水利工程智慧化運(yùn)行研究

粟安靜

（修文縣水務(wù)管理局 貴州貴陽 550000）

在水利事業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下，由于運(yùn)行管理能夠?qū)λこ陶＿\(yùn)行產(chǎn)生直接影響，故而其逐漸受到社會的關(guān)注。但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，水利工程傳統(tǒng)運(yùn)行管理信息化水平已無法滿足社會需求，導(dǎo)致水利工程安全無法得到保障，無法體現(xiàn)自身的社會與經(jīng)濟(jì)效益。因此為提高水利工程運(yùn)行管理質(zhì)量，有必要進(jìn)行深入研究，形成正確的水利工程智慧化運(yùn)行管理思路，科學(xué)利用先進(jìn)技術(shù)，這對推動水利工程信息化建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 水利工程信息化發(fā)展?fàn)顩r

1.1 水利工程建設(shè)與管理成就

在水利事業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下，我國水利工程建設(shè)領(lǐng)域已取得良好成效，已對工程水利體系進(jìn)行初步構(gòu)建，且水利工程已能夠結(jié)合具體需要對水資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，具有良好的防洪性能。通過分析文獻(xiàn)資料可以發(fā)現(xiàn)，截至2018年，我國水庫建設(shè)數(shù)量為9.88 萬座左右，堤防31.2萬km，水閘的建設(shè)數(shù)量是10.4萬座，而萬畝以上的灌區(qū)數(shù)量為7881 處。為滿足水利工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展，充分體現(xiàn)水利工程的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益，我國已構(gòu)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(jī)構(gòu)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(diǎn)對保障水利工程運(yùn)行管理水平具有重要意義。

1.2 水利工程建設(shè)與管理信息化狀況

1.2.1 頂層設(shè)計(jì)

為推動頂層設(shè)計(jì)方面發(fā)展，我國水利部門從國家層面的角度出發(fā)，以此進(jìn)行深入探索，并成功取得良好成果，以提高水利工程建設(shè)與運(yùn)行管理信息化業(yè)務(wù)內(nèi)容的豐富程度。此前我國推出與水利信息化發(fā)展相關(guān)的法規(guī)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(diǎn)工程，其包括的內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化，主要有水利工程信息管理的建設(shè)及河湖水域岸線管理系統(tǒng)的建設(shè)等［1］。從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)不同時期規(guī)劃的水利工程建設(shè)與管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)與任務(wù)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(xiàng)目安全運(yùn)行監(jiān)控及全壽命周期管理方面的智能化應(yīng)用相關(guān)要求。在智慧化水利工程建設(shè)持續(xù)推進(jìn)的背景下，為滿足社會需求，適應(yīng)時代發(fā)展，工作人員有必要對總體設(shè)計(jì)思路進(jìn)行革新，發(fā)揮自身的創(chuàng)造性思維，進(jìn)而為水利工程信息化建設(shè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

1.2.2 水利建設(shè)與管理信息系統(tǒng)

在國家方面，通過對水利建設(shè)與管理信息系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其組成模塊包括的內(nèi)容具有較強(qiáng)的多樣性，主要有堤防工程數(shù)據(jù)內(nèi)容、水庫大壩數(shù)據(jù)內(nèi)容、水閘信息及河湖信息等。不同模塊包括的內(nèi)容也具有一定的多樣性，主要有相應(yīng)的基本概念、工程簡介、基本信息的名稱及相關(guān)法規(guī)政策等。從實(shí)際出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)在脫離內(nèi)網(wǎng)辦公區(qū)域的情況下，工作人員不僅將無法根據(jù)具體需要對水利建設(shè)與管理信息內(nèi)容實(shí)施基本查詢，而且將無法實(shí)施智能化調(diào)度與開展運(yùn)行管理工作，導(dǎo)致政策公開及公共服務(wù)等功能無法實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng)前我國僅有市場主體信用信息模塊能夠通過相應(yīng)鏈接，直通水利建設(shè)市場信用信息平臺，而其他模塊正處在建設(shè)階段或僅能夠通過內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行利用［1］。通過對我國東部地區(qū)與中西部地區(qū)進(jìn)行比較，可發(fā)現(xiàn)東部地區(qū)的水利工程信息化建設(shè)水平相對較高。例如，上海市已實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格化進(jìn)行利用，針對黃浦江、海塘及蘇州河等區(qū)域?qū)嵤B(yǎng)護(hù)及巡查措施；寧波市已實(shí)現(xiàn)在全覆蓋的基礎(chǔ)上自動化監(jiān)測與控制大型水利工程，且中型水利工程的監(jiān)測工作已向自動化發(fā)展，覆蓋率不小于50%。

