水利工程智慧化運行研究

粟安靜

（修文縣水務管理局 貴州貴陽 550000）

在水利事業持續發展的背景下，由于運行管理能夠對水利工程正常運行產生直接影響，故而其逐漸受到社會的關注。但隨著現代科學技術持續發展，水利工程傳統運行管理信息化水平已無法滿足社會需求，導致水利工程安全無法得到保障，無法體現自身的社會與經濟效益。因此為提高水利工程運行管理質量，有必要進行深入研究，形成正確的水利工程智慧化運行管理思路，科學利用先進技術，這對推動水利工程信息化建設具有現實意義。

1 水利工程信息化發展狀況

1.1 水利工程建設與管理成就

在水利事業持續發展的背景下，我國水利工程建設領域已取得良好成效，已對工程水利體系進行初步構建，且水利工程已能夠結合具體需要對水資源進行科學調控，具有良好的防洪性能。通過分析文獻資料可以發現，截至2018年，我國水庫建設數量為9.88 萬座左右，堤防31.2萬km，水閘的建設數量是10.4萬座，而萬畝以上的灌區數量為7881 處。為滿足水利工程建設領域發展，充分體現水利工程的社會效益與經濟效益，我國已構建具備完善性的水利工程管理組織體系，其組成部分主要包括省級、地方基層管理機構等。此外，在我國對水利工程的重視程度不斷提高的背景下，水利工程的管理制度完善性正在不斷提高，該點對保障水利工程運行管理水平具有重要意義。

1.2 水利工程建設與管理信息化狀況

1.2.1 頂層設計

為推動頂層設計方面發展，我國水利部門從國家層面的角度出發，以此進行深入探索，并成功取得良好成果，以提高水利工程建設與運行管理信息化業務內容的豐富程度。此前我國推出與水利信息化發展相關的法規政策，該政策明確指出水利工程管理信息化工程的重要性，并要求各部門將其作為重點工程，其包括的內容呈現多樣化，主要有水利工程信息管理的建設及河湖水域岸線管理系統的建設等［1］。從現實角度出發，可發現不同時期規劃的水利工程建設與管理業務應用系統的目標與任務完成狀況不具有良好的一致性。2019年，我國水利部門制定并推出智慧水利總體方案，該方案明確指出工程項目安全運行監控及全壽命周期管理方面的智能化應用相關要求。在智慧化水利工程建設持續推進的背景下，為滿足社會需求，適應時代發展，工作人員有必要對總體設計思路進行革新，發揮自身的創造性思維，進而為水利工程信息化建設發展貢獻力量。

1.2.2 水利建設與管理信息系統

在國家方面，通過對水利建設與管理信息系統進行分析，發現其組成模塊包括的內容具有較強的多樣性，主要有堤防工程數據內容、水庫大壩數據內容、水閘信息及河湖信息等。不同模塊包括的內容也具有一定的多樣性，主要有相應的基本概念、工程簡介、基本信息的名稱及相關法規政策等。從實際出發，可發現在脫離內網辦公區域的情況下，工作人員不僅將無法根據具體需要對水利建設與管理信息內容實施基本查詢，而且將無法實施智能化調度與開展運行管理工作，導致政策公開及公共服務等功能無法實現。此外，當前我國僅有市場主體信用信息模塊能夠通過相應鏈接，直通水利建設市場信用信息平臺，而其他模塊正處在建設階段或僅能夠通過內網進行利用［1］。通過對我國東部地區與中西部地區進行比較，可發現東部地區的水利工程信息化建設水平相對較高。例如，上海市已實現對網格化進行利用，針對黃浦江、海塘及蘇州河等區域實施養護及巡查措施；寧波市已實現在全覆蓋的基礎上自動化監測與控制大型水利工程，且中型水利工程的監測工作已向自動化發展，覆蓋率不小于50%。

1.2.3 信息化技術標準

水利工程信息化涵蓋多項內容，主要有業務流程、信息共享與安全、計算機監控、應用系統、區塊鏈應用及大數據應用等多項技術標準。通過調研可以發現，我國當前尚未針對水利工程信息化對具備可靠性的標準體系進行構建，僅具有與單項工程相匹配的相關標準，例如水庫大壩監測具有水利行業標準、工程項目的監測與監控具有相應的電力行業與能源行業標準［2］。

