小型水利工程“水库管家”运行管理服务模式研究

陶文富

（遵义市播州区水务局，贵州 遵义 563100）

0 引言

江河湖库是保障我国生态安全和水安全的重要载体，其中水库在灌溉、人饮、防洪、生态保护和农村经济发展方面发挥了重要作用。截至 2017 年底，全国已建成各类水库 98 798 座，其中，大型水库 732 座，中型水库 3 934 座，小型水库 94 132 座。我国小型水利工程大多建设于 20 世纪六七十年代，受技术、资金等条件限制，有很多水利工程没有安全监测设施，加上大部分工程已运行几十年，在工程运营和管理中，普遍存在设施老化，管理经费不足，专业技术人员缺乏等问题，从而导致小型水库溃坝现象时有发生，造成重大安全事故和经济损失。

党中央、国务院对此高度重视，对确保小型水库大坝安全提出了明确要求。2018 年，全国水库安全度汛视频会议强调把小水库安全作为关键要害[1]，水利部对小型水库落实行政、技术、巡查“三个责任人”，落实水库预测预报、调度运用、应急预案“三项基本要求”。近年来，从中央到地方推出了多个水利工程运行管理规范、安全评价导则、安全监测工作管理办法等，均提到运行期安全监测工作的重要性。对于一直都没有安全监测设施的小型水利工程乃至山塘、塘坝，自建成以来运行了几十年，虽然大部分工程没有发生安全问题，但如何对这部分工程进行有效管理，从而更科学地建立监管体系，值得进一步调研和探讨。

近年来，中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究院、长江科学院等各大科研单位，在大坝安全综合分析推理系统、监测信息管理，以及资料分析云服务平台[2]等方面都进行了较为深入的研究，在水库大坝安全监测领域建立的信息平台也应用在较多的规模较大、资金实力雄厚的大型水利水电工程上，并发挥了相应的作用。在信息化高度发展的今天，通过先进的技术手段实现对众多水利工程的集约化、智能化管理，可以为管理单位提供更高效的服务，保障工程安全运行。然而，目前我国小型水利工程不具备专业管理水平，也没有足够的资金，因此，需要根据中小型水利工程特点，探讨小型水利工程运行管理服务模式，建立“水库管家”，为实现水利行业信息化、智能化基础建设提供技术保障，为水利工程管理单位提供更为专业的安全评价及日常维护等技术服务。

1 小型水库现状调查

1.1 基本情况

全国小型水库总数量的 62.6% 分布在湖南、江西、广东、四川、湖北、山东和云南 7 省[3]。其中，湖南省是我国小型水库数量最多的省份，超过1 万座；北方省份小型水库数量均较少，山东省位于丘陵地带，是北方地区水库最多的省份，数量达到 6 171 座。

1.2 安全监测设施现状

2016 年水利部大坝安全管理中心对全国大中型和小型水库进行了安全监测状况调查[4]，包括大（1）型水库 33 座，大（2）型水库 325 座，中型水库 2 591 座，小（1）型水库 16 253 座，小（2）型水库 73 927 座。

在小型水库中，有变形监测设施的占小型水库总量的 9.03%，但变形监测基本处于停滞状态；有水位观测设施的占小型水库总量的 49.60%；有渗流量监测设施的仅占小型水库总量的 6.50%；有渗压监测设施的占小型水库总量的 3.09%。

目前大坝安全监测工作已经得到运行管理部门的重视，大中型水库配套设施和制度均较为完善。而小型水库的安全监测设施和配备人员情况则远远不如大中型水库，有水雨情观测设施的水库还不足小型水库总量的 50%，主要表现为水库安全监测设施不完善，信息化程度低，无法获取流域水雨情和大坝工情，无法预警。