1.2.3 信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

水利工程信息化涵蓋多項(xiàng)內(nèi)容，主要有業(yè)務(wù)流程、信息共享與安全、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、應(yīng)用系統(tǒng)、區(qū)塊鏈應(yīng)用及大數(shù)據(jù)應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，我國當(dāng)前尚未針對水利工程信息化對具備可靠性的標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行構(gòu)建，僅具有與單項(xiàng)工程相匹配的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如水庫大壩監(jiān)測具有水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工程項(xiàng)目的監(jiān)測與監(jiān)控具有相應(yīng)的電力行業(yè)與能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［2］。

1.3 水利工程信息化存在的問題

隨著社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，我國水利工程的建設(shè)數(shù)量正在不斷增加，每年均有上萬處水利工程進(jìn)行建設(shè)。在水庫建設(shè)方面，僅2000年至2018年內(nèi)，我國即建設(shè)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(shè)的水利工程而言，其數(shù)量相對較大，在運(yùn)行、調(diào)度及安全等方面的管理工作中具有繁重的任務(wù)，且任務(wù)量正在隨著工程項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量提升而不斷增加。當(dāng)前我國水利工程建設(shè)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(xiàng)因素的干擾、信息方面存在孤島現(xiàn)象、未對先進(jìn)信息手段進(jìn)行充分結(jié)合、安全防護(hù)措施實(shí)施效果欠佳、業(yè)務(wù)方面的協(xié)同性較低、存在重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象等，導(dǎo)致工作質(zhì)量明顯降低，致使現(xiàn)代化管理需求無法得到滿足，造成水利工程無法在運(yùn)作中展現(xiàn)自身的整體效益［3］。針對水利工程信息化問題，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)體系欠佳

標(biāo)準(zhǔn)體系在水利工程的信息化建設(shè)中具有重要地位，其能夠?yàn)楦黜?xiàng)工作順利開展提供可靠依據(jù)，而且還能對人員行為意識進(jìn)行有效約束。但當(dāng)前工程項(xiàng)目建設(shè)與管理信息化方面的頂層設(shè)計(jì)欠佳，實(shí)施的工程項(xiàng)目規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)信息化程度相對較低。在水利工程采用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，未對工程項(xiàng)目的在線自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容傳輸方面及交換方面進(jìn)行明確規(guī)范，且未明確指出與安全鑒定觀測設(shè)施相關(guān)的內(nèi)容，導(dǎo)致后續(xù)工作無法得到保障。

1.3.2 監(jiān)測覆蓋范圍較小

為實(shí)現(xiàn)對龐大的水利工程數(shù)量進(jìn)行有效應(yīng)對，必須拓展水利工程信息監(jiān)測覆蓋范圍，但當(dāng)前的工程項(xiàng)目監(jiān)測水平欠佳，未實(shí)現(xiàn)在關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)對監(jiān)測站點(diǎn)進(jìn)行有效覆蓋，導(dǎo)致流域區(qū)域具有的各項(xiàng)決策需求無法得到滿足。從整體的角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)我國多數(shù)小型與中型的水庫安全監(jiān)測效果欠佳，覆蓋方面存在限制，而小型水庫的監(jiān)測尚處于起步階段；中型與小型灌區(qū)的用水監(jiān)測效果欠佳，部分地區(qū)工作人員未對堤防實(shí)施監(jiān)測。此外，部分水庫工程項(xiàng)目的點(diǎn)位存在位移、形變等多種不良現(xiàn)象，無法根據(jù)具體需要自動化監(jiān)測出庫流量，且未針對下游河段的生態(tài)敏感區(qū)域及重要水域?qū)嵤┏掷m(xù)性生態(tài)監(jiān)測，導(dǎo)致工作質(zhì)量顯著降低。

