水库运行管理信息系统总体设计

王京宇，于敬舟

（1．水利部建设管理与质量安全中心，北京 100038；2．中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

0 引言

水库是调控水资源时空分布、优化水资源配置、保障江河防洪安全的重要工程设施，也是经济社会发展、生态环境改善不可替代的重要基础设施。截至 2020年，我国已建成各类水库 98 566座，其中大型水库 774座，中型水库 4 098座，小型水库 93 694座[1]。

随着水利进入新发展阶段，高质量发展已成为水利工作的主题[2–3]。提升水库数字化、网络化和智能化管理水平，建设水库运行管理信息系统（以下简称水库运管系统），是新阶段水利高质量发展的重要体现，为建设具有“四预”功能的智慧水利体系提供基础支撑。

当前，水库运管系统被普遍应用于各级水行政主管部门的水库管理业务工作中，已成为掌握水库信息，实现水库运行管理业务全链条线上精细化管理，实现信息资源整合共享，推动信息技术与水利业务深度融合的重要抓手。部分省份建设有省级和地方水库运管系统，支撑省级和地方的水库运行管理业务工作及定制化功能需求[4–6]。

在分析各类、各级水库运管系统开发现状的基础上，本研究以实现运行管理业务全链条线上精细化管理为目标，从水库运管系统总体设计理论方面，阐述系统建设的总体思路、架构设计、主要内容、保障工作等。

1 系统建设总体思路

1.1 明确目标

水库运管系统最终应建成完整的水库信息档案数据基础，具备全面、精准、动态掌握区域内水库信息的功能，能够进行逐库清单式管理，实现全链条线上精细化管理水库运行管理业务，为水库安全管理和建设具有“四预”功能的智慧水利体系提供支撑。

1.2 统筹谋划，分级负责

水库运管系统不仅涉及本级部门的水库业务，也关乎上下级部门的协同共享，是各级部门协同业务工作和共享水库数据的中枢工具。水库运管系统的建设需要各级部门统筹谋划，分级负责，主要包括以下几方面：

1）明确各方职责分工。从系统业务需求、系统开发、运行维护、数据管理等多方面明确职责分工。

2）建立数据管理机制。建立水库信息审核机制，水库管理单位、各级水行政主管部门分级审核，逐级上报；加强与能源、交通等大坝主管部门的沟通协调，完善水库信息备案机制。

3）强化系统整合集中。整合区域内各类水库业务管理系统，强化水库数据归口管理，保障水库数据“一数一源”，“一盘棋”建设运管系统。

2 系统总体架构

系统建设应采用先进的、科学的信息技术，搭建系统总体框架，尽可能避免短期内的重复建设，为系统开发建设和运行维护打下坚实的基础。通常情况下，水库运管系统架构主要包括 B/S 和 C/S 模式，自下而上由采集层、网络层、基础层、数据层、支撑层、功能层和应用层构成。根据水库运管系统的管理体制及特点，一般从业务需求分析入手，梳理出系统的总体业务流程和数据程序， 并确定系统各种业务功能。系统功能主要包括综合展示、一张图、业务应用、统计分析、数据管理、网络培训、系统管理等几大部分。水库运管系统常规总体框架如图1所示。系统数据库表结构及标识符应严格遵守现行国家、行业有关标准规范和相关技术要求。

图1 水库运管系统常规架构图

3 系统主要内容

3.1 水库信息档案

建立区域内全部水库信息档案是水库运行管理信息系统的核心基础。水库信息档案主要涵盖水库基本和业务 2 类数据，其中基本数据包括基础信息、水库水文特征、管理体制、建筑物、建设信息、工程图片，业务数据包括大坝安全责任人、防汛“三个责任人”、责任人培训、安全鉴定、病险水库、病险水库安全度汛、除险加固、监测设施、调度规程（方案）、应急预案等。

建设水库信息档案的过程从水库管理单位到各级水行政主管部门，包括填报、审核、复核等多道流程。监管各级水行政主管部门及水库管理单位的数据填报、审核、复核过程，对水库数据质量进行严格把关，确保水库数据完整、准确，是保障水库运管系统有效发挥信息化管理功能的关键。

建立完善的水库信息档案并不是一蹴而就的，需要各级部门通力合作，协同发挥作用，采取多种方法和手段逐步提升水库信息质量。比如：1）在前期收集水库信息的基础上，开展水库信息责任单位全面复核。2）组织监管单位分片负责水库信息监管，通过智能电话方式，以病险水库为重点，逐库对水库安全度汛有关重点信息进行抽查复核。3）对于水库信息监管、抽查工作中发现的信息质量问题，建立问题台账，实施销号管理。

3.2 数据管理体系

水库运管系统在建设和使用过程中应从用户、权限、质量、安全等诸多方面，全方位建立相应的数据管理体系，实施制度化、体系化、规范化、标准化管理，明确管理权责，确保数据汇集和使用的全过程安全。数据管理体系主要包括以下内容：

1）系统用户体系方面。建议水库运管系统采用分级负责制，分为水利部、省、市、县和水库管理单位共 5 级，依据系统水库使用范围可扩减层级数量。

2）账号权限管理方面。按照业务权限、管理需求的不同，在保证数据安全的前提下，各级分设超级管理员、业务管理员、查询用户等，支撑上下级和内外部协同共享、分级负责的管理需求。

