济宁市智慧水务与防汛信息化体系建设实践

孟 迎，颜桂杰，陈 浩

（1.济宁市水利事业发展中心，山东 济宁 272000；2.曲阜市尼山水库管理中心，山东 曲阜 272000）

济宁市东部山洪沟小流域水库众多，西部雨源型河流汛期峰高量大，北部黄河、东平湖纵横交错，南部南四湖既承接着53 条入湖河流来水，又是南水北调的重要枢纽，防汛重要性尤为突出，是山东省防汛工作的重中之重。

近年来，济宁市大力开展防汛抗旱工程体系建设，对东部县区的山洪沟进行治理，加固尼山水库等5 座大中型水库和155 座小型水库，对红旗闸等39 座大中型闸坝和拦河工程进行提标升级，建设塘坝1 175 座，修缮堤防1 719 km，初步形成了比较完整的工程体系，但随着全球气候变化的加剧，极端天气对防汛抗旱工作的影响日益增加，现有的工程体系在数据共享、信息整合、视频查看等信息化方面仍有很多短板，无法适应现阶段对数据信息联合调度和综合决策的要求，极大地制约了防汛抗旱工作的有效开展。因此，必须加强水利信息资源的统筹管理、集约利用和信息共享，打造包含精准预报预警、动态实时演进、抢险救灾智慧预案等内容的智慧信息化体系，在深化数字流域建设的同时，提高安全预警水平，实现数字流域防汛抗旱信息化的智慧应用。

1 防汛抗旱信息化建设概况

1.1 建立基础性业务数据库

以防汛抗旱信息化工作为中心建立了雨情水情动态数据库、山洪沟小流域防灾数据库、流域空间数据库，以工程管理数字化工作为中心建立了河长湖长制数据库、库塘闸坝水管数据库、水工程实时水文数据库等一批基础性业务数据库，积累了大量的实时动态数据和基础性信息资源。

1.2 加强交互式应用系统建设

济宁市水务局在市级水利政务云服务平台的基础上加强交互式应用系统建设，统一接口标准，升级信息化网络带宽，降低各应用系统运行成本，提高数据交互能力和信息利用效率，通过将防汛抗旱信息骨干网延伸至基层水务单位，实现对南四湖、梁济运河、东鱼河、洙赵新河、泗河、白马河、洸府河、新万福河等河湖重点部位和关键水工程的实时监控，满足日常防汛抗旱工作中对雨情、水情、旱情、工情等信息监测报送、预报预警的需求，初步建立起济宁市防汛抗旱信息化体系。

1.3 加强数字流域建设

济宁市水务局通过建设河长湖长制管理系统，对全市5 681 名河长湖长、1 453 名河管员湖管员、531 条河流湖泊、160 座水库、1 175 处塘坝实现数字化管理；山洪灾害监测预警系统把所有雨源型山洪河流建立数字模型，制做堤防、岸线、水闸、泵站、水电站、排水口等水利工程的数字地图，实现对山洪沟小流域逐层逐级的数字化直观展示；水旱灾害防御指挥系统采集全市水旱相关的业务数据，建设数字化的水旱灾害防御一张图，实现雨情水情、水文气象、工程分布、物资配备、非工程措施、洪水风险区域分布等水旱灾害防御要素的数字化直观展示和实时在线监测，各系统的数字化水平取得了显著提高。

2 存在的问题

2.1 数据共享不足，不能满足业务协同需求

目前各应用系统均独立运行产生数据，系统之间缺少互通，应用“孤岛”现象还普遍存在，未能有效建立数据汇聚更新联动机制和数据治理体系，海量数据未能形成数据资源，造成区域和部门间信息资源共享不够、要素保障不匹配等问题，严重制约各部门之间的业务协同工作。

2.2 研判分析不足，不能满足兴利除害需求

从现有的防汛抗旱信息化体系应用功能上来看，业务应用多以展示查询和信息服务为主，数据分析水平有待提高，监测实时汇总分析能力不足，仍然采用传统的人工研判分析手段，新的智能化监测、统计、分析手段未能得到广泛应用，时效性和准确性都不能满足兴利除害的业务需求。

2.3 业务优化不足，不能满足数字化转型需求

防汛抗旱信息化体系存在在线数字流程不闭合现象，不同事项之间主要通过线下的方式进行业务协同，业务应用中仍存在人工填报数据、人工干预结果等环节，不少业务事项仍采用传统业务处理方式，数据来源与共享、业务流程逻辑及指标应用仍处于内部单循环状态，信息实时性、共享性不够，监管维护工作手段传统、时效不高，区域智能感知体系和共享体系不健全。

2.4 抢险救灾支撑不足，不能满足应急抢险需求

济宁市境内各流域涉水建筑物众多，水库、塘堰、节制闸、橡胶坝、引水闸等工程的运行情况直接影响到河道行洪效率，部分涉水建筑物信息化设备不够完善，不能准确监测工程运行情况，造成洪水分析与演进数据偏差较大，无法及时开展河库联合调度和避险抢险，加之洪涝灾害预测、水质突发事件、抢险救灾及民众转移多采用应急预案，不能实时对接动态信息，抢险救灾物资及人员转移路线缺乏动态调度管理，不能满足应急抢险的需求。

