“十四五”廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測建設思路

龐翔云,藍 剛

（1.北海市合浦水庫工程管理局，合浦 536125；2.廣西壯族自治區(qū)水利廳，南寧 530023）

1 廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測現(xiàn)狀

1.1 基本情況

“十三五”期間，廣西對28 座大中型病險水庫、34 座規(guī)劃外新增大中型病險水庫以及216 座新出險小型病險水庫進行了除險加固，通過洪水預報、安全監(jiān)測等方式逐步建立了相互獨立的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、水情自動監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等自動化監(jiān)測系統(tǒng)，對水庫的水位、雨量、圖像等信息進行實施動態(tài)監(jiān)管。水閘方面，對洪潮江水閘、青年水閘、總江水閘等126 座大中型病險水閘進行除險加固，對上閘基揚壓力、下游水位、過閘流量等項目開展自動化監(jiān)測。

1.2 主要矛盾

近年來，廣西水庫和水閘運行管理水平明顯加強，管理基礎進一步夯實。但現(xiàn)階段對水利工程運行管理提出了更高標準、更嚴要求，廣西水利要貫徹落實好黨中央、自治區(qū)對水利的各項決策部署，按照穩(wěn)中求進總基調(diào)，以實現(xiàn)水庫（水閘）工程安全、有效、良性為出發(fā)點和著力點，不斷提升行業(yè)監(jiān)管水平。目前廣西水庫（水閘）工程運行管理存在的主要矛盾有以下兩點。

（1）基層工程信息化建設有待完善。水庫、水閘擔負著防洪、灌溉、發(fā)電、供水、擋潮等多項重要任務，對上下游經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益有著重大影響，隨著水利工程科學技術水平和管理水平的不斷發(fā)展，廣西水庫（水閘）安全監(jiān)測、雨水情監(jiān)測、視頻監(jiān)視等存在明顯運行管理短板，主要表現(xiàn)為監(jiān)測范圍覆蓋面小、監(jiān)測要素不齊全、運行維護重視程度不高等，嚴重制約了水庫（水閘）的運行管理。

（2）水庫（水閘）信息化成果轉(zhuǎn)化率不高。在水庫、水閘多年運行管理過程中，部分運行管理單位已在信息化建設方面做出積極嘗試，邁出水利信息化建設及應用的第一步，在基礎設施建設不斷完善和提升的基礎上，有效結合工程管理是水利信息化的最終目的，但根據(jù)綜合調(diào)查，大多數(shù)運行管理單位未能將信息化基礎設施應用與工程管理進行有效結合，存在水利監(jiān)測管護水平低、專用經(jīng)費不足、投入使用率低等問題，已建大中型水庫（水閘）信息化系統(tǒng)形同虛設，監(jiān)測手段停滯不前。為此，在水利監(jiān)測信息化設施不斷完善的情況下，應建立健全相應的管理制度，及時培養(yǎng)專業(yè)化人才，切實提升管護水平，將水庫（水閘）管理與信息化有效融合，進一步提升水庫（水閘）的管理效率。

（3）整體工程管理水平亟需加強。目前，廣西壯族自治區(qū)水利廳搭建了廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)交換的形式獲取各水庫水位雨量站監(jiān)測數(shù)據(jù)，部分水庫（水閘）已建的視頻及安全監(jiān)測信息已通過互聯(lián)網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)接入，可在監(jiān)管系統(tǒng)統(tǒng)一展示。但廣西水庫（水閘）基數(shù)大，共有4536 座水庫、4268 座水閘，平臺對于實現(xiàn)全區(qū)水庫（水閘）安全運行信息的監(jiān)管遠遠不足，而水庫（水閘）安全監(jiān)測信息還未能實現(xiàn)統(tǒng)一平臺的匯總及應用。平臺尚未實現(xiàn)運行管理中存在的問題進行分析的功能，主要原因在于水庫（水閘）的基礎設施不完善、數(shù)據(jù)交互不及時、平臺模塊功能未能完全開發(fā)利用等方面，現(xiàn)階段需完善水庫（水閘）的基礎設施建設，在基礎信息及安全運行信息的統(tǒng)一監(jiān)管方面加強標準化、精細化和智能化管理。

