水库安全运行综合管理系统标准化建设探讨

王宾启，唐克银，田质胜

（1.山东省水利综合事业服务中心，山东 济南 250014；2.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

为提高全省水利工程运行管理水平，保障工程安全运行，促进工程效益持续充分发挥，按照省水利厅《关于全省水利工程标准化管理工作推进方案的通知》要求，2021年12月底前，完成全省大中小型水库、大中型拦河闸（橡胶坝）、大中型河道堤防等水利工程标准化管理内业实施任务，并完成标准化管理评价，建立起标准化管理体系和工作秩序。同时，依托水利信息化平台，强化水利工程运行在线监管，做到数据入库、适时监控、管理留痕，实现运行管理事项的信息化、流程化[1]。为此，本文以王屋水库增容工程为例，通过水库安全运行综合管理系统建设设计，探索水库安全运行综合管理系统标准化建设方案。

1 现状与存在的问题

1.1 山东省水库信息化建设现状

当前，山东省大型水库除险加固工程已经基本完成，现正在进行新一轮的水库增容工程建设。由于水库数量众多、工程建设周期短、工程投资规模不同，工程时间紧、任务重、工作量大，导致了某些项目出现设计深度低的现象；又因为建设单位、设计人员和监理人员专业技术水平不一，对水库业务需求调研不深入、不具体等情况，造成了部分设计模糊、施工图纸不清，项目建设质量只能凭借各中标单位实力、技术水平、服务态度等决定，因此，各水库信息化建设程度不一、质量不一、内容不一。

1.2 王屋水库信息化建设现状

王屋水库位于龙口市境内的王屋村东黄水河上，控制流域面积320 km2，总库容1.284 6亿m3，兴利库容0.766 6亿m3，王屋水库于1958年11月动工兴建，1960年9月建成蓄水，是一座以防洪为主、兼顾灌溉、城市供水、发电、养殖等综合利用的大（2）型水库。2016年以来，王屋水库通过除险加固等工程，信息化工程建设先后针对业务管理的侧重点不同，已建设了计算机监控系统、重点构筑物视频监控系统、配套水文监测系统及防汛抗旱视频系统等相应业务管理系统，同时还组建了水务专网和运营商网络。

1.3 王屋水库存在的问题

目前，王屋水库配套开发的这些系统在水库管理工作中已发挥了重要的作用，但因缺乏统一的规划和设计，存在各系统相互独立，部署管理分散、监测数据存储混乱、会商展示系统缺失、监控系统待完善、软硬运行环境不配套等诸多问题，与水库运行管理事项的信息化、流程化要求存在较大差距。

2 建设目标及总体框架

水库安全运行综合管理系统标准化建设遵循先进实用、集约共享原则，以水库信息化建设现状为基础，对日常管理业务进行梳理分析，紧紧围绕水库安全运行和管理业务标准化建设，以安全运行管理工作为核心，以信息展示与服务为重点，构建水库防洪调度和工程管理平台。根据王屋水库管理人员和业务功能布置，在管理所建设防汛会商中心，在溢洪闸建设分中心。中心建设以水库防洪调度为主，兼顾工程管理，部署水库安全运行综合管理系统；分中心建设依托中心综合管理系统，实现数据信息共享，以水库日常管理为核心，信息综合展示为重点，提高水库防洪调度能力及信息化管理水平。

通过水库日常管理业务梳理，在水库已有信息化系统的基础上，运用云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能等新一代信息技术，采用分层式、模块化方法进行开发和部署，构建科学、先进、实用的综合管理系统。同时，随着无人机、移动智能终端技术的快速发展和普及，系统可实时接入无人机巡检和测量数据，也可人工录入数据，并可应用在智能手机、平板电脑、Pad等终端设备上，能够适应不同的操作系统[2]。总体架构包括四部分：用户层、业务应用系统、水利云服务系统、基础设施系统。具体包括：用户层、应用交互层、业务应用层、应用支撑层、数据资源层、通信网络层和数据采集层。

