水利工程智慧化运行研究

2022-04-07粟安静

科技创新导报 2022年21期

粟安静

（修文县水务管理局贵州贵阳 550000）

在水利事业持续发展的背景下，由于运行管理能够对水利工程正常运行产生直接影响，故而其逐渐受到社会的关注。但随着现代科学技术持续发展，水利工程传统运行管理信息化水平已无法满足社会需求，导致水利工程安全无法得到保障，无法体现自身的社会与经济效益。因此为提高水利工程运行管理质量，有必要进行深入研究，形成正确的水利工程智慧化运行管理思路，科学利用先进技术，这对推动水利工程信息化建设具有现实意义。

1 水利工程信息化发展状况

1.1 水利工程建设与管理成就

在水利事业持续发展的背景下，我国水利工程建设领域已取得良好成效，已对工程水利体系进行初步构建，且水利工程已能够结合具体需要对水资源进行科学调控，具有良好的防洪性能。通过分析文献资料可以发现，截至2018年，我国水库建设数量为9.88 万座左右，堤防31.2万km，水闸的建设数量是10.4万座，而万亩以上的灌区数量为7881 处。为满足水利工程建设领域发展，充分体现水利工程的社会效益与经济效益，我国已构建具备完善性的水利工程管理组织体系，其组成部分主要包括省级、地方基层管理机构等。此外，在我国对水利工程的重视程度不断提高的背景下，水利工程的管理制度完善性正在不断提高，该点对保障水利工程运行管理水平具有重要意义。

1.2 水利工程建设与管理信息化状况

1.2.1 顶层设计

为推动顶层设计方面发展，我国水利部门从国家层面的角度出发，以此进行深入探索，并成功取得良好成果，以提高水利工程建设与运行管理信息化业务内容的丰富程度。此前我国推出与水利信息化发展相关的法规政策，该政策明确指出水利工程管理信息化工程的重要性，并要求各部门将其作为重点工程，其包括的内容呈现多样化，主要有水利工程信息管理的建设及河湖水域岸线管理系统的建设等［1］。从现实角度出发，可发现不同时期规划的水利工程建设与管理业务应用系统的目标与任务完成状况不具有良好的一致性。2019年，我国水利部门制定并推出智慧水利总体方案，该方案明确指出工程项目安全运行监控及全寿命周期管理方面的智能化应用相关要求。在智慧化水利工程建设持续推进的背景下，为满足社会需求，适应时代发展，工作人员有必要对总体设计思路进行革新，发挥自身的创造性思维，进而为水利工程信息化建设发展贡献力量。

1.2.2 水利建设与管理信息系统

在国家方面，通过对水利建设与管理信息系统进行分析，发现其组成模块包括的内容具有较强的多样性，主要有堤防工程数据内容、水库大坝数据内容、水闸信息及河湖信息等。不同模块包括的内容也具有一定的多样性，主要有相应的基本概念、工程简介、基本信息的名称及相关法规政策等。从实际出发，可发现在脱离内网办公区域的情况下，工作人员不仅将无法根据具体需要对水利建设与管理信息内容实施基本查询，而且将无法实施智能化调度与开展运行管理工作，导致政策公开及公共服务等功能无法实现。此外，当前我国仅有市场主体信用信息模块能够通过相应链接，直通水利建设市场信用信息平台，而其他模块正处在建设阶段或仅能够通过内网进行利用［1］。通过对我国东部地区与中西部地区进行比较，可发现东部地区的水利工程信息化建设水平相对较高。例如，上海市已实现对网格化进行利用，针对黄浦江、海塘及苏州河等区域实施养护及巡查措施；宁波市已实现在全覆盖的基础上自动化监测与控制大型水利工程，且中型水利工程的监测工作已向自动化发展，覆盖率不小于50%。

1.2.3 信息化技术标准

水利工程信息化涵盖多项内容，主要有业务流程、信息共享与安全、计算机监控、应用系统、区块链应用及大数据应用等多项技术标准。通过调研可以发现，我国当前尚未针对水利工程信息化对具备可靠性的标准体系进行构建，仅具有与单项工程相匹配的相关标准，例如水库大坝监测具有水利行业标准、工程项目的监测与监控具有相应的电力行业与能源行业标准［2］。

