智慧水利在水库管理中的应用_1

智慧水利在水库管理中的应用
发布时间：2022-07-11T00:49:54.500Z 来源：《中国科技信息》2022年5期3月作者：宋学飞关震冷岩[导读] 水利工程涉及到了民生,它是一个基础设施工程问题,在对水利工程进行工程管理时最为重要的组成元素就属于水库管理工作。

宋学飞关震冷岩
青岛市即墨区水利局山东省青岛市即墨区 266200
摘要：水利工程涉及到了民生,它是一个基础设施工程问题,在对水利工程进行工程管理时最为重要的组成元素就属于水库管理工作。

水库安全管理工作已逐步采用自动化和计算机等技术，建立水情自动测报、洪水预报与调度、工程安全监测、工程安全分析与预警、闸门监控、视频监视、下游洪水演进与风险分析、办公自动化等系统，智慧水利是智慧城市发展的产物,是现代城市管理水平的表现,是保障国计民生的重要技术手段。

智慧水利的实施能推动水库管理系统的信息化建设,水库信息化管理能实现水资源的合理开发、优化配置和高效利用,从而提升水库管理工作的管理效率和社会服务水平。

?新一代信息技术的快速发展，特别是人工智能技术的进步，采用信息透彻感知、全面互联及决策高度智能的智慧水库平台承担水库安全管理工作已成为可能，这也是水库安全管理信息化的必经之路。

关键词：智慧水利；水利工程；信息化技术
引言
众所周知，智慧水库是基于水利信息化、数字化以及智能化建设，应用现代化物联网、移动通信网络、光网络等，利用云计算技术等高性能信息数字化技术，深入开发和高度整合水利信息资源，实现水库感知、传输、应用的网络化与智能化，有效的实现水库信息的共享，提升水库工程运用和管理的效率和效能。

1 智慧水库概念
所谓无规矩不成方圆，档案工作需要有一定的标准、形式青岛市即墨区水利局为确保档案资料的齐备、完整、规范，根据国家《档案法》、《山东省档案工作条例》有关规定，并结合水库管理所实际情况，对所藏档案资料的收集整理、立卷归档、科学管理、合理利用做出了明确规定，极大的提高了档案的规范化管理水平切实落到实处。

即墨区重点水库管理现状即墨区共有水库56座，其中小Ⅱ型水库44座，小Ⅰ型水库8座，中型水库4座。

四座中型水库是我区重要饮用水水源地，也是我区重点防洪工程，为加强水库运行管理，四座中型水库整合组建了即墨区重点水库管护中心，负责水库的运行管理、日常维护、防汛抗旱、水源地保护、协助城区供水等工作。

近年来，智慧城市、智慧水利、智慧水务等概念相继被提出。

人类智慧是人类所具有的、基于神经器官的高级综合能力，包含感知、知识、记忆、理解、联想、情感、逻辑、辨别、计算、分析、判断等多种能力。

水库安全管理工作包括大坝建设、管理及险坝处理等。

应用信息化手段开展这些工作，主要涉及信息采集、识别、传输、存储、展示、安全分析、预测、预警、决策支持等。

智慧水库应用新一代信息技术，透彻感知水库信息，促进水库信息全面互联与深度融合，实现水库安全管理高度智能化。

信息全面互联与深度融合是通过网络、云平台、信息标准化、数据交换等实现的。

水库管理智能化体现在洪水预报、工程安全分析、水库调度、水资源管理、等系统具有高度智能及基于数据驱动的运行管理方式。

2 大型水库“智慧水库”建设思路
2.1完善大型水库智能感知体系
（1）水雨情监测系统：对水库流域的降雨量进行实时监测，对水库水位及上下游重要河道水库进行监测，为水库日常运行和预报调度提供基础水雨情数据。

（2）大坝安全监测系统：对水库大坝坝体变形、渗流、应力（应变）等信息进行自动采集、分析及预警，掌握水库大坝安全性态。

（3）设备工情监测系统：对水库发电设备、泄洪设备等运行工况数据进行自动采集信息，为水库工程控制及优化调度提供基础数据。

（4）视频立体防控系统：在水库重要监控区域建设视频监控系统，通过高低点视频监控摄像头布控，从不同角度掌握监控区域整体情况及细节情况，形成纵览全局和掌控细节的全方位立体化综合防控系统。