1.3.3 功能設(shè)計(jì)水平較低

通過對我國水利建設(shè)與管理信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用方面進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)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(xiàng)目基本信息的上報(bào)與匯總、圖表展示及統(tǒng)計(jì)與分析方面為主體。針對工程項(xiàng)目的運(yùn)行管理工作而言，其當(dāng)前缺少相應(yīng)的運(yùn)行與調(diào)度管理模塊，且動態(tài)化模擬、綜合決策及預(yù)報(bào)預(yù)警等多項(xiàng)功能的實(shí)施效果欠佳，尚未實(shí)現(xiàn)社會服務(wù)功能，智能化應(yīng)用水平較低，該點(diǎn)與智能化管理需要嚴(yán)重不符，因此在未來發(fā)展中應(yīng)對該點(diǎn)問題加以重視。

1.3.4 運(yùn)維體制機(jī)制有待完善

水利工程項(xiàng)目的特征呈現(xiàn)多樣化，其不僅建設(shè)周期相對較長，管理工作難度較高，涉及的質(zhì)量與安全因素呈現(xiàn)復(fù)雜化，而且該項(xiàng)工程項(xiàng)目涉及的責(zé)任單位數(shù)量較多，若在工作過程中未對某項(xiàng)要素或環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，極有可能對水利工程項(xiàng)目造成不良影響，致使其安全性明顯降低，無法正常進(jìn)行調(diào)度。通過調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，我國水利工程的信息化多是由管理單位負(fù)責(zé)，其在日常工作中必須采取相應(yīng)措施，以推動工程信息化。此外，應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況及具體需要，在廣闊的流域區(qū)域?qū)嵤┙y(tǒng)籌協(xié)調(diào)開展，提高對基礎(chǔ)設(shè)施及人力資源的利用效率，防止出現(xiàn)信息化資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

1.3.5 網(wǎng)絡(luò)信息安全性較低

我國當(dāng)前采用的水利工程自動化控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠商多是國外廠商，而此類廠商生產(chǎn)的控制系統(tǒng)具有一定缺陷。在系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的情況下，其極有可能受到網(wǎng)絡(luò)病毒的攻擊，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息的安全性明顯降低，致使水利工程運(yùn)行管理工作水平下滑，造成水利基礎(chǔ)設(shè)施安全受到直接影響，在情況嚴(yán)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(yùn)行需求

針對水利工程項(xiàng)目的運(yùn)行管理工作而言，其主要任務(wù)是對工程措施進(jìn)行合理運(yùn)用，結(jié)合實(shí)際狀況對天然徑流實(shí)施動態(tài)化時空再分配，即提高調(diào)度方面的合理性，滿足人類在河流生態(tài)及生產(chǎn)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(yōu)化建筑與設(shè)備技術(shù)狀況作為管理目的，結(jié)合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)利用不同工程設(shè)施，對水資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，體現(xiàn)水利工程項(xiàng)目的整體效益，降低水利工程出現(xiàn)安全事故的可能性［4］。通過對水利工程運(yùn)行管理進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)其工作內(nèi)容可根據(jù)不同性質(zhì)劃分為3項(xiàng)，分別是調(diào)度運(yùn)行、養(yǎng)護(hù)修理及監(jiān)測檢查。在人水和諧理念持續(xù)推進(jìn)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(guān)部門在未來發(fā)展中有必要對生態(tài)調(diào)度采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，以此對河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與各項(xiàng)功能進(jìn)行維護(hù)，進(jìn)而保障水利工程的整體效益。

在實(shí)施水利工程智慧化運(yùn)行管理建設(shè)作業(yè)時，應(yīng)對相應(yīng)的業(yè)務(wù)種類與處理步驟進(jìn)行深入分析，對其加以重視，對業(yè)務(wù)處理步驟、數(shù)據(jù)信息的傳輸及處理等流程進(jìn)行明確。智慧化運(yùn)行管理與傳統(tǒng)工程項(xiàng)目的運(yùn)行管理具有本質(zhì)區(qū)別，其能夠?qū)鹘y(tǒng)管理方法的信息化進(jìn)行融合，在此基礎(chǔ)上增設(shè)與智慧化相關(guān)的各項(xiàng)內(nèi)容。在開展水利工程智慧化運(yùn)行管理工作的過程中，應(yīng)將分業(yè)務(wù)種類的智慧化應(yīng)用場景設(shè)計(jì)作為切入點(diǎn)。在實(shí)際工作中，應(yīng)在長系列水文氣象信息的基礎(chǔ)上，對洪水進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，通過智能化手段分析獲取相關(guān)文獻(xiàn)及類似區(qū)域發(fā)生的險情，以此落實(shí)應(yīng)急調(diào)度，確保工程項(xiàng)目及下游地區(qū)具有良好的安全性；在枯水期應(yīng)對生態(tài)流量監(jiān)管需要與來水狀況進(jìn)行充分結(jié)合，以自動化的形式生成相應(yīng)的綜合性調(diào)度規(guī)劃。此外，在設(shè)計(jì)智慧化應(yīng)用場景時，應(yīng)分析水利工程項(xiàng)目的種類、區(qū)域問題及流域特征等多項(xiàng)內(nèi)容，且建設(shè)人員、管理人員及設(shè)計(jì)人員必須圍繞各方面展開探討，以保障工作質(zhì)量。