1.3 水利工程信息化存在的问题

随着社会经济持续发展，我国水利工程的建设数量正在不断增加，每年均有上万处水利工程进行建设。在水库建设方面，仅2000年至2018年内，我国即建设18 座大型水库、70 座中型水库及780 座小型水库。针对已完成建设的水利工程而言，其数量相对较大，在运行、调度及安全等方面的管理工作中具有繁重的任务，且任务量正在随着工程项目建设数量提升而不断增加。当前我国水利工程建设与管理信息化方面存在许多问题，如感知能力欠佳、连通等方面极有可能受到多项因素的干扰、信息方面存在孤岛现象、未对先进信息手段进行充分结合、安全防护措施实施效果欠佳、业务方面的协同性较低、存在重复建设现象等，导致工作质量明显降低，致使现代化管理需求无法得到满足，造成水利工程无法在运作中展现自身的整体效益［3］。针对水利工程信息化问题，其主要表现在以下几个方面。

1.3.1 标准体系欠佳

标准体系在水利工程的信息化建设中具有重要地位，其能够为各项工作顺利开展提供可靠依据，而且还能对人员行为意识进行有效约束。但当前工程项目建设与管理信息化方面的顶层设计欠佳，实施的工程项目规范标准信息化程度相对较低。在水利工程采用的相关标准中，未对工程项目的在线自动化监测系统数据内容传输方面及交换方面进行明确规范，且未明确指出与安全鉴定观测设施相关的内容，导致后续工作无法得到保障。

1.3.2 监测覆盖范围较小

为实现对庞大的水利工程数量进行有效应对，必须拓展水利工程信息监测覆盖范围，但当前的工程项目监测水平欠佳，未实现在关键区域内对监测站点进行有效覆盖，导致流域区域具有的各项决策需求无法得到满足。从整体的角度出发，可发现我国多数小型与中型的水库安全监测效果欠佳，覆盖方面存在限制，而小型水库的监测尚处于起步阶段；中型与小型灌区的用水监测效果欠佳，部分地区工作人员未对堤防实施监测。此外，部分水库工程项目的点位存在位移、形变等多种不良现象，无法根据具体需要自动化监测出库流量，且未针对下游河段的生态敏感区域及重要水域实施持续性生态监测，导致工作质量显著降低。

1.3.3 功能设计水平较低

通过对我国水利建设与管理信息系统业务应用方面进行分析，可发现其与信息查询具有一定的相似性，在通常情况下，多是以水利工程项目基本信息的上报与汇总、图表展示及统计与分析方面为主体。针对工程项目的运行管理工作而言，其当前缺少相应的运行与调度管理模块，且动态化模拟、综合决策及预报预警等多项功能的实施效果欠佳，尚未实现社会服务功能，智能化应用水平较低，该点与智能化管理需要严重不符，因此在未来发展中应对该点问题加以重视。

1.3.4 运维体制机制有待完善

水利工程项目的特征呈现多样化，其不仅建设周期相对较长，管理工作难度较高，涉及的质量与安全因素呈现复杂化，而且该项工程项目涉及的责任单位数量较多，若在工作过程中未对某项要素或环节进行严格把控，极有可能对水利工程项目造成不良影响，致使其安全性明显降低，无法正常进行调度。通过调研可以发现，我国水利工程的信息化多是由管理单位负责，其在日常工作中必须采取相应措施，以推动工程信息化。此外，应结合实际状况及具体需要，在广阔的流域区域实施统筹协调开展，提高对基础设施及人力资源的利用效率，防止出现信息化资源浪费现象。

1.3.5 网络信息安全性较低

我国当前采用的水利工程自动化控制系统生产厂商多是国外厂商，而此类厂商生产的控制系统具有一定缺陷。在系统联网的情况下，其极有可能受到网络病毒的攻击，导致数据信息的安全性明显降低，致使水利工程运行管理工作水平下滑，造成水利基础设施安全受到直接影响，在情况严重时，甚至将直接危及国家安全，造成恶劣后果。