1.3 水利工程信息化存在的問題

隨著社會經濟持續發展，我國水利工程的建設數量正在不斷增加，每年均有上萬處水利工程進行建設。在水庫建設方面，僅2000年至2018年內，我國即建設18 座大型水庫、70 座中型水庫及780 座小型水庫。針對已完成建設的水利工程而言，其數量相對較大，在運行、調度及安全等方面的管理工作中具有繁重的任務，且任務量正在隨著工程項目建設數量提升而不斷增加。當前我國水利工程建設與管理信息化方面存在許多問題，如感知能力欠佳、連通等方面極有可能受到多項因素的干擾、信息方面存在孤島現象、未對先進信息手段進行充分結合、安全防護措施實施效果欠佳、業務方面的協同性較低、存在重復建設現象等，導致工作質量明顯降低，致使現代化管理需求無法得到滿足，造成水利工程無法在運作中展現自身的整體效益［3］。針對水利工程信息化問題，其主要表現在以下幾個方面。

1.3.1 標準體系欠佳

標準體系在水利工程的信息化建設中具有重要地位，其能夠為各項工作順利開展提供可靠依據，而且還能對人員行為意識進行有效約束。但當前工程項目建設與管理信息化方面的頂層設計欠佳，實施的工程項目規范標準信息化程度相對較低。在水利工程采用的相關標準中，未對工程項目的在線自動化監測系統數據內容傳輸方面及交換方面進行明確規范，且未明確指出與安全鑒定觀測設施相關的內容，導致后續工作無法得到保障。

1.3.2 監測覆蓋范圍較小

為實現對龐大的水利工程數量進行有效應對，必須拓展水利工程信息監測覆蓋范圍，但當前的工程項目監測水平欠佳，未實現在關鍵區域內對監測站點進行有效覆蓋，導致流域區域具有的各項決策需求無法得到滿足。從整體的角度出發，可發現我國多數小型與中型的水庫安全監測效果欠佳，覆蓋方面存在限制，而小型水庫的監測尚處于起步階段；中型與小型灌區的用水監測效果欠佳，部分地區工作人員未對堤防實施監測。此外，部分水庫工程項目的點位存在位移、形變等多種不良現象，無法根據具體需要自動化監測出庫流量，且未針對下游河段的生態敏感區域及重要水域實施持續性生態監測，導致工作質量顯著降低。

1.3.3 功能設計水平較低

通過對我國水利建設與管理信息系統業務應用方面進行分析，可發現其與信息查詢具有一定的相似性，在通常情況下，多是以水利工程項目基本信息的上報與匯總、圖表展示及統計與分析方面為主體。針對工程項目的運行管理工作而言，其當前缺少相應的運行與調度管理模塊，且動態化模擬、綜合決策及預報預警等多項功能的實施效果欠佳，尚未實現社會服務功能，智能化應用水平較低，該點與智能化管理需要嚴重不符，因此在未來發展中應對該點問題加以重視。

1.3.4 運維體制機制有待完善

水利工程項目的特征呈現多樣化，其不僅建設周期相對較長，管理工作難度較高，涉及的質量與安全因素呈現復雜化，而且該項工程項目涉及的責任單位數量較多，若在工作過程中未對某項要素或環節進行嚴格把控，極有可能對水利工程項目造成不良影響，致使其安全性明顯降低，無法正常進行調度。通過調研可以發現，我國水利工程的信息化多是由管理單位負責，其在日常工作中必須采取相應措施，以推動工程信息化。此外，應結合實際狀況及具體需要，在廣闊的流域區域實施統籌協調開展，提高對基礎設施及人力資源的利用效率，防止出現信息化資源浪費現象。

1.3.5 網絡信息安全性較低

我國當前采用的水利工程自動化控制系統生產廠商多是國外廠商，而此類廠商生產的控制系統具有一定缺陷。在系統聯網的情況下，其極有可能受到網絡病毒的攻擊，導致數據信息的安全性明顯降低，致使水利工程運行管理工作水平下滑，造成水利基礎設施安全受到直接影響，在情況嚴重時，甚至將直接危及國家安全，造成惡劣后果。

