“十四五”广西水库和大中型水闸安全监测建设思路

庞翔云,蓝 刚

（1.北海市合浦水库工程管理局，合浦 536125；2.广西壮族自治区水利厅，南宁 530023）

1 广西水库和大中型水闸安全监测现状

1.1 基本情况

“十三五”期间，广西对28 座大中型病险水库、34 座规划外新增大中型病险水库以及216 座新出险小型病险水库进行了除险加固，通过洪水预报、安全监测等方式逐步建立了相互独立的大坝安全监测系统、水情自动监测系统、视频监视系统等自动化监测系统，对水库的水位、雨量、图像等信息进行实施动态监管。水闸方面，对洪潮江水闸、青年水闸、总江水闸等126 座大中型病险水闸进行除险加固，对上闸基扬压力、下游水位、过闸流量等项目开展自动化监测。

1.2 主要矛盾

近年来，广西水库和水闸运行管理水平明显加强，管理基础进一步夯实。但现阶段对水利工程运行管理提出了更高标准、更严要求，广西水利要贯彻落实好党中央、自治区对水利的各项决策部署，按照稳中求进总基调，以实现水库（水闸）工程安全、有效、良性为出发点和着力点，不断提升行业监管水平。目前广西水库（水闸）工程运行管理存在的主要矛盾有以下两点。

（1）基层工程信息化建设有待完善。水库、水闸担负着防洪、灌溉、发电、供水、挡潮等多项重要任务，对上下游经济效益、社会效益、生态环境效益有着重大影响，随着水利工程科学技术水平和管理水平的不断发展，广西水库（水闸）安全监测、雨水情监测、视频监视等存在明显运行管理短板，主要表现为监测范围覆盖面小、监测要素不齐全、运行维护重视程度不高等，严重制约了水库（水闸）的运行管理。

（2）水库（水闸）信息化成果转化率不高。在水库、水闸多年运行管理过程中，部分运行管理单位已在信息化建设方面做出积极尝试，迈出水利信息化建设及应用的第一步，在基础设施建设不断完善和提升的基础上，有效结合工程管理是水利信息化的最终目的，但根据综合调查，大多数运行管理单位未能将信息化基础设施应用与工程管理进行有效结合，存在水利监测管护水平低、专用经费不足、投入使用率低等问题，已建大中型水库（水闸）信息化系统形同虚设，监测手段停滞不前。为此，在水利监测信息化设施不断完善的情况下，应建立健全相应的管理制度，及时培养专业化人才，切实提升管护水平，将水库（水闸）管理与信息化有效融合，进一步提升水库（水闸）的管理效率。

（3）整体工程管理水平亟需加强。目前，广西壮族自治区水利厅搭建了广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统，通过数据交换的形式获取各水库水位雨量站监测数据，部分水库（水闸）已建的视频及安全监测信息已通过互联网络实现数据接入，可在监管系统统一展示。但广西水库（水闸）基数大，共有4536 座水库、4268 座水闸，平台对于实现全区水库（水闸）安全运行信息的监管远远不足，而水库（水闸）安全监测信息还未能实现统一平台的汇总及应用。平台尚未实现运行管理中存在的问题进行分析的功能，主要原因在于水库（水闸）的基础设施不完善、数据交互不及时、平台模块功能未能完全开发利用等方面，现阶段需完善水库（水闸）的基础设施建设，在基础信息及安全运行信息的统一监管方面加强标准化、精细化和智能化管理。

2 广西水库和大中型水闸安全监测调查与分析

2.1 调查范围

包括全区已注册的4536 座水库和177 座大中型水闸，其中重点对105座重点水库及55 座大中型水闸基础信息和安全监测等信息化建设情况进行摸底核实，剩余重点水库和水闸工程，采用填表调查的形式开展信息复核和信息化建设情况摸底调查。同时根据水库和水闸的地理位置、工程规模、工程效益等因素，在全区已注册的水库及大中型水闸中筛选出重点水库和水闸工程。

2.2 调查内容

（1）基础信息。调查并复核水库、大中型水闸的管理单位名称、所在地、水库名称、地理位置、工程规模、高程基准系、工程效益、下游保护情况、现状评价等基础信息。

（2）安全监测系统。调查复核重点水库及大中型水闸安全监测设施（包括变形、渗流、应力应变、环境量等项目）的布设情况及完好性。

（3）水雨情监测系统。调查复核重点水库及大中型水闸的水雨情监测站及水雨情监测系统相关资料，包括站网规模、站点布设位置、建设时间、承建单位、运行年限、监测因素、通信传输方式等监测信息。

