調(diào)查[4]，包括大（1）型水庫(kù) 33 座，大（2）型水庫(kù) 325 座，中型水庫(kù) 2 591 座，小（1）型水庫(kù) 16 253 座，?。?）型水庫(kù) 73 927 座。

在小型水庫(kù)中，有變形監(jiān)測(cè)設(shè)施的占小型水庫(kù)總量的 9.03%，但變形監(jiān)測(cè)基本處于停滯狀態(tài)；有水位觀(guān)測(cè)設(shè)施的占小型水庫(kù)總量的 49.60%；有滲流量監(jiān)測(cè)設(shè)施的僅占小型水庫(kù)總量的 6.50%；有滲壓監(jiān)測(cè)設(shè)施的占小型水庫(kù)總量的 3.09%。

目前大壩安全監(jiān)測(cè)工作已經(jīng)得到運(yùn)行管理部門(mén)的重視，大中型水庫(kù)配套設(shè)施和制度均較為完善。而小型水庫(kù)的安全監(jiān)測(cè)設(shè)施和配備人員情況則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如大中型水庫(kù)，有水雨情觀(guān)測(cè)設(shè)施的水庫(kù)還不足小型水庫(kù)總量的 50%，主要表現(xiàn)為水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施不完善，信息化程度低，無(wú)法獲取流域水雨情和大壩工情，無(wú)法預(yù)警。

1.3 運(yùn)行管理存在的主要問(wèn)題

目前我國(guó)小型水庫(kù)主要存在以下問(wèn)題：

1）水庫(kù)管理體制不健全。大多數(shù)小型水庫(kù)基本無(wú)管理機(jī)構(gòu)，管理主體不明確，管理人員不足。

2）缺乏行之有效的規(guī)章制度。大多數(shù)導(dǎo)則、規(guī)范是針對(duì)大中型水庫(kù)而立的，小型水庫(kù)可參照?qǐng)?zhí)行，但如何參照或參照到哪種程度，沒(méi)有一定標(biāo)準(zhǔn)[5-6]。

3）管護(hù)經(jīng)費(fèi)、監(jiān)測(cè)設(shè)施和技術(shù)力量不足。在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固問(wèn)題上，各級(jí)財(cái)政都投入了大量資金，但在工程維護(hù)管理上的投入嚴(yán)重不足。對(duì)于小型水庫(kù)管護(hù)經(jīng)費(fèi)，大部分地區(qū)按照?。?）型水庫(kù)每座 5 萬(wàn)元、?。?）型水庫(kù)每座 3 萬(wàn)元的標(biāo)準(zhǔn)投入，工程運(yùn)維費(fèi)用主要依賴(lài)省級(jí)財(cái)政補(bǔ)助和水庫(kù)自身收益，縣市級(jí)籌集難度較大[7]。大多數(shù)小型水庫(kù)只配備了 1～2 名看管人員，而且多為大齡村民，僅能做些日常巡查、保潔、草皮養(yǎng)護(hù)等簡(jiǎn)單工作 。

4）防汛應(yīng)急處理能力弱。大多數(shù)小型水庫(kù)存在專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才缺乏，監(jiān)測(cè)設(shè)施老化失修等問(wèn)題，小型水庫(kù)的運(yùn)行調(diào)度、預(yù)警預(yù)報(bào)等方面能力有限，影響了防汛應(yīng)急處理能力[8]。

