中型水庫工程安全管理信息化建設分析

邱聰

（肇慶市景福圍工程管理處，廣東 肇慶 526040）

0 引言

面臨不斷變化的市場需求，水利部門不斷探索與改革水庫管理機制。為提升水資源的利用與分配效率，將信息技術引用至水庫安全管理工作，在提升水庫管理水平與效率的同時，能夠有效完善水庫運行機制，對提升水庫安全管理能力而言，具有十分重要的意義。

1 中型水庫工程安全管理信息化建設的重要意義

水庫作為重要的民生基礎設施，不僅是區域內群眾生活與生產的重要保障，同樣也是保證區域內防洪與供水安全的重要前提。但由于水庫存水的特殊性，因此水庫本身也是具有高位勢能的危險源。首先，加強信息化建設有利于實現水資源的優化配置。我國大部分水庫工程建設時間較早，且由于改建成本高昂，因此在管理水平方面依舊有很大的提升空間。而由于管理水平有限，許多水庫在分配水資源時經常會出現資源浪費與供需矛盾的現象。而通過現代化信息技術手段，能夠通過收集水庫入水量與供水量數據，結合下游生產所需的需水量數據，水庫就能夠對水資源實行高效合理的資源管控措施，保證區域內水資源分配的合理性，進而提升水資源優化配置水平，實現資源利用最大化。圖1 為廣東省肇慶市某中型水庫。

圖1 廣東省肇慶市某中型水庫

其次，加強信息化建設有利于水庫安全管理水平的提升。由于水庫一般水域面積較大，無法做到完全封閉管理，因此常常需要雇傭巡邏人員對水域范圍內進行巡邏，以防止出現人員失足溺水的事故，而水庫的相關數據測定也需要派遣專業測量人員前往測量地點進行測定。人工測定不僅需要耗費大量的時間精力，提升投入的成本，而且由于人工測量存在一定的誤差，所以最終測定數據也會和真實數據產生差異。而加強信息化建設，通過設備的實時監測與信息傳輸數據計算誤差值，同時也能夠讓水庫區域內的人員安全性得到保障，當出現意外時也能夠通過啟動緊急處置預案保證水庫的正常運行。

最后，加強信息化建設有利于加大資源整合與應用力度。水庫安全管理信息化建設是水庫實現現代化管理的必經之路，也是強化資源整合、構建信息化管理平臺的必要前提。隨著現如今信息技術的不斷發展，在水利工程領域，水庫的各項技術指標與市場需求也在不斷變化。尤其在建設行業數據庫時期，更需要收集水庫在日常運行過程中的數據資源并對其做出整合分析工作。因此，為避免水庫管理一體化平臺在建設過程中陷入信息孤島困境中，就必須強化水庫的信息化管理建設，通過提升各部門間的合作協調性與信息平臺的兼容性，最大程度發揮水庫安全管理信息化系統的管理優勢。

此外，加強信息化建設也是滿足水庫精細化管理實際需求的重要保障。由于水庫區域普遍具有水域面積廣、遮擋物多、大壩長等特點，因此在實際的管理工作中，若采取人工管理，則需要投入大量的時間與成本。而通過強化水庫信息化建設，就能夠通過網絡信息技術實現對水庫各區域環境的遠程監控，不僅降低了水庫精細化管理的投入成本，實現了水庫無死角精細化管理，還能夠及時發現水庫區域可能存在的安全隱患并對其做出處理，減少事故發生的可能性[1]。

2 中型水庫工程安全管理信息化建設現狀

綜合目前我國中型水庫工程安全管理信息化建設情況來看，依舊存在較大的可提升空間。首先，信息化技術與管理手段應用不足是水庫工程信息化建設過程中普遍存在的問題。由于水庫工程體量較大，因此水庫修建與運營都是一項長期的工作。而綜合我國中型水庫建設情況來看，大多數中型水庫已建成距今約有幾十年時間。而在水庫建設之初，由于設計與建設標準較低，因此許多水庫工程早已無法滿足目前的居民日常生活與生產所需，且水庫普遍存在較為明顯的病險問題。在21 世紀初，由于我國接連經歷幾次大規模洪水，因此對許多水庫進行了加固修繕，但水庫的供需矛盾依舊沒有得到有效解決。而為了改善水庫供需矛盾現狀，考慮到水庫改建成本，就需要從水資源分配的合理度與資源利用度入手。而由于信息化建設水平不足，無法有效發揮水庫信息化管理的資源優勢。尤其針對一些發展較為落后的地區，更是存在較大的管理問題，不利于地區發展。

其次，水庫安全管理信息化建設制度不夠完善也是目前行業領域存在的主要問題。水庫工程安全管理信息化建設不僅需要人工成本與金錢成本的投入，為了保證建設水平，還要對已有的管理制度做出對應的優化與改革措施。但綜合目前水利工程領域的發展現狀來看，許多地區雖然已經實現了設備與管理方面的升級，但由于沒有對應的制度輔助管理，導致在實際的工作過程中出現人員混亂、責任推諉等現象。即便已經硬件方面已經升級優化，但依舊無法有效發揮相關設備的全部優勢作用。除此之外，專業人才的匱乏也是導致水庫工程信息化建設進程緩慢與體系制度建設不完善的重點原因。因此在推進水庫工程信息化建設的同時，還要不斷完善與改進管理制度，以此為水庫工程提供信息化建設保障。