（5）供水监测系统：对水库供水管网的流量等信息进行自动采集，为水库供水调度提供基础数据。

（6）水质监测系统：对水库水质重要监测指标进行自动采集。

（7）水量墒情监测系统：对水库的墒情、蒸发量、流量进行自动化监测，为水库预报调度及水资源分析计算提供基础参数。

（8）全景图及无人机航拍：通过全景图拍摄技术及无人机航拍技术实现水库工程面貌信息的采集，全面、清晰、详实展示水库自身及工程所处的地理环境、周边设施等情况，在紧急情况下提供决策支持。

采用跟踪式智能测控技术，利用水面跟踪传感器感知测压管内渗流水面位置，通过智能控制技术实时跟踪水面变化，将水面的位置信息转换为水位数据显示上传。

设备集水位智能感知、变化跟踪、数据采集处理、无线自组网数据传输、自供电等一体化设计，具有低功耗、抗雷击抗干扰，不受细小测压管测量环境及水质泥沙等因素影响，测量数据准确、稳定可靠等特点。

2.2大坝结构性能演化与预测预警
在水工结构灾变破坏和耐久性力学、水工结构智能检测和复合加固、大坝安全评价和安全监控理论与方法、溃坝风险分析理论和方法、高性能水工程新材料等方向已开展了大量研究，包括混凝土坝裂缝性态诊断与危害性评定关键技术、结构评估修复成套技术推广应用以及水工混凝土静动态损伤断裂过程及其声发射特性研究等，相关研究主要针对混凝土结构构件本身，缺少对钢筋混凝土和钢结构等大型复杂水工结构性能演化过程的定量检测方法与损伤断裂测试装备，以及响应的劣化影响机制与灾变机理。

需进一步研发大型复杂水工结构性能演化测试装备，结合大量试验研究微观及局部劣化与宏观响应关系，以建立结构病害智能诊断系统与性能劣化演变预测模型。

2.3 溢洪闸门自动化控制系统
作为水库增容工程配套工程，安装了当前最先进的溢洪闸门自动化模块控制系统，主要由现地手动控制、现地自动控制、远程手动控制和远程自动控制四部分组成，现地操作提供最基本的手动操作功能，远程控制可以根据调度需要在中控室对各闸门进行远程启闭操作，系统的可靠性、精准性都大幅提高，并且能够实时显示闸门的工情和水情信息，并进行数据的实时入库与共享。

3构建大型水库智慧管理平台
为保证数据传输的稳定性和独立性，减少特殊天气环境下系统对公共通信系统的依赖性，将监测数据可靠的传输至水库管理中心，最大限度的满足水库运行管理管理的需要，各测压管监测点与水库数据管理中心之间采用无线专网传输方案，监测数据可通过无线通讯管理网关，同步实现对上与企业运行维护云平台系统及上级业务管理系统的跨网隔离安全传输，实现数据共享。

（1）智能数据服务。

构建水库智能数据服务，实现感知数据到数据服务的转换。

水库各类业务系统数据分散，通过智能数据服务，将多源多格式数据快速高效地汇集至标准数据库，结合规范标准及业务需求进行智能化数据清洗及预处理，并提供具有查询、统计水利数据信息功。

同时可通过标准化的数据服务接口实现与其他业务系统的资源交互共享，提升信息资源利用效率和应用能力。

（2）智能仿真模拟。

构建水库大坝三维安全展示模型及库区三维场景模型，模拟各监测点的实时工况，还原水库真实面貌。

根据预测的降雨和实际地形情况，结合水利模型计算，形成水库洪水演进过程，实现三维溃坝模拟及下游淹没分析等动态模拟。

（3）智能诊断预警。

建立大坝安全诊断评估系统，实现水库大坝安全状况智能诊断分析。

基于大坝监测三维在线模拟、洪水过程模拟演进等，对水库当前运行情况进行智能诊断，提出兴利最优、安全最优等多种解决方案。

并结合多种信息化手段，实现水库重要运行信息及预警信息的自动推送及发布。

（4）智能决策调度。

利用自动预报调度等先进技术，构建水库水资源调配、防汛减灾、工程调度于一体的大数据智能决策平台，满足水库智能决策需求，结合水库数据大屏进行综合展示，有效提高业务管理水平和管理效率。

（5）智慧工作平台。

构建大型水库综合管理智慧工作平台，结合 PC 端及移动端，实现水库综合业务一体化、多终端同步管理，满足水库组织管理、工程信息、工程检查、监测监视等各类日常业务需求，提高水库精细化管理水平。

2.5 现代信息技术应用于水库管理的信息化建设
根据《土石坝安全监测技术规范》安全观测项目测次要求，拟对水库的大坝进行2次/年的观测方式，当观测变形数据超出规范要求时适当加测。