2 “水庫(kù)管家”服務(wù)模式探討

2.1 “水庫(kù)管家”服務(wù)模式

“水庫(kù)管家”是以單一水庫(kù)為主體，以省、市、縣、鎮(zhèn)等多級(jí)行政區(qū)域水庫(kù)聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一運(yùn)維為特征的水庫(kù)綜合管理服務(wù)模式。遵循國(guó)家水庫(kù)管理的相關(guān)法律法規(guī)，基于當(dāng)?shù)厮畮?kù)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)定制智慧“水庫(kù)管家”云平臺(tái)，通過(guò)一系列適配的軟硬件產(chǎn)品，采用政府購(gòu)買(mǎi)服務(wù)的方式，提供水庫(kù)運(yùn)行維護(hù)的一體化服務(wù)和全方位解決方案，協(xié)助水庫(kù)主管部門(mén)與“三個(gè)責(zé)任人”對(duì)水庫(kù)進(jìn)行有效監(jiān)管，提供信息、監(jiān)測(cè)分析及巡查管理服務(wù)，保障水庫(kù)安全運(yùn)行，為水庫(kù)防洪興利保駕護(hù)航。智慧“水庫(kù)管家”云平臺(tái)具有以下服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1）在基礎(chǔ)管理方面增加了多種小型水庫(kù)管理的缺失項(xiàng)目。如：安裝監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備，設(shè)立標(biāo)識(shí)警示牌；明確管理單位、“三個(gè)責(zé)任人”、物業(yè)化管理人員和職責(zé)；落實(shí)管理制度、物業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；上線(xiàn)水庫(kù)安全管理云平臺(tái)；管理平臺(tái)水庫(kù)注冊(cè)登記、確權(quán)劃界。

2）在運(yùn)行管理方面突出了“科技 + 服務(wù)”創(chuàng)新模式?；凇八畮?kù)管家”云平臺(tái)和專(zhuān)業(yè)化管護(hù)團(tuán)隊(duì)，除實(shí)現(xiàn)水雨情、工情的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能外，還拓展了水庫(kù)日常巡視檢查、年檢、特檢，日常維護(hù)保養(yǎng)、保潔、除障，巡查養(yǎng)護(hù)記錄歸檔、處置跟蹤，水庫(kù)度汛、興利調(diào)度等多種服務(wù)方式。

3）在安全管理方面實(shí)現(xiàn)以災(zāi)前預(yù)防為主、災(zāi)中應(yīng)急輔助的有效監(jiān)管方式。通過(guò)“水庫(kù)管家”云平臺(tái)的建設(shè)，可掌控全水庫(kù)管理并實(shí)現(xiàn)以下功能：超汛限水位實(shí)時(shí)告警；工程隱患及時(shí)巡查上報(bào)；事件處置跟蹤反饋；大壩安全鑒定記錄；大壩安全分析評(píng)估；漫壩潰壩風(fēng)險(xiǎn)分析；應(yīng)急預(yù)案平臺(tái)共享，有效決策搶險(xiǎn)救災(zāi)；防汛組織、備汛物資信息高效互通。

2.2 “水庫(kù)管家”體系構(gòu)架

對(duì)于小型水庫(kù)來(lái)說(shuō)，如何可靠并規(guī)范地開(kāi)展巡查監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ)也是難點(diǎn)。小型水庫(kù)數(shù)量多，分布不均，而且絕大多數(shù)位于山區(qū)，交通嚴(yán)重不便，給水庫(kù)日常巡查檢查增加了客觀(guān)難度?；谛⌒退畮?kù)現(xiàn)狀的調(diào)查成果和分析，“水庫(kù)管家”能夠針對(duì)某一行政轄區(qū)范圍內(nèi)所有小型水庫(kù)進(jìn)行打包管理的技術(shù)服務(wù)，將協(xié)助水利運(yùn)行管理部門(mén)實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)所有小型水庫(kù)的有效監(jiān)管，并實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

1）建立一個(gè)安全框架，逐步實(shí)現(xiàn)智慧化管理。依據(jù)有限的運(yùn)維管理資金，在管理中樞建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心，集成轄區(qū)內(nèi)所有水庫(kù)的安全監(jiān)測(cè)和巡視檢查信息，并對(duì)轄區(qū)內(nèi)所有水庫(kù)分階段、批次推進(jìn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)信息化集約管理，形成一個(gè)以每座小型水庫(kù)為基礎(chǔ)的智能感知網(wǎng)絡(luò)和綜合安全評(píng)價(jià)體系。

