淺談信息化技術在水利工程中的應用

都旭煌

【摘要】在現代化的水利建設工程中，信息化技術已被廣泛地應用于水利行業的各方面，并取得了顯著的效益。本文從GIS技術、網絡技術及GPS技術在水利工程設計、施工及管理中的應用進行了簡單分析與論述，闡述信息技術在水利工程中的發展現狀，以期找到信息化技術在水利工程中的應用存在的問題，為信息化技術在水利工程的進一步應用提供一些建議。

【關鍵詞】信息化;水利工程;施工;管理

引 言

信息化是指信息技術與信息資源的開發與利用，它是當今世界經濟與社會發展的大趨勢，也是我國產業優化升級和實現工業化、現代化的關鍵環節。水利信息化作為水利現代化的重要標志和基本內容，是國家信息化建設的重要成分之一，更是水利事業自生發展的需要和科技發展的必然趨勢。本文主要從GIS、網絡及GPS共3種技術在水利工程設計、施工及管理中的應用進行了簡單分析與論述，以期為水利工程的建設提供一些有益參考。

1 水利工程施工管理的特點

水利工程施工有著投資大、周期長、結構復雜、涉及面廣的特點。相應于其他建筑工程，水利工程承擔蓄水，擋水、泄水的任務，多需水下作業，因而對建筑物的防滲、承壓、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能有特殊的要求。并且水利工程對地基要求很高，在施工之前需對地質條件進行細致的勘測，施工時需采取專門的措施對不良地基進行處理。水利工程的運行、調度、維護與管理工作，是水利工程管理的主要組成部分。水利工程在運行時需采用專門的水利調度技術、測報系統、指揮調度通訊系統，針對不同時期，不同工作條件，發揮功能，產生效益。水利工程的維修養護項目多，內容復雜，具有經常性、全年性、持續性、機動性、難以量化、地區差異性大、投資分散的特點，同時，水利工程的施工與管理工作貫穿整個系

2 我國水利信息化的發展

水利信息化，是指充分利用當代信息技術，深度開發與使用水利資源信息，實現水利信息的采集、輸送、存儲、處理和服務的現代化，全面提高水利事業活動效率和效能的過程。隨著洪澇災害、干旱缺水、水環境污染等問題的日益突出，治水思路也從傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變。在這一轉變過程中，水利信息化具有重要的戰略地位與作用。我國水利信息化工作于“七五”期間起步，最先僅僅是計算機技術的推廣與應用，隨后才逐步引入全方位的現代信息技術，至今已有20年的歷史。

3 信息化技術在水利工程中的應用分析

3.1 地理信息系統技術的應用

地理信息系統（GIS）通常泛指用于獲取、儲存、查詢、綜合、處理、分析、顯示和應用地理空間數據及其與這相關的信息的計算機系統。利用GIS 功能實現工程三維可視化顯示及貫穿飛行模擬、位置或路線的優化、空間信息的疊加與分析，影響區范圍的確定、開挖量及剖面分析、淹沒分析、交互式的工程布置方案修改、施工現場布置以及物料儲運優化管理。在水利行業，GIS技術得到廣泛應用，并且發揮著重要作用。

（1）GIS技術在水利工程施工中的應用。在水利工程，特別是大型水利工程（如：跨流域調水工程）中，工程選址是一個人機交會、反復修改優化、集設計和決策于一體的過程，往往涉及范圍廣泛，內容復雜。借助GIS技術可以虛擬工程環境，應用三維動畫技術，制作真實的三維可視化場景，對復雜工程的施工場地、料場、渣場、產內交通等進行有效整合，在計算機內虛構一個完整的工程布置，為設計施工人員提供形象直觀的信息，推動水利工程施工可視化、信息化、智能化的發展。

（2）GIS技術在水利工程管理中的應用。水利工程傳統的勘查資料管理方法以紙質檔案為主，這種方法復雜繁瑣，表達不夠形象直觀，易丟失。利用GIS技術可將水利工程的基本信息存于數據庫中，同時提供可視化圖形查詢界面，豐富的表達方式，為水利工程的正常管理，汛期防洪調度提供依據。

