閩侯縣水利工程信息化管理設計優化研究

陳宣清

（閩侯縣水利局，福建 閩侯 350100）

水利工程一直是閩侯縣水利建設和人民關注的重點，是防洪抗旱、水資源調配的重要手段。而信息化技術的應用對于提高水利工程管理質量和運用效益具有促進作用，可以幫助水利工程更好地提高管理的精細化、調動水資源[1-5]。因此，在水利工程管理中需要不斷重視對信息化技術的應用，了解行業發展[6-7]，并充分利用物聯網傳感和影像傳輸技術，采用信息化管理和數據分析手段。然而，當前閩侯縣信息化管理仍然存在不足，全縣水庫、水閘等普遍缺乏工況安全監測，基本依賴日常的人工巡檢和每隔6 年～10 年的工程鑒定，難以及時發現滲流、位移沉降等可能引發安全問題的突發隱患，無法確保水利工程的安全可靠和效益發揮。此外系統的中小流域基礎數據缺乏，數據分析能力不夠，工程調度模型缺乏，無法應對日漸精細化的防洪調度和水資源配置要求。本文針對閩侯縣水利工程信息化管理建設的不足，開發設計了一套新型水雨情自動監測系統、圖像監測及視頻監控系統以及跨平臺應用系統，一定程度地提高了水利工程的運行調度效率，并成功運用于臺風“盧碧”的災害防治工程當中，有效避免了人員傷亡。

1 工程概況

閩侯縣位于福建省東部，閩江下游。境內地貌類型多樣，地形變化復雜，山地高低懸殊，斷層地貌普遍而顯著。全縣水系發達，水網密布，主要溪流有16 條，總長307.5 km，流域面積1712.8 km2。轄區內現有35 座水庫，包括3 座中型、10 座小（一）型、22 座小（二）型，總庫容10587.99 萬m3，小山塘112 座，總庫容508.17 萬m3。主要堤防20 條，總長度80.532 km。另有主要的排澇站9 座、水閘29 座[8-9]。閩侯縣水利工程管理信息化的建設是自2009 年以來不斷通過非工程措施補充完善和運維保障獲得的成果，包括了水雨情自動監測系統、圖像監測及視頻監控系統和跨平臺應用系統。通過行之有效的日常運維，信息化平臺為閩侯縣的水利工程運行管理、防汛調度提供了極大的幫助，為會商決策提供了直觀的信息支持。在2021 年汛期期間就發出了290 條短信預警，通過及時調度水利工程預降水位，有效降低了臺風盧碧等強降雨影響。

2 新型信息化系統構建

2.1 水雨情自動監測系統

閩侯縣在縣域內已建設了57 個水雨情自動監測站點，其中部署于水利工程的有39 個測站，加上共享整合的34 個水雨情測站，已實現所有水庫壩上和重點排澇站水閘上下游的全覆蓋，所有監測數據均按國家高程進行了標準化統一，按照每5 min的水情自動采集頻率，為水利工程運行管理和調度配置提供了及時和重要的信息。

2.2 圖像監測及視頻監控系統

閩侯縣水庫多分布在河流上游偏遠地區，接電不便、光纜難及，因此根據水利工程調度管理需要，采用“水庫一數一圖”“河道動態視頻”的建設思路，已建設了40 個圖像監測站點、49 個視頻監控站點，覆蓋了絕大部分的水庫和重點排澇站水閘工程，一方面每15 min～20 min可在縣級指揮中心獲取水庫的現場照片與水情數據形成比對，保證監測數據的準確性，另一方面對可能暴漲暴落的溪流河道進行實時動態監視，第一時間確保工程調度和人員轉移的及時性。

2.3 跨平臺應用系統

為了充分利用已建的山洪災害監測預警平臺等，閩侯縣通過復用原有的功能模塊逐步構建了一套跨PC端和移動端的水利工程信息化管理應用體系。圖1 詳細介紹了信息化管理應用體系的構建策略。

圖1 信息化管理應用體系的構建策略

在PC端上，主要結合山洪災害監測預警平臺和圖像視頻平臺的功能實現了對水利工程的水雨情監測信息、基礎信息、責任人等查詢和管理，能夠結合水利工程的防洪指標、汛限指標第一時間發出短信預警通知，方便縣鄉二級的領導和工作人員及時響應、做好應對方案。同時通過管理員權限每年都有更新水利工程基礎信息、防洪指標、責任人、預警規則等信息，以保證平臺的可用性，見圖2。

圖2 PC端多功能監測及信息處理系統

在移動端上，結合閩侯防汛APP的功能實現了對水利工程的實時信息和基礎信息在手機上的隨時隨地查詢，即便不在辦公室，也能夠及時查詢確認信息。移動端的信息管理也能夠通過PC端進行基礎信息、庫容曲線、預警指標等更新，見圖3。

圖3 移動端多功能監測及信息處理系統

2.4 信息化系統的日常運維

為了有效確保信息化對水利工程管理的可用性，主要采取以下三種措施：（1）每年采購備品備件，并委托第三方專業單位對監測站、監控點以及中心軟硬件進行全面保障，實行汛前巡檢、日常維護、重大天氣駐點的方式，確保系統的正常運行；（2）每年根據工程鑒定和調度運用方案，定期更新系統的基礎工程數據，包括各類水利工程的基本情況表、防洪指標表、汛限水位表、庫容曲線表等，以確保監測數據的各項指標與實際保持一致性；（3）不定期根據水利工程責任人變動情況，第一時間更新各站關聯的預警聯系人，確保預警短信能及時傳達到水利工程相關人員。