1.3 运行管理存在的主要问题

目前我国小型水库主要存在以下问题：

1）水库管理体制不健全。大多数小型水库基本无管理机构，管理主体不明确，管理人员不足。

2）缺乏行之有效的规章制度。大多数导则、规范是针对大中型水库而立的，小型水库可参照执行，但如何参照或参照到哪种程度，没有一定标准[5-6]。

3）管护经费、监测设施和技术力量不足。在小型水库除险加固问题上，各级财政都投入了大量资金，但在工程维护管理上的投入严重不足。对于小型水库管护经费，大部分地区按照小（1）型水库每座 5 万元、小（2）型水库每座 3 万元的标准投入，工程运维费用主要依赖省级财政补助和水库自身收益，县市级筹集难度较大[7]。大多数小型水库只配备了 1～2 名看管人员，而且多为大龄村民，仅能做些日常巡查、保洁、草皮养护等简单工作 。

4）防汛应急处理能力弱。大多数小型水库存在专业技术人才缺乏，监测设施老化失修等问题，小型水库的运行调度、预警预报等方面能力有限，影响了防汛应急处理能力[8]。

2 “水库管家”服务模式探讨

2.1 “水库管家”服务模式

“水库管家”是以单一水库为主体，以省、市、县、镇等多级行政区域水库联网统一运维为特征的水库综合管理服务模式。遵循国家水库管理的相关法律法规，基于当地水库特点开发定制智慧“水库管家”云平台，通过一系列适配的软硬件产品，采用政府购买服务的方式，提供水库运行维护的一体化服务和全方位解决方案，协助水库主管部门与“三个责任人”对水库进行有效监管，提供信息、监测分析及巡查管理服务，保障水库安全运行，为水库防洪兴利保驾护航。智慧“水库管家”云平台具有以下服务优势：

1）在基础管理方面增加了多种小型水库管理的缺失项目。如：安装监测设施设备，设立标识警示牌；明确管理单位、“三个责任人”、物业化管理人员和职责；落实管理制度、物业化标准规范；上线水库安全管理云平台；管理平台水库注册登记、确权划界。

2）在运行管理方面突出了“科技 + 服务”创新模式。基于“水库管家”云平台和专业化管护团队，除实现水雨情、工情的实时在线监测和预警功能外，还拓展了水库日常巡视检查、年检、特检，日常维护保养、保洁、除障，巡查养护记录归档、处置跟踪，水库度汛、兴利调度等多种服务方式。

3）在安全管理方面实现以灾前预防为主、灾中应急辅助的有效监管方式。通过“水库管家”云平台的建设，可掌控全水库管理并实现以下功能：超汛限水位实时告警；工程隐患及时巡查上报；事件处置跟踪反馈；大坝安全鉴定记录；大坝安全分析评估；漫坝溃坝风险分析；应急预案平台共享，有效决策抢险救灾；防汛组织、备汛物资信息高效互通。

2.2 “水库管家”体系构架

对于小型水库来说，如何可靠并规范地开展巡查监测是基础也是难点。小型水库数量多，分布不均，而且绝大多数位于山区，交通严重不便，给水库日常巡查检查增加了客观难度。基于小型水库现状的调查成果和分析，“水库管家”能够针对某一行政辖区范围内所有小型水库进行打包管理的技术服务，将协助水利运行管理部门实现对辖区内所有小型水库的有效监管，并实现以下目标：

1）建立一个安全框架，逐步实现智慧化管理。依据有限的运维管理资金，在管理中枢建立一个数据中心，集成辖区内所有水库的安全监测和巡视检查信息，并对辖区内所有水库分阶段、批次推进安全监测系统自动化建设，逐步实现信息化集约管理，形成一个以每座小型水库为基础的智能感知网络和综合安全评价体系。

2）形成一个网络。为达到建设目标，按照现行规范标准，根据各水库实际情况，结合河长制管理经验和取得的成果，本着就近、方便，因地、因库制宜的原则，在每座小型水库所在地安排 1 名专职管理员，完成最基本巡查和测读数据的任务。此外，安排专业人员每月定期对辖区内小型水利工程进行巡视检查，如实填写巡视检查记录并存档，如发现裂缝、塌坡、隆起、渗漏等异常现象，及时上报，使管理中枢触手能够延伸到每座小型水利工程。