3.2 網絡技術的應用

利用網絡技術在水利工程中建立的信息采集系統、自動控制系統、計算機網絡系統、防汛抗旱通信系統、管理決策支持系統以及數字水利等是水利信息化的基礎，提升了水利工程運行管理的軟環境，是提高水利工程管理效益與減災防災最有效的辦法。隨著網絡技術在水利上的應用，使得水利信息資源共享成為了可能。水利工程在多年的建設過程中積累了一定數量的信息資源，在水利工程的設計、施工與運行管理中發揮了重要的作用，可是這些信息資源大多分布在不同部門、單位，甚至個人手中，很難形成社會共享資源。通過網絡技術的應用，促進了信息資源的交流、優化整合，提高了信息資源利用率與水利工作的管理水平。目前，我國網絡技術在理論水平上與發達國家相差甚微，但是在網絡技術的應用方面卻很難落到實處。網絡技術在水利工程應用中存在的問題如下：

（1）外部環境的影響。外部環境的影響包括工程設計的改動、無良好技術支持、資金問題等。工程設計的變更會使得網絡計劃不易制定與調整，施工單位很難將網絡技術應用在水利工程的施工管理上。目前，市場用于網絡計劃編制的軟件很多，但是適用軟件少，通用性差。工程資金拖延也會在客觀上阻礙網絡技術在水利工程中的推廣。

（2）施工單位自身素質不高的限制。一方面因為施工單位工作方式傳統，對網絡技術的推廣應用力度不夠。施工人員習慣傳統的操作方式，拒絕接受網絡技術。另一方面是施工單位缺少高素質管理人員，施工管理粗放。

3.3 全球衛星定位系統的應用

全球衛星定位系統（GPS）：利用GPS定位衛星在全球范圍內進行實時定位和導航的系統。目前GPS在水利工程中的應用相當廣泛。

GPS在水利工程施工中的應用

水利工程一般多建在偏遠山區，在建設過程中要穿越的地形、地質特點尤為復雜。因此在施工之前的測量就顯得尤為重要。通過GPS技術的應用，可顯著提高施工測量的精度與效率。GPS在水利工程測量中的應用主要包括GPS的外業測量、GPS布網工作以及實時動態測量方法。在水利工程施工過程中，還可以通過GPS實時監控，提高施工質量。水布埡水電站在面板堆石壩填筑施工中就采用這樣的系統來進行施工過程的實時監控，展現GPS高精度、全天候工作的特點，有效提高了施工質量。

GPS在水利工程管理中的應用

對壩體的變形監測是GPS在水利工程管理中最重要的貢獻。在大壩的運行管理中需要對壩體的變形進行必要的監測。傳統的大壩變形監測是利用全站儀進行的，但是這種方法需要通過人工觀測來采集數據，效率低，難度大，應用受限制。GPS具有良好的精度，能降低勞動強度，可全天候工作的優點，將GPS技術應用到大壩的變形監測提高了測量精度，自動化程度高。1998年汛期，清江和長江頻繁發生洪水，隔河巖大壩GPS監測系統對大壩拱冠、拱座等重要部位進行了嚴密監測。根據GPS監測結果，相關部門做出“承擔風險，攔蓄錯峰”的決策，減輕了長江荊江大堤的防汛壓力。GPS還可以用于滑坡監測，準確反映出滑坡的形變情況。在三峽庫區寶塔滑坡監測中，運用GPS的高程監測取得了良好的精度，監測點平面位置精度在1.4-4.5mm之間;高程精度在1.0mm以下。

4 結束語

GIS、網絡信息技術、GPS在水利工程建設管理中的應用，為我國的水利事業發展注入了新的活力，降低了水利工程施工難度與風險，提高了水利工程維護管理的效率，改善了水利行業的技術水平，縮短了我國與發達國家在水利信息化方面的差距，有巨大發展潛力，但是，我國的水利信息化建設還處在起步階段，建設單位在設計建設過程中使用信息化技術的意識不強，缺少高素質管理人員。因此，要在水利設計建設過程中更好的應用和發展信息技術，應加強標準化、規范化建設，并提高信息技術水平。

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項目基金：揚州大學大學生科技創新計劃資助項目（X2015565）