（4）视频监视系统。调查复核重点水库及大中型水闸的视频监控覆盖情况、传输方式、传输内容、承建单位、建设年限以及系统使用情况等内容。

（5）计算机网络系统。调查复核重点水库及大中型水闸的计算机网络情况，包括运营商网络覆盖、网络带宽、系统运行环境、服务器以及水雨情监测系统、自动化安全监测系统运行等情况。

（6）广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统。重点调查功能模块设置情况、使用情况以及需增加的功能模块内容。

2.3 调查结果

（1）水库（水闸）自建水雨情监测系统现状较差。完全没有建设水雨情监测系统的水库（水闸）101 座，可使用的仅有29 座，水雨情监测系统建设后，在运行过程损坏，未及时有效落实运维工作，致使系统损坏，只能依靠人工或依靠其他部门的水雨情测报系统。

（2）安全监测设施不完善。多数水库仅有主坝设置安全监测设施，溢洪道监测缺失严重，副坝的安全监测也较为容易忽视，调查的105座水库和55座水闸中，仅有4 座水库的溢洪道具有可用的监测设施，44 座水库的副坝中仅12 座水库的副坝具有可用的监测设施。环境量监测中，下游水位、温度监测及水温监测基本未建设，监测因素缺失严重。

（3）自动化安全监测系统建成率低。完全没有建设自动化安全监测系统的有122 座，目前自动化安全监测系统可使用的仅6 座，对安全监测设施及设备的管理维护不够重视，损坏率较高，且损坏后基本未能维修，导致安全监测未能发挥应有效益。

（4）视频监视系统完整率不佳。虽然近年建设的视频监控系统摄像头清晰度、多媒体数据传输存储方式基本满足要求，但是基本上仅在管理区域和主坝设置视频监控摄像头，副坝和溢洪道基本未设置，且已配置的NVR 接口数已趋于饱和，不能完全满足扩容要求，整体工况视频覆盖率偏低。部分水库（水闸）工程仍使用老旧的DVR 进行视频数据存储，无法满足多媒体数据上下贯通的要求。

（5）计算机网络通信质量不高。计算机网络覆盖率虽达到76%，但水库（水闸）的网络通信质量普遍不高，带宽及设备配置均难以满足自动化监测系统要求。主要原因为有的水库位置较为偏僻，有线网络覆盖面不高，无线网络通信质量差，直接影响安全监测数据上传的及时率、完整率。同时大多数水库（水闸）工程因未建设自动化监测系统，故未配备相应的水雨情监测工作站和安全监测工作站进行监测管理工作，计算机网络配置基础较为薄弱。

2.4 需求分析

（1）全面提高水库及大中型水闸安全监测要素感知率。通过深入调研水库（水闸）安全监测现状，结合相关技术标准规范和技术文件要求，明确水库及水闸的安全监测要素，有针对性的设计监测方式，配置安全、先进、实用的监测设备，从数据采集层全面提高广西水库及大中型水闸安全监测要素感知率。

（2）建立规范统一的数据传输、共享交换技术标准。开展顶层设计，制定规范统一的数据传输标准，强化水利行业各单位部门的数据交互和业务合作，以开放共享思想建立共享交换技术标准，打破水利行业各单位部门的信息壁垒。

（3）广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统升级优化。广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统功能包括地理信息展示管理、水库运行管理、安全管理、安全监测、巡检巡查、单水库信息管理、移动APP 等，服务对象涵盖广西水利厅、各市县（区）水利局等水管单位和水库管理单位，系统自“十三五”期间建成至今，为广西水库监督和管理提供了一定的技术支撑。但受系统架构局限、建设资金少等因素的限制，目前，系统主要还是用于水库基础信息的管理，系统并发访问量仅为100用户，同时也受限于水利工程监测设施的建设短板，尚未能实现全区水库安全监测感知的全覆盖，同时，也缺乏水闸的信息化监管手段。因此，为进一步加强全区水库和水闸的监督和管理，需要在广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统的功能框架上，对系统从数据库响应速度、页面访问速度、产品体验、功能应用等方面进行升级优化，并建立水闸安全运行在线辅助监管系统，将工程管理和水闸安全信息有机融合，为水闸安全管理提供科学的辅助决策支持。进一步有针对性的实现全区水库、水闸水利工程的安全监测全面监管。