3）形成一套标准。根据每座小型水库运行状况，对有安全监测设施的水库，如已实现自动化采集，则定期进行维护，保障系统正常运行；如为人工观测，按照现行规范标准进行观测，规范填写观测记录表并存档，及时对监测数据进行整编分析，发现异常应及时进行预警处理。每年度提交 1 份年度运行报告并存档，对辖区内所有小型水库年度运行情况进行汇报，向管理部门提出下一年度运行计划和合理化建议，有计划地对管理和运行维护人员进行系统化、专业化培训，逐步提高管理水平，以高质量、统一的标准对辖区内所有水库进行管理。形成一套从监测数据获取到大数据分析、可视化图形展示、预警预报，再到年度评估报告提交的标准服务模式，使辖区内水利工程的信息系统管理、大坝信息资料管理、远程信息传输接口、安全诊断模式、在线监测方法等方面达到统一化和标准化。

2.3 “水库管家”功能

1）制定标准。“水库管家”秉承一库一策原则，结合每座小型水库的调研分析，快速详尽地制定软硬件基础设施建设、运维管理、信息化管理等方案；落实管理设施建设、标识警示、确权划界；3 个月打造管理体制改革示范县。应用物联网、云计算、大数据、移动互联和人工智能等现代信息技术，集成无人机航拍、机器人技术、卫星数据、专网视讯、三维 GIS 和专业水文模型，打造智慧“水库管家”云平台，为中小水库的运行维护服务提供技术支持。“水库管家”云平台软件基本功能包括信息采集、智能化监控和预警、工程安全监测与分析、巡视检查及维护、工程实景三维仿真、洪水预报。

2）建设智慧水库物联感知系统。“水库管家”通过建设一套由水雨情、流量、水质、大坝安全的监测及视频监控等系统组成的水库物联感知系统，实时传输水雨情、视频图像，监测水质水量及大坝安全等信息，全天候为水库安全保驾护航。“水库管家”水雨情一体化自动监测站外形如图 1 所示，该监测站集合了水情、雨情、环境气温等多种传感器。

图 1 “水库管家”水雨情一体化自动监测站

3）上线“水库管家”云平台。基于 Web 端和手机 App 访问软件，“水库管家”云平台功能强大，操作便捷；足不出户尽知水库现状，快速解决水库管理的各种难题。“水库管家”云平台助力“三个责任人”和相关主管部门，做到水库管理的信息化、高效化，现已成功应用于贵州省遵义市播州区、福建省漳浦县、广东省惠州市惠东县等多个区县，为当地水库管理部门提供了高效的监管模式，保障了工程安全运行，为工程运行和管理提供了健全的运行档案和安全资料，并节约了大量人力物力。“水库管家”云平台预警信息界面示例如图 2 所示，该界面展示了“水库管家”云平台预警信息，左侧为各种监控项目，主图形区为辖区地形图，对出现异常的项目进行高亮显示，右侧为出现异常部位的详细信息。

3 结语

我国小型水库数量多、分布广，受技术人员缺乏制约和资金不足影响，大多数水库都疏于管理，对小型水库建立及时有效的管理手段是非常必要的。小型水库的运行维护向专业化、市场化、规模化方向转变，统一委托给专业化运维队伍，实行物业化管理，可推进流域或区域小型水库大坝安全监测监控平台建设，借助信息技术打造集约化管理思路。

图 2 “水库管家”云平台预警信息界面

“水库管家”服务管理模式的建设，不但能够满足当前需要，还能适应今后发展趋势：对每座小型水库的运行状态进行动态分析，可实现及时预警预报和有效监控；不仅能够加强安全管控，还极大地提高管理效率和水平；同时，还可以把辖区内所有水利工程融合为一个整体，实现小型水库安全运行管理的本地化、专业化、标准化、高效化和智能化，为小型水库的安全运行保驾护航。

由于“水库管家”云平台面向的是众多的小型水库，主要目标是快速识别异常状况和辅助管理单位实现“傻瓜式”管理，因此在系统功能的专业性和资料分析的深入性方面未做过多的工作。本平台建设目前仅面向水库管理单位的技术层面服务，现阶段还未考虑如何与河长制、办公 OA 系统等平台进行对接和融合，将多个平台功能整合是将来发展的趋势，要实现这一目标，今后还需做大量的规划和开发工作。