2 廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測調(diào)查與分析

2.1 調(diào)查范圍

包括全區(qū)已注冊的4536 座水庫和177 座大中型水閘，其中重點對105座重點水庫及55 座大中型水閘基礎信息和安全監(jiān)測等信息化建設情況進行摸底核實，剩余重點水庫和水閘工程，采用填表調(diào)查的形式開展信息復核和信息化建設情況摸底調(diào)查。同時根據(jù)水庫和水閘的地理位置、工程規(guī)模、工程效益等因素，在全區(qū)已注冊的水庫及大中型水閘中篩選出重點水庫和水閘工程。

2.2 調(diào)查內(nèi)容

（1）基礎信息。調(diào)查并復核水庫、大中型水閘的管理單位名稱、所在地、水庫名稱、地理位置、工程規(guī)模、高程基準系、工程效益、下游保護情況、現(xiàn)狀評價等基礎信息。

（2）安全監(jiān)測系統(tǒng)。調(diào)查復核重點水庫及大中型水閘安全監(jiān)測設施（包括變形、滲流、應力應變、環(huán)境量等項目）的布設情況及完好性。

（3）水雨情監(jiān)測系統(tǒng)。調(diào)查復核重點水庫及大中型水閘的水雨情監(jiān)測站及水雨情監(jiān)測系統(tǒng)相關資料，包括站網(wǎng)規(guī)模、站點布設位置、建設時間、承建單位、運行年限、監(jiān)測因素、通信傳輸方式等監(jiān)測信息。

（4）視頻監(jiān)視系統(tǒng)。調(diào)查復核重點水庫及大中型水閘的視頻監(jiān)控覆蓋情況、傳輸方式、傳輸內(nèi)容、承建單位、建設年限以及系統(tǒng)使用情況等內(nèi)容。

（5）計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。調(diào)查復核重點水庫及大中型水閘的計算機網(wǎng)絡情況，包括運營商網(wǎng)絡覆蓋、網(wǎng)絡帶寬、系統(tǒng)運行環(huán)境、服務器以及水雨情監(jiān)測系統(tǒng)、自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)運行等情況。

（6）廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)。重點調(diào)查功能模塊設置情況、使用情況以及需增加的功能模塊內(nèi)容。

2.3 調(diào)查結果

（1）水庫（水閘）自建水雨情監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀較差。完全沒有建設水雨情監(jiān)測系統(tǒng)的水庫（水閘）101 座，可使用的僅有29 座，水雨情監(jiān)測系統(tǒng)建設后，在運行過程損壞，未及時有效落實運維工作，致使系統(tǒng)損壞，只能依靠人工或依靠其他部門的水雨情測報系統(tǒng)。

（2）安全監(jiān)測設施不完善。多數(shù)水庫僅有主壩設置安全監(jiān)測設施，溢洪道監(jiān)測缺失嚴重，副壩的安全監(jiān)測也較為容易忽視，調(diào)查的105座水庫和55座水閘中，僅有4 座水庫的溢洪道具有可用的監(jiān)測設施，44 座水庫的副壩中僅12 座水庫的副壩具有可用的監(jiān)測設施。環(huán)境量監(jiān)測中，下游水位、溫度監(jiān)測及水溫監(jiān)測基本未建設，監(jiān)測因素缺失嚴重。

（3）自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)建成率低。完全沒有建設自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的有122 座，目前自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)可使用的僅6 座，對安全監(jiān)測設施及設備的管理維護不夠重視，損壞率較高，且損壞后基本未能維修，導致安全監(jiān)測未能發(fā)揮應有效益。

（4）視頻監(jiān)視系統(tǒng)完整率不佳。雖然近年建設的視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭清晰度、多媒體數(shù)據(jù)傳輸存儲方式基本滿足要求，但是基本上僅在管理區(qū)域和主壩設置視頻監(jiān)控攝像頭，副壩和溢洪道基本未設置，且已配置的NVR 接口數(shù)已趨于飽和，不能完全滿足擴容要求，整體工況視頻覆蓋率偏低。部分水庫（水閘）工程仍使用老舊的DVR 進行視頻數(shù)據(jù)存儲，無法滿足多媒體數(shù)據(jù)上下貫通的要求。

