研究GIS技術(shù)在新時代水利工程信息化建設中的應用

摘要：地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）技術(shù)在新時代水利工程信息化建設中扮演著至關(guān)重要的角色。它通過提供精確的空間數(shù)據(jù)分析，助力水資源規(guī)劃，實現(xiàn)水資源量的空間分布分析和開發(fā)利用規(guī)劃。在灌溉系統(tǒng)規(guī)劃方面，GIS技術(shù)能夠評估土地利用情況并優(yōu)化灌溉設施布局。同時，GIS在水利工程建設與維護中輔助選址和維護，在洪水控制與防洪減災中模擬洪水風險并制定應急預案，以及在干旱監(jiān)測與調(diào)度中評價干旱影響并保障供水。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)水利工程信息化建設干旱監(jiān)測

ResearchontheApplicationofGISTechnologyintheInformationizationConstructionofWaterConservancyEngineeringintheNewEra

WANGYongmeng

ShandongWaterConservancyConstructionGroupCo.，Ltd.，Jining，ShandongProvince，272000China

Abstract：GeographicInformationSystem（GIS）technologyplaysacrucialroleintheinformatizationconstructionofwaterconservancyengineeringinthenewera.Byprovidingprecisespatialdataanalysis，itsupportswaterresourcesmanagementandplanning，achieving spatialdistributionanalysisofwaterresourcesandtheplanningoftheirdevelopmentandutilization.Intermsofirrigationsystemplanningandmanagement，GIStechnologycanassesslanduseandoptimizethelayoutofirrigationfacilities.Additionally，GISassistsinthesiteselectionandmaintenancemanagementofwaterconservancyconstructionengineering，simulatesfloodrisksinfloodcontrolanddisasterreduction，andformulatesemergencyplans.Italsoevaluatestheimpactofdroughtsindroughtmonitoringandschedulingtoensurewatersupply.

KeyWords：GIStechnology;Waterconservancyengineering;Informationizationconstruction;Droughtmonitoring

水利事業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的基礎性事業(yè)，對于保障國家水安全、促進生態(tài)文明建設具有重要意義。近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）憑借其空間數(shù)據(jù)采集、管理、分析和可視化的優(yōu)勢，在水利信息化建設中發(fā)揮了越來越重要的作用。GIS作為一種集成化的空間信息管理技術(shù)，能夠有效整合各類水利數(shù)據(jù)，為水資源規(guī)劃、灌溉系統(tǒng)建設、水利工程維護、洪水控制以及干旱監(jiān)測等諸多方面提供重要支撐。通過GIS技術(shù)，可以實現(xiàn)對水資源量的空間分布、灌溉區(qū)域的土地利用、水利設施的選址優(yōu)化等關(guān)鍵信息的高效管理和分析，為水利部門的科學決策提供有力支撐。此外，GIS還在干旱監(jiān)測、水源調(diào)度等方面發(fā)揮重要作用，有助于增強水資源的合理利用和供水保障。

1GIS技術(shù)對水利信息化建設的重要性

GIS技術(shù)具有較強的空間數(shù)據(jù)分析與處理能力，能高效地對地理位置有關(guān)數(shù)據(jù)進行集成、分析及顯示，對水利工程的規(guī)劃及施工保護具有十分重要的意義。GIS技術(shù)有助于實現(xiàn)水資源合理配置與高效利用，并通過準確測繪水資源分布情況為合理配置與綜合開發(fā)水資源提供了科學依據(jù)。在水利工程設計與施工階段，GIS技術(shù)能夠提供三維地理空間數(shù)據(jù)支撐，輔助工程師對復雜地理環(huán)境做出準確決策、優(yōu)化設計方案、降低施工風險。GIS技術(shù)對水利設施日常養(yǎng)護工作有著無可替代的重要作用，利用GIS平臺能夠?qū)崟r監(jiān)測水庫，大壩及其他水利設施，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并高效地安排維修與恢復，以保證水利設施的安全平穩(wěn)運行。在防洪減災中，GIS技術(shù)可以通過對洪水可能途徑及范圍的模擬來對潛在危險區(qū)域進行預測，從而對防洪預警及應急響應起到強有力的支撐作用。面對干旱這類極端天氣事件，GIS技術(shù)也能起到舉足輕重的作用，它通過分析干旱影響空間分布及趨勢，為調(diào)度水源、預防水旱災害提供決策支持[1]。