2 水利工程智慧化運行需求

針對水利工程項目的運行管理工作而言，其主要任務是對工程措施進行合理運用，結合實際狀況對天然徑流實施動態化時空再分配，即提高調度方面的合理性，滿足人類在河流生態及生產方面具有的需求。開展水工建筑物管理工作的過程中，工作人員必須將優化建筑與設備技術狀況作為管理目的，結合規范標準科學利用不同工程設施，對水資源進行科學調度，體現水利工程項目的整體效益，降低水利工程出現安全事故的可能性［4］。通過對水利工程運行管理進行分析，可發現其工作內容可根據不同性質劃分為3項，分別是調度運行、養護修理及監測檢查。在人水和諧理念持續推進的背景下，人民群眾對該方面的重視程度正在不斷提高，因此相關部門在未來發展中有必要對生態調度采取相應的優化措施，以此對河流生態系統的穩定性與各項功能進行維護，進而保障水利工程的整體效益。

在實施水利工程智慧化運行管理建設作業時，應對相應的業務種類與處理步驟進行深入分析，對其加以重視，對業務處理步驟、數據信息的傳輸及處理等流程進行明確。智慧化運行管理與傳統工程項目的運行管理具有本質區別，其能夠對傳統管理方法的信息化進行融合，在此基礎上增設與智慧化相關的各項內容。在開展水利工程智慧化運行管理工作的過程中，應將分業務種類的智慧化應用場景設計作為切入點。在實際工作中，應在長系列水文氣象信息的基礎上，對洪水進行科學預測，通過智能化手段分析獲取相關文獻及類似區域發生的險情，以此落實應急調度，確保工程項目及下游地區具有良好的安全性；在枯水期應對生態流量監管需要與來水狀況進行充分結合，以自動化的形式生成相應的綜合性調度規劃。此外，在設計智慧化應用場景時，應分析水利工程項目的種類、區域問題及流域特征等多項內容，且建設人員、管理人員及設計人員必須圍繞各方面展開探討，以保障工作質量。

3 水利工程智慧化運行管理思路

3.1 區分工作重點

通過對我國相關法規政策進行分析，可發現在實施水利工程智慧化運行管理時，應對大型與中型水庫、泵站、調水工程、水閘、灌區及七大江河干流堤防加以重視，優先對此類工程實施智慧化運行管理。針對其他類型的水庫、泵站、水閘、灌區及調水等工程，各區域的部門可結合具體需要開展相應工作［5］。

3.2 分級推動水利工程智慧化

在落實水利工程智慧化運行管理時，流域機構及水利部門應對中央事權水利工程進行主管，承擔對重大水利工程項目實施智慧化運行管理的責任。不同省市縣地方政府應對處在自身責任范圍內的水利工程項目實施智慧化運行管理，以此為水利工程的智慧化建設打下良好基礎。

3.3 數據與業務層面突破

在實際工作中，應盡可能實現調度信息內容的共享，對分工合作方面采取優化措施，并在工程項目建設區域及流域區域的兩個層面基礎上，提高監測監控水平，加強分析評估力度，對調度方面進行有效完善，提高預測預報科學性，并加強各方面的協調聯動，確保業務應用能夠進行有效融合，以逐步的形式實現管用分離，全面提高水利工程項目的整體效益。

3.4 推動標準體系建設

為確保各項工作順利進行，必須結合具體需要及實際狀況，對水利信息化標準體系進行完善。在完善該體系時，應對水庫大壩、灌區及堤防等水利工程加以重視，從技術管理、更新改造及工程設計等多個角度出發，以此對標準體系進行健全，提高該體系的科學性及合理性［6］，積極影響規范標準的信息化改造。此外，應對信息技術的發展狀況與智慧化水利發展需要進行充分結合，以此對新標準規范進行編制與落實，確保后續工作順利實施。

3.5 貫徹安全原則

必須提高對網絡與信息安全性的重視程度，充分貫徹安全原則，深入分析重要基礎設施，并不斷加強重要基礎設施建設，確保其具有良好的網絡安全保障性能［2］。此外，還必須不斷對制度方面采取完善措施，對不同主體的責任進行明確，并對安全技術體系進行完善，并構建應急體系，定期實施應急演練，確保工作人員能夠對突發性狀況進行有效應對。

4 結語

綜上所述，智慧化運行管理是水利工程運行管理未來發展的必然趨勢，其能夠顯著提高運行管理效率及質量。因此應對該方面加以重視，全面加強研究力度，科學構建智慧化運行管理系統，充分掌握工作重點，并對各項體系進行構建與完善，以此推動水利工程運行管理的智慧化建設。基于此，水利事業將實現高質量發展。