3 系统集成与整合

水库安全运行综合管理系统应用松散耦合理念，通过统一用户认证与单点登陆或数据交互方式，对水库已建水文监测系统、视频监控系统、计算机监控系统及气象等部门相关系统进行集成整合，并与省水利厅、烟台市及龙口市水利业务主管单位的调度决策支持平台实现互联互通，同时做到数据入库、适时监控、管理留痕，实现运行管理事项的信息化、流程化。同时根据安全运行管理的需要，补充新建大坝位移监测、库区围坝监控及出入库流量监测等，建立完善的前端感知系统，对水库安全运行的隐患或灾害做到准确感知、快速查看、高效处理。

4 标准化功能建设

根据水利工程标准化管理工作要求，结合水库日常管理业务需求，同时注重实用性、经济性和可推广性，确定了水库安全运行管理系统标准化建设功能模块。

4.1 水库要素一张图

基于地理信息系统（GIS）和BIM三维建模技术，在水库流域地图上展示流域内自然、非自然水库工程对象关系、数据信息和统计信息[3]，结合图形、表格、热点、气泡等表现方式，充分实现系统的可视化、形象化，将水库的气象、水雨情、水质、闸门开度、流量、应急事件、待办事项等主要信息进行集中展示[4]。

4.2 水库边界管理

水库边界管理是水库日常管理的难题，库区直管范围内抢占、强占用地情况时有发生，权属不明地、权属争议地等多种用地类型并存，管理与权属较为混乱。移动端边界管理系统通过北斗定位技术，在高精度位置信息的支持下，不需要地面标识可实现精确定位边界，可以有效管控保护区内乱搭建、种植、养殖现象和违法开采、挤占水源保护用地等突出问题。

4.3 工程运维管理系统

根据水库日常巡查、汛期隐患排查、工程养护等工作的需要，构建工程运维管理模块，主要业务流程包括日常巡查、安全检查、隐患处理、日常维修养护、岁修、大修、抢修等作业过程的信息化管理，实现对工程日常巡查、设备巡检、汛前检查、年度检查、特别检查等工程检查信息及隐患处理信息的管理，落实工程日常监测检查规范化等标准化管理要求，为水库的巡查及隐患排查管理提供有效的监管手段，为养护管理人员提供快速准确、图文并茂的工程养护管理服务，提升工程维修养护管理的规范化、现代化水平。

4.4 安全监测与预警系统

通过水库大坝、溢洪闸、放水洞安全监测设施，实现对坝体、溢洪闸和放水洞渗压、位移的实时监测，数据分析验算，科学、客观的评价其实时安全状态和变化趋势，建立专业智能分析评判与实时预警报警机制，与历史极值、变化速度极值等边界值对比分析，实现监测数据的实时处理，即时通过短信、邮件等多种方式报警。

4.5 洪水预报预警系统

基于水库及上游防汛调度工作和管理制度，应用分布式新安江、MIKE系列软件构建水库预报预警模型，实现洪水自动预报和人工干预预报计算，以信息化手段保障工程运行安全，充分发挥水库工程效益。主要功能包括控制运行计划、典型暴雨管理、实时洪水跟踪、洪水预报、预报方案管理、模型参数管理、洪水自动预报。

4.6 无人机巡检与移动应用扩展

利用无人机搭载相应成像或测量设备，实现水库机动巡查，及时发现违章违建、火灾隐患、非法捞捕、排污等异常活动，也可与地理信息数据融合，实现目标区域测量与分析，快速发现工程隐患，快速进行事故处置。通过移动智能终端，管理人员实现水库巡检工作的立体化全方位监控，信息采集与发布，在遇到突发事件处理等紧急情况下，能通过移动终端进行决策指挥[5]。

5 结语

水库安全运行综合管理系统的标准化建设是严格遵循“水利工程补短板、水利行业强监管”工作总基调，积极应用自动化、信息化巡检、监控监测设施，改进管理手段，提高管理科技含金量，务求使管理平台实用、科学、经济、稳定，以落实水库工程管理责任，建设标准化管理方式，深化水库工程管理体制机制改革，对水库运行管理关键要素实施标准化管理，全面提高水库工程运行管理水平[6]。