2GIS技術(shù)在新時代水利工程信息化中的應用

2.1水資源規(guī)劃

2.1.1水資源量的空間分布分析

水資源量空間分布分析在水資源規(guī)劃中占有重要地位，關(guān)系到水資源合理配置及可持續(xù)利用。將GIS技術(shù)運用到這一過程當中，使水資源量確定與分析變得更準確、更有效。借助GIS技術(shù)，能夠?qū)α饔騼?nèi)的水文和水資源進行詳細的空間分析，這包括降水量、地表水和地下水的分布模式，以及在不同時間尺度上水資源的時空變化規(guī)律。利用GIS空間分析方法進行空間插值，流域劃分及水量平衡分析，可以細致地展現(xiàn)水資源空間分布格局并確定水資源富缺地區(qū)，從而為水資源優(yōu)化配置提供了可靠數(shù)據(jù)支撐。該分布分析也可協(xié)助評價水資源可利用性、確定潛在水資源補給區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)等，進而為水資源保護與合理開發(fā)提供指導。分析氣候變化及人類活動作用下水資源量空間分布規(guī)律也可以對水資源變化趨勢進行預測，從而為預防與適應氣候變化及保障水資源安全等提供科學依據(jù)[2]。

2.1.2水資源開發(fā)利用規(guī)劃

借助GIS系統(tǒng)規(guī)劃人員可以從地形地貌、氣候條件、流域特征、生態(tài)環(huán)境及社會經(jīng)濟諸方面綜合分析可能開發(fā)水資源的地區(qū)。GIS技術(shù)可以模擬出不同開發(fā)方案對于水資源與環(huán)境所產(chǎn)生的效果，并對開發(fā)活動進行可行性與持續(xù)性的評估。GIS中的空間分析工具有助于確定水資源配置的最佳方案，并通過定量評價各方案的經(jīng)濟與環(huán)境影響來優(yōu)化水資源開發(fā)的次序與布局，從而達到水資源高效利用與保護的目的。在水資源開發(fā)利用規(guī)劃執(zhí)行過程中，GIS技術(shù)也起到了監(jiān)督作用[3]。對開發(fā)活動進行實時監(jiān)測與后評價，GIS技術(shù)可以保證水資源開發(fā)與利用活動滿足規(guī)劃要求并對不合理開發(fā)行為進行適時調(diào)整，保障水資源長期、穩(wěn)定供應。

2.2灌溉系統(tǒng)規(guī)劃

2.2.1灌溉區(qū)域的土地利用評估

在現(xiàn)代灌溉系統(tǒng)規(guī)劃中，GIS技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作BJBegvxsB9JR81HCEnJuHkmmQarI3wFz8hAv+hVatOg=用，特別是在灌溉區(qū)域的土地利用評估方面。GIS的應用使得專業(yè)人員能夠捕捉、存儲、分析以及展示所有類型的地理和空間數(shù)據(jù)，進而為土地利用提供詳盡的信息。通過GIS技術(shù)，可以詳細分析土地的當前使用狀況，如作物種植情況、土地覆蓋類型以及可供灌溉的土地面積。這些分析幫助農(nóng)業(yè)規(guī)劃人員識別最佳的作物輪作系統(tǒng)，以及確定適合特定作物生長的最優(yōu)土地利用方式。GIS技術(shù)能夠評估土壤類型和地形，確定地下水位和水分保持能力，從而精確規(guī)劃灌溉區(qū)域，以達到水資源的最大效用。