2）形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。為達(dá)到建設(shè)目標(biāo)，按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各水庫(kù)實(shí)際情況，結(jié)合河長(zhǎng)制管理經(jīng)驗(yàn)和取得的成果，本著就近、方便，因地、因庫(kù)制宜的原則，在每座小型水庫(kù)所在地安排 1 名專(zhuān)職管理員，完成最基本巡查和測(cè)讀數(shù)據(jù)的任務(wù)。此外，安排專(zhuān)業(yè)人員每月定期對(duì)轄區(qū)內(nèi)小型水利工程進(jìn)行巡視檢查，如實(shí)填寫(xiě)巡視檢查記錄并存檔，如發(fā)現(xiàn)裂縫、塌坡、隆起、滲漏等異?，F(xiàn)象，及時(shí)上報(bào)，使管理中樞觸手能夠延伸到每座小型水利工程。

3）形成一套標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)每座小型水庫(kù)運(yùn)行狀況，對(duì)有安全監(jiān)測(cè)設(shè)施的水庫(kù)，如已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采集，則定期進(jìn)行維護(hù)，保障系統(tǒng)正常運(yùn)行；如為人工觀(guān)測(cè)，按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行觀(guān)測(cè)，規(guī)范填寫(xiě)觀(guān)測(cè)記錄表并存檔，及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編分析，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警處理。每年度提交 1 份年度運(yùn)行報(bào)告并存檔，對(duì)轄區(qū)內(nèi)所有小型水庫(kù)年度運(yùn)行情況進(jìn)行匯報(bào)，向管理部門(mén)提出下一年度運(yùn)行計(jì)劃和合理化建議，有計(jì)劃地對(duì)管理和運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行系統(tǒng)化、專(zhuān)業(yè)化培訓(xùn)，逐步提高管理水平，以高質(zhì)量、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)所有水庫(kù)進(jìn)行管理。形成一套從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取到大數(shù)據(jù)分析、可視化圖形展示、預(yù)警預(yù)報(bào)，再到年度評(píng)估報(bào)告提交的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)模式，使轄區(qū)內(nèi)水利工程的信息系統(tǒng)管理、大壩信息資料管理、遠(yuǎn)程信息傳輸接口、安全診斷模式、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法等方面達(dá)到統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2.3 “水庫(kù)管家”功能

1）制定標(biāo)準(zhǔn)?！八畮?kù)管家”秉承一庫(kù)一策原則，結(jié)合每座小型水庫(kù)的調(diào)研分析，快速詳盡地制定軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)維管理、信息化管理等方案；落實(shí)管理設(shè)施建設(shè)、標(biāo)識(shí)警示、確權(quán)劃界；3 個(gè)月打造管理體制改革示范縣。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，集成無(wú)人機(jī)航拍、機(jī)器人技術(shù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、專(zhuān)網(wǎng)視訊、三維 GIS 和專(zhuān)業(yè)水文模型，打造智慧“水庫(kù)管家”云平臺(tái)，為中小水庫(kù)的運(yùn)行維護(hù)服務(wù)提供技術(shù)支持?！八畮?kù)管家”云平臺(tái)軟件基本功能包括信息采集、智能化監(jiān)控和預(yù)警、工程安全監(jiān)測(cè)與分析、巡視檢查及維護(hù)、工程實(shí)景三維仿真、洪水預(yù)報(bào)。

2）建設(shè)智慧水庫(kù)物聯(lián)感知系統(tǒng)?！八畮?kù)管家”通過(guò)建設(shè)一套由水雨情、流量、水質(zhì)、大壩安全的監(jiān)測(cè)及視頻監(jiān)控等系統(tǒng)組成的水庫(kù)物聯(lián)感知系統(tǒng)，實(shí)時(shí)傳輸水雨情、視頻圖像，監(jiān)測(cè)水質(zhì)水量及大壩安全等信息，全天候?yàn)樗畮?kù)安全保駕護(hù)航?！八畮?kù)管家”水雨情一體化自動(dòng)監(jiān)測(cè)站外形如圖 1 所示，該監(jiān)測(cè)站集合了水情、雨情、環(huán)境氣溫等多種傳感器。