3）数据质量保障方面。水库运管系统应建立覆盖各级水行政主管部门和水库管理单位的信息填报、审核、复核等三级审核机制，坚持“谁复核谁负责、谁审核谁负责”原则，明确专人对水库信息严格核实把关，确保水库信息质量。

4）信息安全监管方面。水库运管系统开发有统计、查询和分析等应用功能，使用过程涉及数据的提取、调用，系统内外部应用也牵涉互联互通、信息共享的过程，因此应从系统底层架构、安全等保制度等方面建立严格的数据监管体系，保障数据安全，确保“一数一源”。

3.3 系统业务功能

目前，各级水库运管系统功能开发基本都涵盖有水库基本和业务 2 类数据的汇集和分析模块，包括一张图、水库基本数据、大坝安全责任人、防汛“三个责任人”、责任人培训、安全鉴定、病险水库、病险水库安全度汛、除险加固、监测设施、调度规程（方案）、应急预案、降等报废、隐患排查、体制改革、日常巡检、确权划界等业务范畴。同时，系统应按照高效、实用、精准的原则，完善查询、统计、管理、展示等功能，优化展示界面，提升用户体验感，增强系统的合理性、易用性和实用性。

3.4 水库数据应用

建立水库信息档案、开发水库运管系统的最终目的是为各级水行政主管部门和水库管理单位的水库安全管理工作提供支撑服务。典型的数据应用服务包括：

1）结合水库和气象、水情等信息，将预警信息直达病险水库防汛“三个责任人”。

2）为各业务部门工作需要提供水库相关数据，以及水库统计数据、资金预算分配、监督检查、防汛会商等业务。

3）平台数据服务接口，为同级各类业务和上下级水库管理系统同步共享水库数据。

3.5 进阶智能化应用

在确有需求、经费充裕、各类监测数据齐全且各方面条件允许的情况下，可结合自身情况，积极拓展水库数据的使用范围，深层次挖掘数据应用，深入融合信息技术和水利业务，强化数字孪生、大数据、人工智能、区块链等技术在水库管理业务中的应用研究[7–8]，提升智能化应用水平。例如：

1）建设智慧感知体系，整合接入雨水情、安全监测、视频监控等信息，构建工程运行安全评估预警、工况视频智能识别、工程险情识别、工程风险诊断等功能，全力提升智能分析、预测、评估能力，提升水库管理水平。

2）研发水库智能监管技术。利用 GIS，BIM，遥感，水利工程数字孪生等技术，实现水库水体面积和水位、居民地、农作物等洪灾信息的应急监测分析，水库病险问题位置点快速定位，以及除险加固工程进度全景、全过程监管，为水库监管指挥决策提供科学、直观的辅助决策支撑。

3）开发工程安全智能巡检功能。有效降低巡查人员的工作量，提高水库巡检和管理的智能化水平，实现巡检数据的智能统计分析、巡检图像自动识别统计等功能，全面提升巡检质量和覆盖面，为各水库维护和检修提供强有力的数据支撑。

4 系统保障工作

4.1 强化信息共享

积极推进本级与同级各类业务系统、上下级水库运管系统实现互联互通，避免信息阻隔、信息孤岛。实现“一数一源，同源共享”，避免数据重复收集。深度融合各级系统，整合已建，统筹在建，规范新建，推进业务应用共建共用，实现资源集约利用，避免系统重复建设。坚持“运管系统集中顶层共需，各地系统发挥特色优势”，在统筹建设的基础上，整合典型应用，不断优化完善。

4.2 加强系统数据多元应用

水库运管系统信息数据应作为开展水库运行管理工作的主要依据，提升系统的使用率和权威性。积极拓展水库数据的使用范围，充分发挥运管系统作用，为水库管理和安全度汛等工作，以及数字孪生水利工程建设提供基础数据支撑，提高综合分析和决策支持能力。

4.3 加强系统和数据管理

规范水库信息管理工作，明确水库信息管理责任、管理要求、信息更新频次、监督管理措施等，形成统一的水库信息填报、审核、管理、更新机制。

全面落实安全管理责任。按照“谁管业务、谁负责数据安全，谁管运维、谁负责数据安全”的原则，业务主管和运维单位各司其职，切实履行好维护运管系统安全的责任，加强人员管理，落实管理制度，规范数据使用，强化应急处置。

5 结语

水库运管系统是支撑水库业务全链条线上管理的重要工具，是提高水库安全运行管理能力和效率、保障水库安全运行的有效手段。本研究从系统设计理论方面概述了水库运管系统建设的总体思路、架构设计、主要内容、保障工作等，可为各级水库运管系统建设提供理论参考。若要充分发挥水库运管系统在水库业务管理中的作用和价值，建议研究者在强化上下级协同共享、确保水库信息完整准确、扩大系统数据应用范围等方面深耕厚植，加强新一代信息技术与水利运行管理业务的深度融合，瞄准系统建设关键核心问题，组织优势力量协同攻关，全面提升水库管理信息化程度。