2.2.2灌溉設施的布局優(yōu)化

GIS提供了一個多維空間分析平臺，使灌溉工程師能夠在設計灌溉網(wǎng)絡時綜合考慮地形地貌、土壤類型、作物需水量及社會經(jīng)濟因素等多重條件。通過對這些復雜因素的精確測繪和分析，可以優(yōu)化水道、管網(wǎng)、泵站等灌溉基礎設施的布局，減少水資源的損失和浪費。GIS技術(shù)還允許模擬不同灌溉方案，預測各種灌溉模式對地下水位、土壤鹽堿化和作物產(chǎn)量的影響，從而指導采取最合理的灌溉措施[4]。

2.3水利工程建設與維護

2.3.1水利設施建設項目選址

通過集成地形、氣候、水文、生態(tài)、社會經(jīng)濟等多源數(shù)據(jù)，GIS為工程師提供了強大的空間分析工具，以確保選址決策的科學性和合理性。GIS的應用能夠幫助專家團隊評估潛在選址點的水資源條件，如水源的可靠性、河流流量的季節(jié)性變化、地下水位的深淺以及水質(zhì)狀況。同時，還能分析土地利用現(xiàn)狀、生態(tài)敏感區(qū)域、保護區(qū)分布等環(huán)境因素，以及基礎設施狀況、交通便利性、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)布局等社會經(jīng)濟屬性。

2.5.2水利設施的維護

GIS技術(shù)通過集成空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，提供了一種強有力的工具，用于水利設施的監(jiān)測與維護。首先，GIS能有效地進行水利設施的空間定位，這對于維護大型水利系統(tǒng)至關(guān)重要，尤其是在復雜的地形和廣闊的地理區(qū)域中。通過GIS，能夠?qū)λ畨巍⑺畮?、河道、灌溉系統(tǒng)等設施進行詳盡的空間分析，識別潛在的風險區(qū)域，如易發(fā)洪水的低洼地帶或者河堤的薄弱環(huán)節(jié)。其次，GIS技術(shù)支持對歷史數(shù)據(jù)的存儲與分析，這有助于了解和預測水利設施的老化趨勢，并據(jù)此制定維護計劃。

2.4洪水控制與防洪減災

2.4.1洪水模擬與風險區(qū)域預測

洪水模擬與風險區(qū)域預測是現(xiàn)代水利工程中的關(guān)鍵組成部分，它們依托于先進的數(shù)值模型和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，包括GIS技術(shù)、遙感技術(shù)以及各種水文和氣象模型。通過這些技術(shù)，專家們可以利用海量的歷史降雨記錄、河流流量數(shù)據(jù)、地形地貌信息以及氣候變化趨勢等，建立復雜的洪水預測模型。這些模型不僅能夠預測洪水發(fā)生的概率，還能夠模擬洪水的流向、速度、深度和可能影響的區(qū)域，從而提前識別可能的風險區(qū)域。洪水模擬的準確性對于城市規(guī)劃、土地利用政策的制定有著極其重要的作用，它能夠幫助政策制定者和工程師在不同洪水情景下進行風險評估，并據(jù)此進行有效的防洪策略規(guī)劃。

2.4.2防洪應急預案的制訂與執(zhí)行

編制防洪應急預案涉及以減少洪水所造成損失為目標的一系列戰(zhàn)略與行動計劃。應急預案編制以區(qū)域洪水風險評估為依據(jù)，綜合考慮了不同洪水情景下的對策，主要包括疏散計劃，應急救援隊伍組織以及救災物資儲備與發(fā)放。在編制預案時需跨部門協(xié)作，以保證水利部門，交通運輸部門和衛(wèi)生部門各有關(guān)機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)。預案中應包含定期演練以保證當真實洪水事件出現(xiàn)后全體人員能夠快速有效運作。洪水事件中，快速的信息傳遞與決策是非常關(guān)鍵的，預案應包括信息共享和傳遞機制、決策支持系統(tǒng)等內(nèi)容，才能達到高效指揮、協(xié)調(diào)的目的。