（5）計算機網(wǎng)絡通信質(zhì)量不高。計算機網(wǎng)絡覆蓋率雖達到76%，但水庫（水閘）的網(wǎng)絡通信質(zhì)量普遍不高，帶寬及設備配置均難以滿足自動化監(jiān)測系統(tǒng)要求。主要原因為有的水庫位置較為偏僻，有線網(wǎng)絡覆蓋面不高，無線網(wǎng)絡通信質(zhì)量差，直接影響安全監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳的及時率、完整率。同時大多數(shù)水庫（水閘）工程因未建設自動化監(jiān)測系統(tǒng)，故未配備相應的水雨情監(jiān)測工作站和安全監(jiān)測工作站進行監(jiān)測管理工作，計算機網(wǎng)絡配置基礎較為薄弱。

2.4 需求分析

（1）全面提高水庫及大中型水閘安全監(jiān)測要素感知率。通過深入調(diào)研水庫（水閘）安全監(jiān)測現(xiàn)狀，結合相關技術標準規(guī)范和技術文件要求，明確水庫及水閘的安全監(jiān)測要素，有針對性的設計監(jiān)測方式，配置安全、先進、實用的監(jiān)測設備，從數(shù)據(jù)采集層全面提高廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測要素感知率。

（2）建立規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸、共享交換技術標準。開展頂層設計，制定規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標準，強化水利行業(yè)各單位部門的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務合作，以開放共享思想建立共享交換技術標準，打破水利行業(yè)各單位部門的信息壁壘。

（3）廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)升級優(yōu)化。廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)功能包括地理信息展示管理、水庫運行管理、安全管理、安全監(jiān)測、巡檢巡查、單水庫信息管理、移動APP 等，服務對象涵蓋廣西水利廳、各市縣（區(qū)）水利局等水管單位和水庫管理單位，系統(tǒng)自“十三五”期間建成至今，為廣西水庫監(jiān)督和管理提供了一定的技術支撐。但受系統(tǒng)架構局限、建設資金少等因素的限制，目前，系統(tǒng)主要還是用于水庫基礎信息的管理，系統(tǒng)并發(fā)訪問量僅為100用戶，同時也受限于水利工程監(jiān)測設施的建設短板，尚未能實現(xiàn)全區(qū)水庫安全監(jiān)測感知的全覆蓋，同時，也缺乏水閘的信息化監(jiān)管手段。因此，為進一步加強全區(qū)水庫和水閘的監(jiān)督和管理，需要在廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)的功能框架上，對系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫響應速度、頁面訪問速度、產(chǎn)品體驗、功能應用等方面進行升級優(yōu)化，并建立水閘安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，將工程管理和水閘安全信息有機融合，為水閘安全管理提供科學的輔助決策支持。進一步有針對性的實現(xiàn)全區(qū)水庫、水閘水利工程的安全監(jiān)測全面監(jiān)管。

3 “十四五”廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測建設思路

3.1 總體目標

摸清全區(qū)水庫和大中型水閘安全監(jiān)測建設現(xiàn)狀，按照“安全、實用”的水利網(wǎng)信工作總要求，針對廣西水庫及水閘安全監(jiān)測設施缺失、信息采集傳輸不暢、監(jiān)管平臺功能不完善的突出問題，對全區(qū)重點水庫和大中型水閘工程進行安全監(jiān)測建設和升級改造，對水庫和水閘監(jiān)管平臺進行升級、優(yōu)化和完善。至2025 年，實現(xiàn)全區(qū)重點水庫和水閘變形、滲流、應力、環(huán)境等安全監(jiān)測要素以及水雨情、視頻監(jiān)測等的全面感知，建立規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸、信息共享和數(shù)據(jù)、存儲標準，實現(xiàn)全區(qū)重點水庫和大中型水閘工程監(jiān)測信息的有效匯聚。在廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)的功能框架上，優(yōu)化系統(tǒng)架構、完善功能應用，并且新建水閘安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)全區(qū)重點水庫和水閘安全監(jiān)測和運行管理的在線監(jiān)管，實時掌握重點水庫和大中型水閘的安全狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)存在問題和安全隱患，為重點水庫和大中型水閘科學調(diào)度、安全運行提供可靠、有效的輔助決策支撐。

3.2 建設原則

（1）堅持理念現(xiàn)代，技術先進。先立后破、開拓創(chuàng)新，樹立現(xiàn)代化發(fā)展理念，鼓勵先行先試，創(chuàng)新實踐。依靠科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，大力推進先進技術手段和新儀器新設備在水庫、水閘安全監(jiān)測中的應用，提高水情監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控等自動化水平，實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)分析預報手段多樣化，提高工作效率，解放生產(chǎn)力，避免低水平重復建設。