2.5 信息化系統的建設效益分析

一方面通過水雨情、圖像視頻、平臺應用等一系列信息化系統的建設，縣級指揮中心可以及時了解水利工程情況，減少了對工程巡查員的依賴，改善了閩侯縣原有的水利工程管理機制。同時，跨平臺的系統也大大減輕了各級防汛責任人和值班人員的工作負擔，增強了他們的風險防范意識。另一方面閩侯縣充分運用水利工程管理信息化系統的資源，在度汛期對不同情況的水利工程發布針對性的調度令，并依照氣象水文的形勢變化，實時調整決策，最大程度地發揮著工程攔蓄、調節等作用，一定程度上減輕了近兩年突出的水資源匱乏問題。

3 閩侯縣信息化建設應用實例分析

2021年8月5日，9號臺風“盧碧”登陸廣東汕頭，根據氣象預測，此次臺風移速慢、影響時間長，福建地區強降雨將持續三天。5日11時～13時，閩侯普降暴雨，上街區域多個測站2 小時雨量均達到60 mm，溪源宮水位由12.10 m暴漲至12.801 m。上街沿閩江屬于感潮區，閩侯縣根據侯官、厚庭等水閘水雨測站實測的內、外江水位差，保持水閘全天閘門全開泄洪，同時榕橋節制閘保持開閘，將中上游洪水及時蓄滯至旗山湖，另外通過可溪橋、五七場、溪源宮的圖像視頻站點及時疏散了岸邊群眾、樹立警示牌。通過監測進行有效的工程調度，5 日20 時高潮位前侯官水閘上游降至2.1 m、榕橋節制閘降至4.1 m。

8 月6 日臺風“盧碧”自漳州緩慢移動到莆田沿海，閩侯全天持續降雨，經過監測上街區域所有測站24 小時雨量均超過160 mm，最高達191 mm，6 日16 時溪源宮、榕橋節制閘分別達到洪峰水位14.061 m、6.28 m，多個路段、小區內澇。為此，閩侯縣根據監測水位及時啟、閉外江水閘的閘門，并開啟水泵排澇，同時在9 時～11時、20 時～22 時根據外江水位情況適時關閉榕橋節制閘，將上游洪水經由邱陽河排入閩江，至7 日6 時，溪源宮、榕橋節制閘水位均已降至12.481 m、3.4 m，配合市政積水排澇，8 日已基本恢復正常生產工作。在此次臺風“盧碧”暴雨期間，閩侯縣通過信息化手段開展水利工程的聯排聯調，進行防洪排澇，有效地降低了臺風帶來的強降雨災害影響，避免了人員的傷亡。

4 閩侯縣信息化建設優化分析

4.1 補充監測監控站點建設

閩侯縣的水利工程信息化已有較為堅實的基礎，但還需進行進一步優化分析。可以考慮在近年來開展水利工程安全鑒定和加強隱患排查的基礎上，逐步應用滲流滲壓、位移沉降等監測儀器，以第一時間掌握水利工程安全狀況。此外還需進一步補充監測監控站點，全面覆蓋全縣的重點水利工程；集成現有的信息化成果，整合為專門的水利工程管理平臺；全面加強水庫、排澇站、水閘、堤防等水利工程的動態監管，為工程的運行管理和除險加固提供參考。

4.2 加強工程隱患排查和巡視檢查的信息化監管

依照現有的工程隱患排查和巡視檢查制度，通過在線定位和登記上報完成對巡查過程的全流程閉環管理，結合績效考評和獎懲機制，實現對工程日常安全生產自上而下的有效監管。

4.3 圍繞上街地區開展聯排聯調體系試點建設

上街毗鄰市區，城鎮化程度較高，已形成了“一堤一庫一湖、三河三站五閘”的防洪排澇格局，工程間緊密關聯，可以以此為試點，應用物聯網、空間分析、大數據等信息化技術，開展聯排聯調體系建設，為閩侯其他中小流域工程調度提供思路。一方面防洪問題需要通過氣象水文預報做好水位預降和應對方案，另一方面閩侯的抗旱問題也日漸突出，如何有策略地對水利工程進行生態調度、對水資源進行合理調配，既是符合閩侯經濟社會發展的需求，也是滿足生態環境保障的需要。在未來幾年，應考慮以各個中小流域為對象，結合預警預報手段，建立起水利工程聯合調度體系，在防洪防澇的前提下，也能發揮水資源水生態保護的作用。

5 結論

通過信息化技術為水利工程的運行調度管理提供可靠的幫助和支持，既符合社會發展的整體趨勢，也能最大程度地發揮工程的實際效用。本文針對閩侯縣水利工程信息化管理建設的不足，開發設計了一套新型信息化防災系統，能夠允許防災人員在PC端和移動端實時對水雨情實時數據、災害監測點圖像數據進行監控分析，并對險情做出及時預報，一定程度地提高了水利工程的運行調度效率。最后，還針對性對從擴大監測面、加強預報和調度分析和逐步解決信息系統的精細化程度的角度提出了優化設計方案，能為其他省市的水利工程信息化管理建設提供參考。