水利工程智慧化運行管理方式分析

卞曉燕，嵩文正

（山東省濟寧市兗州區(qū)水務局，山東 濟寧272100）

1 引言

水利工程智慧化運行實際上就是智慧水利，其概念就是利用新一代的科技技術，對水利信息資源進行深入的挖掘，并將所收集的水利信息數(shù)據(jù)進行存儲、傳輸、分析處理等，全面提升水利工程管理的效率和質量，進而實現(xiàn)更為全面的感知、更加主動的服務、更加科學的決策、更加及時的應對。水利工程智慧化是改變目前水利工程中存在的重視建設忽略管理問題的重要方法，隨著智慧水利的普及，相關行業(yè)的管理者也要采用更加科學有效的方式來開展管理，領跑行業(yè)發(fā)展。

2 水利工程智慧化運行管理現(xiàn)狀

目前，我國水利工程建設已經取得了巨大的進步和成就，水利工程體系也正在逐漸完善，對水資源的利用以及防洪能力都在逐漸增強。同時，為了配合水利工程建設，我國逐漸建立了由省一級地方管理機構所構成的比較系統(tǒng)完整的水利工程管理組織體系，水電站、水閘等水利工程相關的法律法規(guī)也在不斷完善，水利工程管理初見成效。但是結合目前水利工程智慧化的現(xiàn)狀來看，還是存在許多問題的，主要體現(xiàn)在以下3方面。

2.1 信息采集不夠

水利涉及的面非常廣泛，例如，在“硬件”方面，一般都是大的工程，如水庫、大壩、電站；在“軟件”的方面，像洪水監(jiān)測預報、水庫調度、供水、灌溉等，這些數(shù)據(jù)沒有信息化的支撐，難以形成合力[1]。

2.2 數(shù)據(jù)共享不夠

到了現(xiàn)代智慧水利發(fā)展階段，更應該講究融合共享。水利大數(shù)據(jù)的構成，不光是水利本身的數(shù)據(jù)，還包括氣象、測繪地理信息、農業(yè)、經濟社會等方方面面的綜合數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)又是相互聯(lián)系，互為支撐的。關鍵的是，數(shù)據(jù)不能共享，積聚再多信息模塊實現(xiàn)全國水利建設市場的聯(lián)通，因此，要實現(xiàn)辦公區(qū)域外的水利建設和管理信息查詢很難，更不用說實現(xiàn)智能調度和運行管理等功能了。

2.3 功能設計模塊不夠完善

就目前來說，國家水利建設和管理信息系統(tǒng)主要是用來進行一些水利建設信息的查詢、基本資料的公示等[2]。但是，對于智慧水利來說，僅僅是查詢信息的功能是遠遠不夠的。一個健全的智慧水利平臺應該兼具動態(tài)模擬、實時展示、預報預警等功能。而這些功能正是目前平臺所欠缺的，和預想中的水利工程智慧化管理相差較大。

3 水利工程智慧化運行管理策略

在未來的發(fā)展中，要不斷完善水利工程智慧化平臺，利用技術補齊短板，積極學習其他國家的先進經驗和技術，全面提升水利工程的智慧化運行管理。具體來說，可以從以下5方面入手。

3.1 區(qū)分等級，明確水利工程智慧化的工作重點

結合國家出臺的相關規(guī)定，可以現(xiàn)針對大型和中型的水庫、水閘、灌區(qū)等水利工程開展智慧化的運行管理工作，構建智慧水利平臺。然后，再針對其他水庫、泵站、水閘等水利工程開展智慧建設工作，具體工作的開展與實施還要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況和需求來進行。

3.2 劃分管理權限，逐步推進水利工程智慧化

水利工程智慧化工作的開展需要由相關部門統(tǒng)一協(xié)調開展，這就需要明確責任主體。針對中央事權的水利工程的智慧化建設，一般由水利部門和相關流域機構負責[3]。針對一些地方范圍內的大型、中型、小型的水利工程的智慧化建設，一般由各個地區(qū)的政府負責。

3.3 注重對信息源和信息系統(tǒng)基礎設施建設

要確保水利工程智慧化的順利運行，需要進一步加強對信息源和信息系統(tǒng)基礎設施的建設工作，構建立體監(jiān)測體系，將地面站網作為基礎，借助水循環(huán)途徑和各類新產品、新技術，實現(xiàn)水資源、水安全、水管理等多方面的高效監(jiān)測。信息化一直是我國水利工程智慧化建設的短板，因此，在未來很長的一段時間內工作的重點要放在完善當前網絡環(huán)境、提高網絡安全性和應急處理能力等方面。同時，不斷完善信息化的基礎設施，確保大數(shù)據(jù)、信息收集等系統(tǒng)的運行，為水利工程智慧化運行管理奠定基礎。此外，要進一步加快對水利云平臺的建設力度，提升水利在線網絡的傳輸、存儲和分析處理能力，實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的快速處理，減少維護成本。