最后，水庫安全管理信息化發展不平衡也是影響推進信息化建設進程的主要因素。對于地區政府來說，考慮到成本投入與工程效益等各種因素，在地區水庫工程建設的過程中，往往會更重視規模較大的水庫工程。而中型水庫由于規模相對較小且供水區域范圍較小，因此在建設資金與技術投入方面略顯不足。這就導致許多中型水庫的基礎硬件設施發展滯后，無法滿足日常工作所需，若遇到突發情況，無法實施有效的應對措施，導致水庫抗風險能力大幅度降低，區域內群眾的日常生活與生產所需水資源供給無法得到有效保障，不利于區域內經濟發展[2]。

3 中型水庫工程安全管理信息化建設策略

對于中型水庫工程來說，主要通過環境質量監測（圖2）、滲流監測、大壩表面位移監測（圖3）等技術實現對水庫大壩的安全檢測工作，確保水庫在運行過程中各項數據例如水庫水位、入庫水量、供水量等數據信息符合正常波動水準。如果出現數據信息異常，系統就應及時發出預警信息，提醒人員及時做好應對措施。基于此，本文以廣東省肇慶市某中型水庫信息化建設過程為例，對水庫信息化建設的部分模塊進行闡述。

圖2 環境質量監測

圖3 大壩表面位移監測

3.1 監測感知層

監測感知層是水庫安全管理信息化建設的基礎。其建設重點是通過利用各類傳感設備、監控設備（圖4）以及控制設備實現對水庫各類信息的實時監測。在此過程中，還需要衛星遙感與無人機技術的輔助，實現除了對水庫內部如出入水量、水位等信息的監測外，額外檢測天氣情況、區域氣候以及未來一段時間的雨情等信息，實現地區區域的全方位動態監測。同時，通過相關設備也能夠提升觀測數據的準確度，及時了解大壩的變形與應力情況，確保大壩的穩定性，并對可能發生的事件做出預警，告知工作人員及時制定風險預案，避免安全事故的發生。

圖4 大壩滲流監測設備

3.2 計算機網絡層

計算機網絡層是水庫安全管理過程中實現信息傳輸、信息儲存與數據信息分析應用的基本前提。計算機網絡層主要負責工控網、局域網與廣域網的建設工作，并將水庫管理系統與國家數據庫和政府防汛抗旱網絡相連接。需要注意的是，為確保數據信息存儲與上傳的安全性，可以通過私有云與云平臺租賃的方式，擴充數據儲存空間。同時還需要為其搭建專業的機房并搭配專業技術設備，以為后續的操作提供可靠的信息環境。同時需要配有專業的計算機人員負責后期的運維工作[3]。

3.3 數據資源層

數據資源層是確保管理人員能夠及時掌握水庫運行過程中涉及的水情、氣候等信息，也是確保水庫實現全面管理精細化的重要保障。數據資源層能夠為水庫信息化建設提供必要的數據支持，同時還能夠對收集到的數據信息進行統一的儲存與管理，以方便系統后續的數據處理工作。對于中型水庫工程來說，做好數據庫建設是實現數據資源層構造的根本。因此在搭建信息化管理平臺時，要確保系統能夠實現對數據信息儲存與使用的同時，還應具備一定的信息數字化處理功能，以此來滿足水庫日常管理所需，為水庫的運營工作提供基礎的數據支持[4]。

3.4 應用支撐層

應用支撐層是水庫安全管理信息化建設的必要技術支撐。其主要模塊作用是連接各個系統模塊，實現功能間的協調運轉，同時還要負責將應用系統與其他平臺相連接，以實現數據信息間的交換、傳輸與共享。在建設應用支撐層時，主要從基礎應用支撐建設、通用專業應用支撐建設、水利專業應用支撐建設以及一張圖建設4 個層面入手[5]。

3.5 業務應用層

業務應用層是水庫工程安全管理信息化建設的關鍵。該模塊主要圍繞水庫標準化管理系統建設、大壩安全監測系統建設（圖5）、資料整編系統建設、洪水預報調度系統建設、水庫下游預警系統（圖6）建設以及視頻監控系統建設六個部分構建。主要負責水庫安全管理過程中信息管理、日常運行、日常監測、風險預警等工作。其中，大壩安全監測系統作為水庫安全監測系統的基礎，需要配合相關設備實現對大壩滲流、變形以及應力數據的實時監測，以確保大壩的穩定性。若發現數據異常則及時作出相關預警，以減少安全事故的發生[6]。

圖5 大壩安全監測系統

圖6 水庫下游預警系統

4 結語

綜上所述，在中型水庫工程安全管理信息化建設的過程中，需要從監測感知層、計算機網絡層、數據資源層、應用支撐層以及業務應用層入手，通過加強信息化平臺建設、完善管理制度等途徑，全面推進水庫安全管理信息化建設進程，助力地區發展。