3 “十四五”广西水库和大中型水闸安全监测建设思路

3.1 总体目标

摸清全区水库和大中型水闸安全监测建设现状，按照“安全、实用”的水利网信工作总要求，针对广西水库及水闸安全监测设施缺失、信息采集传输不畅、监管平台功能不完善的突出问题，对全区重点水库和大中型水闸工程进行安全监测建设和升级改造，对水库和水闸监管平台进行升级、优化和完善。至2025 年，实现全区重点水库和水闸变形、渗流、应力、环境等安全监测要素以及水雨情、视频监测等的全面感知，建立规范、统一的数据传输、信息共享和数据、存储标准，实现全区重点水库和大中型水闸工程监测信息的有效汇聚。在广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统的功能框架上，优化系统架构、完善功能应用，并且新建水闸安全运行在线辅助监管系统，实现全区重点水库和水闸安全监测和运行管理的在线监管，实时掌握重点水库和大中型水闸的安全状态，及时发现存在问题和安全隐患，为重点水库和大中型水闸科学调度、安全运行提供可靠、有效的辅助决策支撑。

3.2 建设原则

（1）坚持理念现代，技术先进。先立后破、开拓创新，树立现代化发展理念，鼓励先行先试，创新实践。依靠科技创新和管理创新，大力推进先进技术手段和新仪器新设备在水库、水闸安全监测中的应用，提高水情监测、大坝安全监测、视频监控等自动化水平，实现安全数据分析预报手段多样化，提高工作效率，解放生产力，避免低水平重复建设。

（2）坚持以人为本，保障安全。以保障人民群众生命财产安全为首要任务，及时发现和消除安全隐患，最大限度减少工程失事造成的人员伤亡和经济损失，为经济社会可持续发展提供可靠的信息支撑。

（3）坚持科学布设，因地制宜。在推进水库及大中型水闸安全监测建设过程中，从水库、水闸的实际情况出发，结合当地自然地理、气候条件和河流特性，因地制宜，深入分析论证新技术、新设备适用条件，科学布设监测设备，合理确定建设规模和标准，推行适宜水库大坝、水闸所在地工程特点的安全监测模式。

（4）坚持突出重点，统筹谋划。广西水库及大中型水闸安全监测建设是一项系统工程，涉及多个方面，需统筹考虑水库、水闸安全监测工作各个方面和预报预警业务各个环节，全方位提高安全监测自动化水平。按照轻重缓急、突出重点的原则，尽快解决安全监测手段落后和监测数据处理服务水平低两个突出短板。

（5）安全可靠，开放共享。在加强广西水库及大中型水闸安全监测建设的同时，对标“安全、实用”总要求，结合网络安全建设准则，完善数据采集、数据传输及系统平台网络安全防护功能，在此基础上统一建设标准，开发数据共享，避免形成数据孤岛，加强水利行业各部门紧密合作，全面提升广西水库及大中型水闸安全监测能力。

3.3 建设任务

（1）开展全区水库及大中型水闸安全监测摸底调查。开展摸底调查，通过县上报、市审核、自治区汇总的方式，及时完成重点大中型水库及大中型水闸信息化建设情况收集工作，包括水库、水闸安全监测建设现状（含视频监测、安全监测等基本情况）等，包括所在地理位置、工程规模、工程级别、洪水标准、最大泄量、监测建设实施安排建议等内容。

（2）开展广西水库及大中型水闸安全监测建设总体设计。结合水库及大中型水闸现状特征及存在问题，充分考虑区域实际状况，因地制宜、突出重点，按照监测特点及系统需求，确定系统总体框架，包括数据采集、数据传输、数据上报与应用的总体架构，并针对各类监测点提出建设总体布局。

（3）开展重点水库及水闸典型设计工作。结合现场情况，对标安全监测要求，开展典型水库及水闸安全监测系统设计，完善包括视频监测、水情监测、安全监测等基础设施以及数据通信方式。

（4）开展广西水库大坝安全运行在线辅助监管系统升级优化方案设计工作。根据现阶段对水库和水闸监督管理的新思路和要求，通过需求调研、实用性测试评估等方式，梳理现有系统平台的短板和不足，充分融合和应用大数据、云计算、物联网、移动互联等新兴技术，总结当前水库和水闸安全管理的成功经验，结合工程运行特色，按照“问题导向、需求驱动”原则，开展系统平台升级优化方案设计工作，建立水闸安全运行在线辅助监管系统，有效支撑水利厅对全区水库和水闸的行业监管。

4 结语

总体来说，目前广西现有水库（水闸）工程安全监测建设工作尚处于起步阶段，“十四五”期间，广西水利要按照“强感知、增智慧、促升级”的思路，围绕水库（水闸）工程安全运行总体要求，充分运用第五代移动通信（5G）、物联网、数字孪生、大数据、人工智能等信息技术，实现广西水库及大中型水闸工程安全运行状况的实时监测，强化水库及大中型水闸工程全过程监管，为广西经济社会发展提供坚实的水利保障。