2 水利工程智慧化运行需求

针对水利工程项目的运行管理工作而言，其主要任务是对工程措施进行合理运用，结合实际状况对天然径流实施动态化时空再分配，即提高调度方面的合理性，满足人类在河流生态及生产方面具有的需求。开展水工建筑物管理工作的过程中，工作人员必须将优化建筑与设备技术状况作为管理目的，结合规范标准科学利用不同工程设施，对水资源进行科学调度，体现水利工程项目的整体效益，降低水利工程出现安全事故的可能性［4］。通过对水利工程运行管理进行分析，可发现其工作内容可根据不同性质划分为3项，分别是调度运行、养护修理及监测检查。在人水和谐理念持续推进的背景下，人民群众对该方面的重视程度正在不断提高，因此相关部门在未来发展中有必要对生态调度采取相应的优化措施，以此对河流生态系统的稳定性与各项功能进行维护，进而保障水利工程的整体效益。

在实施水利工程智慧化运行管理建设作业时，应对相应的业务种类与处理步骤进行深入分析，对其加以重视，对业务处理步骤、数据信息的传输及处理等流程进行明确。智慧化运行管理与传统工程项目的运行管理具有本质区别，其能够对传统管理方法的信息化进行融合，在此基础上增设与智慧化相关的各项内容。在开展水利工程智慧化运行管理工作的过程中，应将分业务种类的智慧化应用场景设计作为切入点。在实际工作中，应在长系列水文气象信息的基础上，对洪水进行科学预测，通过智能化手段分析获取相关文献及类似区域发生的险情，以此落实应急调度，确保工程项目及下游地区具有良好的安全性；在枯水期应对生态流量监管需要与来水状况进行充分结合，以自动化的形式生成相应的综合性调度规划。此外，在设计智慧化应用场景时，应分析水利工程项目的种类、区域问题及流域特征等多项内容，且建设人员、管理人员及设计人员必须围绕各方面展开探讨，以保障工作质量。

3 水利工程智慧化运行管理思路

3.1 区分工作重点

通过对我国相关法规政策进行分析，可发现在实施水利工程智慧化运行管理时，应对大型与中型水库、泵站、调水工程、水闸、灌区及七大江河干流堤防加以重视，优先对此类工程实施智慧化运行管理。针对其他类型的水库、泵站、水闸、灌区及调水等工程，各区域的部门可结合具体需要开展相应工作［5］。

3.2 分级推动水利工程智慧化

在落实水利工程智慧化运行管理时，流域机构及水利部门应对中央事权水利工程进行主管，承担对重大水利工程项目实施智慧化运行管理的责任。不同省市县地方政府应对处在自身责任范围内的水利工程项目实施智慧化运行管理，以此为水利工程的智慧化建设打下良好基础。

3.3 数据与业务层面突破

在实际工作中，应尽可能实现调度信息内容的共享，对分工合作方面采取优化措施，并在工程项目建设区域及流域区域的两个层面基础上，提高监测监控水平，加强分析评估力度，对调度方面进行有效完善，提高预测预报科学性，并加强各方面的协调联动，确保业务应用能够进行有效融合，以逐步的形式实现管用分离，全面提高水利工程项目的整体效益。

3.4 推动标准体系建设

为确保各项工作顺利进行，必须结合具体需要及实际状况，对水利信息化标准体系进行完善。在完善该体系时，应对水库大坝、灌区及堤防等水利工程加以重视，从技术管理、更新改造及工程设计等多个角度出发，以此对标准体系进行健全，提高该体系的科学性及合理性［6］，积极影响规范标准的信息化改造。此外，应对信息技术的发展状况与智慧化水利发展需要进行充分结合，以此对新标准规范进行编制与落实，确保后续工作顺利实施。

3.5 贯彻安全原则

必须提高对网络与信息安全性的重视程度，充分贯彻安全原则，深入分析重要基础设施，并不断加强重要基础设施建设，确保其具有良好的网络安全保障性能［2］。此外，还必须不断对制度方面采取完善措施，对不同主体的责任进行明确，并对安全技术体系进行完善，并构建应急体系，定期实施应急演练，确保工作人员能够对突发性状况进行有效应对。