3 措施与途径

3.1 构建防汛抗旱共享平台，加强数字流域建设

1）加强防汛抗旱体系业务数据库建设。围绕防汛抗旱相关的各类数据资源，构建防汛抗旱体系业务数据库，整合各流域各部门水文气象、空间地理、河流水系、水利工程等基础数据和水情雨情、工情险情等实时监测数据，汇聚预报预测、调度管理、水利工程抢险支持等业务数据，建立完整的业务数据分类体系，按照基础数据和业务数据两个维度进行数据资源规划，用有序统一的标准数据理顺混乱的数据环境，避免信息“孤岛”的产生；强化全流域防汛抗旱数据资源的整合汇集、开放兼容，建立全体系业务数据库，形成支撑防汛抗旱全过程业务一体化数据资源体系，实现防汛抗旱数据资源统一规划、组织、管理、存储和深度利用，实现各部门间数据资源共享。

2）加强全流域数字场景建设。以济宁市水旱灾害防御系统“一张图”为基础底图，通过高精度雷达、倾斜摄影及水下无人船航测数据三维建模等手段，完成泗河、洸府河、白马河等主要河道干流、河道两岸外扩1.5~2 km 和大中型水库外扩1 km 范围内的高精度测绘和模型建立，对拦河闸坝、跨河桥梁等重点水利工程采用三维扫描和设计图纸相结合的方式完成实景模型和BIM 模型的搭建，逐步完善济宁市全流域数字场景建设，实现基础地理、水利专题、涉水建筑等多源数据融合和图属一体化管理，完善具有济宁特色的数字流域建设，为全市防汛抗旱工作提供数字化信息支撑。

3.2 运用信息技术，构建全流域数字化系统

1）提高洪水预报和洪水演进分析水平。加强雨水情趋势分析预测，及时提供雨水情综合分析成果，建立预报模型库和多方案预报模式，在适用于济宁大部分地区的三水源新安江模型的基础上构建多种洪水预报方案，建设多源信息融合的预报方案优化系统；滚动开展洪水预报，提高洪水预报精度，定时自动生成初步预报成果，延长洪水预报的预见期，汛期根据洪水变化，动态实现未来3 d 洪水预报，力争到7 d 中期洪水预报；综合考虑流域内涉水工程、蓄滞洪区的影响，对水文预报成果与洪水演进模型进行集成，通过模型模拟生成洪水演进时空分布过程，实现对特定量级或实测洪水在流域内实际演进情况的数字化展示，从而为预警预报、辅助决策和防灾减灾提供更好的技术支撑。

2）通过数字化动态研判预警，建立高效的流域联合调度体系。结合济宁市西苇、尼山、尹城、龙湾套、华村、贺庄等大中型水库和南四湖上、下级湖水雨情监测、洪水预报、水利工程运行、河道形势变化与防汛安全检查情况，分别构建单库、多库联合调度模型及河道槽蓄能力调度模型，通过数字化动态研判和洪水演进计算，进行单库、水库群及河—湖—库联合防洪调度计算，确定流域内水库、河道、湖泊工程防洪调度目标，从而加强防汛高风险地区和薄弱环节的动态管控，实现堤防防护区淹没、水库超汛限等风险预警，降低预警专业发布与社会公众发布的时间成本，充分发挥流域联合调度体系的防灾减灾作用。

3.3 加强在线数字流程建设，建立数字化机制

1）标准统一。自上而下统一梳理防汛抗旱核心业务，在统一的数据标准、技术标准和工作标准下建设防汛抗旱信息化体系。

2）用户统一。根据防汛抗旱核心业务梳理成果，在防汛抗旱信息化体系内实现用户统一、认证统一、授权统一的多部门、跨层级的用户制度。

3）数据统一。通过济宁市防汛抗旱信息化体系，汇集气象局、水文局、自然资源局、应急管理局、生态环境局等相关部门数据，支撑济宁市防汛抗旱管理决策；同时，为其他部门提供河流水系、水情雨情、洪水预报、防洪形势研判、流域联合调度、工程运行等信息共享服务。

4）业务统一。在感知监测、预警预判、决策支持三大兴利除害业务环节，按照部门职责分工以及市县重要水管单位事权划分，共同协作完成防汛抗旱信息化相关工作任务。

5）监管统一。将汛前检查、联合调度、专项整治等工作纳入到防汛抗旱信息化体系中，量化业务评价指标，实行数字化动态综合考核，提高对防汛抗旱相关工作的监管效率。

3.4 建设数字化应急抢险系统，实现管理精细化

1）建设数字化应急抢险动态管理系统。建设数字化应急抢险动态管理系统，建立水利工程险情和抢险物资、抢险队伍、抢险专家的关联模型并实行数字化动态管理，根据出险的工程类别、险情种类及发生地位置提供最优的抢险技术方案和物资、队伍组织方案；构建各类各种险情的数字化抢险技术方案，通过险情分析和综合研判，确定工程应急处置抢险方案，并根据洪水淹没情况、道路通行情况及临时安置地点的位置，合理的规划出撤退路线，下达调令并进行物资队伍和抢险进展的实时跟踪，提高响应速度和抢险针对性，实现受灾群众的快速转移。

2）加强水利工程数字化和工程管理精细化建设。加强水利工程智能视频监控和监测设备建设，增强水利感知体系覆盖密度，改造提升现有闸坝监控体系，通过BIM 技术实现实时映射现实建筑物的运行工况，辅助水文监测和河道管护，全面掌握全流域水利工程运行状态，为防洪调度提供准确的实时依据；基于兴利除害总目标研发智能应用算法库，构建包含水雨情监测、预警发布、联合调度、抢险救灾等内容的智慧型工程管理运维系统，最终实现水利工程的数字化和工程管理的精细化。