3.4 加強對知識體系的建設

對中國水資源未來的發(fā)展態(tài)勢進行科學的預測是新時代水資源精細化管理的必然要求，同時也是推動生態(tài)文明建設的重要基礎[4]。因此，需要構建新一代能夠靈活應用于動態(tài)環(huán)境下的水文水資源預報模型。新一代的水文預報模型應該集氣象預報、水工程調度模型等功能為一體，不僅可以對短期內中國的水文發(fā)展態(tài)勢進行預測，進而為水資源的調用、儲蓄等提供依據(jù)。同時，還可以對未來中國的水資源利用做出科學合理的規(guī)劃。

3.5 構建信息共享途徑

水利工程要想實現(xiàn)智慧化運行就要打破信息壁壘，推進信息共享，針對水利工程的區(qū)域位置開展信息監(jiān)測、分析評價、優(yōu)化調度等方面的聯(lián)動，推進各方水利工程業(yè)務的融合，構建信息共享的平臺，減少信息獲取的時間成本，提高水利工程建設的成效和質量。

4 水利工程智慧化運行案例

以水庫智慧化運行管理模式的構建為例，水庫具有防洪、發(fā)電、供水等多種功能[5]，能夠滿足人們日常所需，但是水庫一旦建成，如果不能合理地調度就會給人們的日常生產生活帶來極大的不利影響，因此開展水庫智慧化運行管理是非常有必要的。對于水庫大壩的智慧化建設來說，需要遵循以下原則：（1）在一定的范圍內進行統(tǒng)籌規(guī)劃管理，明確統(tǒng)一的標準和平臺，實行統(tǒng)一管理、運行和維護。嚴格按照相應的步驟進行軟件系統(tǒng)的開發(fā)和更新工作，同時還要不斷提升管理人員的信息化素養(yǎng)以匹配智慧化建設。（2）采取整體和局部相結合的方式，將大壩的安全等作為當?shù)氐挠^測依據(jù)，構建水利云平臺、閘門智能控制等系統(tǒng)，進而滿足水利工程日常調度、應急管理等方面的需求。（3）在防洪的基礎上開展工程調度，同時增加相應的生態(tài)調度，兼顧常規(guī)、優(yōu)化調度。（4）開展信息化、規(guī)范化的日常管理工作，確保每一項工作都能夠記錄在案。（5）推動水庫信息化建設和數(shù)字流域建設相結合，在河道相應的位置開展全面檢測，統(tǒng)籌管理智慧水利各項工作。

水庫智慧化運行管理框架包括5個部分：信息感知、信息傳輸、云中心、云平臺、智慧應用。通過各個水利部門的通力協(xié)作，實現(xiàn)在線智能感知，進而獲取水利相關數(shù)據(jù)，如水雨情、流量、水質、自動監(jiān)控數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，通過智能數(shù)據(jù)傳輸、智能存儲計算,對數(shù)據(jù)進行高效傳輸處理，最終通過智能服務環(huán)節(jié)體現(xiàn)在各種智能管理功能模塊中，實現(xiàn)智能化管理。

目前，智慧水利已經在我國實現(xiàn)了初步的應用，長江水利委員會研發(fā)的開放-松散耦合式流域預報調度一體化系統(tǒng)，成功應用于長江流域巨型水庫群，在國內率先實現(xiàn)了預報調度一體化，極大地提高預報調度時效性。目前，該系統(tǒng)匯集了流域3萬余個水雨情站點信息，擴充預報調度計算節(jié)點至近1 000個，制作長江流域主要斷面預報及調度方案的時間由原來的3 h以上縮減至約1 h，可準確預報120 h內水位流量。在2020年流域性洪水期間，基于該系統(tǒng)準確的預報及調度分析，長江流域41座水庫實施庫群聯(lián)合調度，攔蓄洪水約4.9×1010m3，降低長江干流川渝河段洪峰水位2.9～3.3 m，降低中下游干流宜昌至大通河段洪峰水位0.3～4 m，避免宜昌至石首河段水位超過標準，縮短中下游干流超警時間8～22 d，發(fā)揮了巨大的防洪減災效益。

5 結語

水利工程智慧化運行為我國水資源調度等提供了便捷，對于我國開展生態(tài)文明建設至關重要。水利工程智慧化建設是一個長期的過程，需要多方協(xié)同努力，分階段實現(xiàn)，我國需要在借鑒其他國家經驗的基礎上，逐步開展智慧水利工程建設，不斷提升我國水利工程建設的管理水平。