（2）堅持以人為本，保障安全。以保障人民群眾生命財產(chǎn)安全為首要任務，及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，最大限度減少工程失事造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失，為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供可靠的信息支撐。

（3）堅持科學布設，因地制宜。在推進水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設過程中，從水庫、水閘的實際情況出發(fā)，結合當?shù)刈匀坏乩?、氣候條件和河流特性，因地制宜，深入分析論證新技術、新設備適用條件，科學布設監(jiān)測設備，合理確定建設規(guī)模和標準，推行適宜水庫大壩、水閘所在地工程特點的安全監(jiān)測模式。

（4）堅持突出重點，統(tǒng)籌謀劃。廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設是一項系統(tǒng)工程，涉及多個方面，需統(tǒng)籌考慮水庫、水閘安全監(jiān)測工作各個方面和預報預警業(yè)務各個環(huán)節(jié)，全方位提高安全監(jiān)測自動化水平。按照輕重緩急、突出重點的原則，盡快解決安全監(jiān)測手段落后和監(jiān)測數(shù)據(jù)處理服務水平低兩個突出短板。

（5）安全可靠，開放共享。在加強廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設的同時，對標“安全、實用”總要求，結合網(wǎng)絡安全建設準則，完善數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)平臺網(wǎng)絡安全防護功能，在此基礎上統(tǒng)一建設標準，開發(fā)數(shù)據(jù)共享，避免形成數(shù)據(jù)孤島，加強水利行業(yè)各部門緊密合作，全面提升廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測能力。

3.3 建設任務

（1）開展全區(qū)水庫及大中型水閘安全監(jiān)測摸底調(diào)查。開展摸底調(diào)查，通過縣上報、市審核、自治區(qū)匯總的方式，及時完成重點大中型水庫及大中型水閘信息化建設情況收集工作，包括水庫、水閘安全監(jiān)測建設現(xiàn)狀（含視頻監(jiān)測、安全監(jiān)測等基本情況）等，包括所在地理位置、工程規(guī)模、工程級別、洪水標準、最大泄量、監(jiān)測建設實施安排建議等內(nèi)容。

（2）開展廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設總體設計。結合水庫及大中型水閘現(xiàn)狀特征及存在問題，充分考慮區(qū)域?qū)嶋H狀況，因地制宜、突出重點，按照監(jiān)測特點及系統(tǒng)需求，確定系統(tǒng)總體框架，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)上報與應用的總體架構，并針對各類監(jiān)測點提出建設總體布局。

（3）開展重點水庫及水閘典型設計工作。結合現(xiàn)場情況，對標安全監(jiān)測要求，開展典型水庫及水閘安全監(jiān)測系統(tǒng)設計，完善包括視頻監(jiān)測、水情監(jiān)測、安全監(jiān)測等基礎設施以及數(shù)據(jù)通信方式。

（4）開展廣西水庫大壩安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)升級優(yōu)化方案設計工作。根據(jù)現(xiàn)階段對水庫和水閘監(jiān)督管理的新思路和要求，通過需求調(diào)研、實用性測試評估等方式，梳理現(xiàn)有系統(tǒng)平臺的短板和不足，充分融合和應用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等新興技術，總結當前水庫和水閘安全管理的成功經(jīng)驗，結合工程運行特色，按照“問題導向、需求驅(qū)動”原則，開展系統(tǒng)平臺升級優(yōu)化方案設計工作，建立水閘安全運行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，有效支撐水利廳對全區(qū)水庫和水閘的行業(yè)監(jiān)管。

4 結語

總體來說，目前廣西現(xiàn)有水庫（水閘）工程安全監(jiān)測建設工作尚處于起步階段，“十四五”期間，廣西水利要按照“強感知、增智慧、促升級”的思路，圍繞水庫（水閘）工程安全運行總體要求，充分運用第五代移動通信（5G）、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術，實現(xiàn)廣西水庫及大中型水閘工程安全運行狀況的實時監(jiān)測，強化水庫及大中型水閘工程全過程監(jiān)管，為廣西經(jīng)濟社會發(fā)展提供堅實的水利保障。