3 水利工程智慧化運(yùn)行管理思路

3.1 區(qū)分工作重點(diǎn)

通過對我國相關(guān)法規(guī)政策進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)在實(shí)施水利工程智慧化運(yùn)行管理時，應(yīng)對大型與中型水庫、泵站、調(diào)水工程、水閘、灌區(qū)及七大江河干流堤防加以重視，優(yōu)先對此類工程實(shí)施智慧化運(yùn)行管理。針對其他類型的水庫、泵站、水閘、灌區(qū)及調(diào)水等工程，各區(qū)域的部門可結(jié)合具體需要開展相應(yīng)工作［5］。

3.2 分級推動水利工程智慧化

在落實(shí)水利工程智慧化運(yùn)行管理時，流域機(jī)構(gòu)及水利部門應(yīng)對中央事權(quán)水利工程進(jìn)行主管，承擔(dān)對重大水利工程項(xiàng)目實(shí)施智慧化運(yùn)行管理的責(zé)任。不同省市縣地方政府應(yīng)對處在自身責(zé)任范圍內(nèi)的水利工程項(xiàng)目實(shí)施智慧化運(yùn)行管理，以此為水利工程的智慧化建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。

3.3 數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)層面突破

在實(shí)際工作中，應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)調(diào)度信息內(nèi)容的共享，對分工合作方面采取優(yōu)化措施，并在工程項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域及流域區(qū)域的兩個層面基礎(chǔ)上，提高監(jiān)測監(jiān)控水平，加強(qiáng)分析評估力度，對調(diào)度方面進(jìn)行有效完善，提高預(yù)測預(yù)報(bào)科學(xué)性，并加強(qiáng)各方面的協(xié)調(diào)聯(lián)動，確保業(yè)務(wù)應(yīng)用能夠進(jìn)行有效融合，以逐步的形式實(shí)現(xiàn)管用分離，全面提高水利工程項(xiàng)目的整體效益。

3.4 推動標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

為確保各項(xiàng)工作順利進(jìn)行，必須結(jié)合具體需要及實(shí)際狀況，對水利信息化標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行完善。在完善該體系時，應(yīng)對水庫大壩、灌區(qū)及堤防等水利工程加以重視，從技術(shù)管理、更新改造及工程設(shè)計(jì)等多個角度出發(fā)，以此對標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行健全，提高該體系的科學(xué)性及合理性［6］，積極影響規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的信息化改造。此外，應(yīng)對信息技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與智慧化水利發(fā)展需要進(jìn)行充分結(jié)合，以此對新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行編制與落實(shí)，確保后續(xù)工作順利實(shí)施。

3.5 貫徹安全原則

必須提高對網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)設(shè)施，并不斷加強(qiáng)重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保其具有良好的網(wǎng)絡(luò)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(zé)任進(jìn)行明確，并對安全技術(shù)體系進(jìn)行完善，并構(gòu)建應(yīng)急體系，定期實(shí)施應(yīng)急演練，確保工作人員能夠?qū)ν话l(fā)性狀況進(jìn)行有效應(yīng)對。

4 結(jié)語

綜上所述，智慧化運(yùn)行管理是水利工程運(yùn)行管理未來發(fā)展的必然趨勢，其能夠顯著提高運(yùn)行管理效率及質(zhì)量。因此應(yīng)對該方面加以重視，全面加強(qiáng)研究力度，科學(xué)構(gòu)建智慧化運(yùn)行管理系統(tǒng)，充分掌握工作重點(diǎn)，并對各項(xiàng)體系進(jìn)行構(gòu)建與完善，以此推動水利工程運(yùn)行管理的智慧化建設(shè)。基于此，水利事業(yè)將實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。