圖 1 “水庫(kù)管家”水雨情一體化自動(dòng)監(jiān)測(cè)站

3）上線(xiàn)“水庫(kù)管家”云平臺(tái)?；?Web 端和手機(jī) App 訪(fǎng)問(wèn)軟件，“水庫(kù)管家”云平臺(tái)功能強(qiáng)大，操作便捷；足不出戶(hù)盡知水庫(kù)現(xiàn)狀，快速解決水庫(kù)管理的各種難題。“水庫(kù)管家”云平臺(tái)助力“三個(gè)責(zé)任人”和相關(guān)主管部門(mén)，做到水庫(kù)管理的信息化、高效化，現(xiàn)已成功應(yīng)用于貴州省遵義市播州區(qū)、福建省漳浦縣、廣東省惠州市惠東縣等多個(gè)區(qū)縣，為當(dāng)?shù)厮畮?kù)管理部門(mén)提供了高效的監(jiān)管模式，保障了工程安全運(yùn)行，為工程運(yùn)行和管理提供了健全的運(yùn)行檔案和安全資料，并節(jié)約了大量人力物力?！八畮?kù)管家”云平臺(tái)預(yù)警信息界面示例如圖 2 所示，該界面展示了“水庫(kù)管家”云平臺(tái)預(yù)警信息，左側(cè)為各種監(jiān)控項(xiàng)目，主圖形區(qū)為轄區(qū)地形圖，對(duì)出現(xiàn)異常的項(xiàng)目進(jìn)行高亮顯示，右側(cè)為出現(xiàn)異常部位的詳細(xì)信息。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)小型水庫(kù)數(shù)量多、分布廣，受技術(shù)人員缺乏制約和資金不足影響，大多數(shù)水庫(kù)都疏于管理，對(duì)小型水庫(kù)建立及時(shí)有效的管理手段是非常必要的。小型水庫(kù)的運(yùn)行維護(hù)向?qū)I(yè)化、市場(chǎng)化、規(guī)?；较蜣D(zhuǎn)變，統(tǒng)一委托給專(zhuān)業(yè)化運(yùn)維隊(duì)伍，實(shí)行物業(yè)化管理，可推進(jìn)流域或區(qū)域小型水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)，借助信息技術(shù)打造集約化管理思路。

圖 2 “水庫(kù)管家”云平臺(tái)預(yù)警信息界面

“水庫(kù)管家”服務(wù)管理模式的建設(shè)，不但能夠滿(mǎn)足當(dāng)前需要，還能適應(yīng)今后發(fā)展趨勢(shì)：對(duì)每座小型水庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，可實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)和有效監(jiān)控；不僅能夠加強(qiáng)安全管控，還極大地提高管理效率和水平；同時(shí)，還可以把轄區(qū)內(nèi)所有水利工程融合為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)小型水庫(kù)安全運(yùn)行管理的本地化、專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化和智能化，為小型水庫(kù)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

由于“水庫(kù)管家”云平臺(tái)面向的是眾多的小型水庫(kù)，主要目標(biāo)是快速識(shí)別異常狀況和輔助管理單位實(shí)現(xiàn)“傻瓜式”管理，因此在系統(tǒng)功能的專(zhuān)業(yè)性和資料分析的深入性方面未做過(guò)多的工作。本平臺(tái)建設(shè)目前僅面向水庫(kù)管理單位的技術(shù)層面服務(wù)，現(xiàn)階段還未考慮如何與河長(zhǎng)制、辦公 OA 系統(tǒng)等平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接和融合，將多個(gè)平臺(tái)功能整合是將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，今后還需做大量的規(guī)劃和開(kāi)發(fā)工作。