2.5干旱監(jiān)測與調(diào)度

2.5.1干旱影響評價與監(jiān)測

干旱影響評價與監(jiān)測，是鑒定與評價干旱在環(huán)境、經(jīng)濟、社會等各方面影響大小的一項重要工作流程。這個過程包括了多種監(jiān)測技術(shù)和評估方法，包括遙感技術(shù)、地面觀測站點的數(shù)據(jù)收集，以及水文模型的應用。通過采集氣象，土壤水分，植被覆蓋度與水庫水位資料，可實時監(jiān)測干旱的發(fā)生情況，評價干旱的發(fā)展趨勢。這些資料有助于科學家和決策者理解干旱在空間上的分布及其嚴重程度，以便制訂出對應措施。例如：根據(jù)所收集到的資料可對糧食產(chǎn)量下降、水資源短缺區(qū)域以及潛在生態(tài)系統(tǒng)退化做出預測。干旱監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)Ω珊悼赡芙o供水安全及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來威脅進行預警，并為旱情應急處理提供決策支撐。準確地進行干旱監(jiān)測與影響評估對緩解干旱帶來的危害具有重要意義，可有助于政府及地方部門制定預防措施，如推行節(jié)水政策、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、優(yōu)化水資源配置等。

2.5.2水源調(diào)度與供水保障

水源調(diào)度與供水保障在干旱時期具有關(guān)鍵意義，對于確保社會經(jīng)濟的正常運行、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的健康至關(guān)重要。在面臨干旱挑戰(zhàn)時，有效的水源調(diào)度和供水保障措施可以起到關(guān)鍵作用，幫助社會應對水資源緊缺的情況，保障各個領域的用水需求。水源調(diào)度的核心在于實現(xiàn)水資源的合理配置，以最大限度地滿足各個領域的用水需求。動態(tài)監(jiān)測水資源狀況是水源調(diào)度的基礎，需要對水庫、河流以及地下水的水位和流量等進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。基于監(jiān)測結(jié)果，制訂科學的水源調(diào)度計劃是確保供水保障的重要手段。這些計劃可能涉及到水庫的蓄水與釋水策略調(diào)整，跨流域調(diào)水計劃的優(yōu)化，限制用水措施的實施，以及提高水資源利用效率等方面。在極端干旱條件下，供水保障的挑戰(zhàn)更為嚴峻，可能需要采取更加切實有效的措施。通過多元化的供水保障措施，可以有效緩解干旱對人類生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成的影響，保障社會的可持續(xù)發(fā)展。水源調(diào)度與供水保障的最終目標是在維護生態(tài)系統(tǒng)的前提下，盡可能減少干旱對人類社會和經(jīng)濟活動帶來的危害[5]。

3結(jié)語

經(jīng)過深入研究，GIS技術(shù)在水利工程信息化建設中的應用展示出強大的潛力和價值。本文通過對GIS技術(shù)應用的案例分析，揭示了成功實踐的關(guān)鍵因素，同時指出了信息化進程中遇到的挑戰(zhàn)和問題。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，GIS技術(shù)將在水利工程信息化建設中扮演更加重要的角色。為此，建議加強對GIS技術(shù)的研究與推廣，不斷提升水利工程的信息化水平，以更好地服務于社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[2] 崔東林.新時代背景下GIS技術(shù)在水利工程信息化中的應用[J].工程技術(shù)研究，2023，8（6）：202-204.

[3] 蘇本謙.基于BIM+GIS的水工結(jié)構(gòu)管理系統(tǒng)研究[D].青島：青島理工大學，2021.

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[5] 王振映.GIS技術(shù)在新時代水利工程信息化中的運用分析[J].科技資訊，2021，19（14）：91-93.