数据的采集保证真实可靠，观测数据填入标准记录表格；统计观测数据，将观测数据转变成变形观测物理量，绘制变形变化曲线图，变形在横、纵向剖面的分布图，坝面垂直位移平面等值线图，以及变形与坝体填筑物、蓄水过程等影响坝体变形因素的相关图等。

信息技术的应用是促进水库管理信息化建设实现的根本,不断将现代信息技术及网络技术引进水库管理的实际工作中,构建水库信息化管理系统,提高水库管理的信息化和效率。

相关部门工作人员应积极建设数据采集、数据分析、数据应用的数据信息管理平台,确保水库工程的实时监控和分析。

另外,还要加强信息化管理平台的安全性管理,相关工作人员也应不断强化信息化建设的操作能力和安全意识,让信息化建设在水库管理工作中效能最大化。

顺应信息化技术的发展潮流,不但对落后的水库实施进行技术升级,保证信息化技术的先进性,稳定提升水库管理的水平,不断提升水库管理系信息化系统的可靠性。

在水库管理信息中心部署大坝安全自动监测信息管理系统，实现对坝体渗流、坝基渗流、大坝表面变形观测的数据采集、数据存储、数据查询、数据报表功能；同时设置水库其他监测设备及系统数据的接入能力和人工录入数据能力，实现库水位、降雨量等与大坝安全相关的环境数据量的融合管理；实现对大坝安全所有关联数据进行综合管理，通过对数据的综合分析，实现资料整编、安全分析、安全预警预报和调度管理。

3.加强水库管理的有效措施
3.1加快除险加固技术创新
我国目前的病险水库除险加固技术都属于“治标”类技术，主要目的在于对已经出现的病险问题进行封堵和加固，但是实际上经过长期除险加固的水库会逐渐出现更多的问题，除险加固的周期会越来越短，最终使得整个水库报废。

因此，要提高病险水库的除险加固效果，还需要从根本上对除险加固技术进行创新，尽管仍然可能难以解决水库的根本质量问题，但是应该尽可能地延长病险水库除险加固后的使用时间，达到更好的加固效果，为此就需要对现有的除险加固技术进行进一步创新，提高除险加固水平，增强水库的管理效果。

3.2完善水库的管理体系
加强水库的日常管理效果需要对整个水库管理体系进行完善，首先从水库的日常管理细节中进行完善，例如在日常检查过程中应该合理分配检查范围，提高检查人员的专业素质，确保所有需要检查的区域能够得到检查，及时上报检查发现的问题；其次要及时对水库进行评级管理更新，水库出现病险情况要及时进行加固除险并且上报问题的具体内容，在水库检查评级过程中从实际出发，及时更新水库评级并对管理条例做出相应的改善；最后要落实管理效果，水库管理人员也应该建立起更加完善的监督体系，通过有效的激励和相互监督体系等提高水库管理条例的落实力度，确保上下级管理人员全面落实管理措施。

通过对大坝安全监测系统升级改造，一是实现了渗流观测自动化、位移观测精准化，可实时、可靠的提供监测数据；二是对数据的综合管理，实现资料整编、大坝安全智能分析，大坝安全预警预报，指挥调度管理等多功能。

水库管理人员对大坝观测的工作效率得到极大提高，准确评估水库运行工作状态，能够为领导决策提供更科学依据，充分利用好水库的调蓄能力，在防洪、供水等方面发挥更大效益。

结语：
水库大坝安全管理是水库运行管理的重中之重。

通过大坝安全监测全面掌握水库运行状态、科学调蓄是水库安全管理工作的重要组成部分。

历年来水库在防洪、供水方面发挥着重要作用。

对大坝安全监测系统进行技术改造，实现对大坝渗流实时在线监测、对大坝渗压和位移等重要数据的综合管理分析，为大坝运行阶段工作状态评估提供支撑显得非常必要。

通过结合水利工程标准化管理信息化建设要求，提出大型水库建设“智慧水库”的总体思路，完善水库智能感知体系，构建水库智慧管理平台，同时建设相应的保障环境，通过先进的信息化技术手段切实提高水库的管理效能和现代化管理水平，充分发挥水库社会效益和经济效益。

参考文献：
[1]张建云,刘九夫,金君良.关于智慧水利的认识与思考[J].水利水运工程学报,2019(06):1-7.
[2]许建平,陆赵锋,陈伯进.物联网在水利信息化中的应用——评《水利信息监测及水利信息化》[J].灌溉排水学报,2020,39(09):149-150.。