數(shù)據(jù)信息技術(shù)在水利管理中的應(yīng)用探究

寧濤濤

西安昆明池投資開發(fā)有限公司 陜西 西安 710000

就目前我國(guó)水利工程管理的實(shí)際來(lái)看，在應(yīng)用信息化技術(shù)的過(guò)程中依然存在不足。信息化技術(shù)發(fā)展不均衡也是需要面對(duì)的問(wèn)題，很多信息化技術(shù)應(yīng)用于水利工程管理中只注重本行業(yè)現(xiàn)狀及需求，沒(méi)有很好地與工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展相適應(yīng)，同樣也會(huì)產(chǎn)生各種問(wèn)題。不得不對(duì)水利管理模式提出更高的要求，水利管理模式需要進(jìn)行升級(jí)革新，建立完備的管理制度，以保障水利工程建設(shè)的順利開展。

1 數(shù)據(jù)信息技術(shù)在水利管理中的應(yīng)用價(jià)值

信息化技術(shù)是水利工程建設(shè)中重要的基礎(chǔ)技術(shù)，與水利建設(shè)緊密結(jié)合，充分體現(xiàn)了水利技術(shù)在水利建設(shè)中的實(shí)際運(yùn)用，而且在很大程度上推動(dòng)了水利建設(shè)的科學(xué)實(shí)施，特別是在水利水電施工極其繁雜的環(huán)境中，除了要充分考慮周圍環(huán)境特征、地理特征、氣候變化等因素外，更要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合、高效的信息統(tǒng)計(jì)，以確保數(shù)據(jù)匯總和信息管理的準(zhǔn)確性。

1.1 提高水利工程的管理效率

一般情況下，水利工程的位置比較偏僻，規(guī)模較大，需要人工在野外進(jìn)行作業(yè)且管理維護(hù)十分不便。而現(xiàn)代信息化技術(shù)的有效應(yīng)用，通過(guò)對(duì)各種先進(jìn)自動(dòng)化傳感設(shè)備的使用，能夠?qū)λこ踢M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)各項(xiàng)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并在第一時(shí)間向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行傳送，為專業(yè)分析提供有效依據(jù)，使相關(guān)人員及時(shí)掌握水利工程的實(shí)際施工和運(yùn)行情況，事先將潛在的安全隱患找出來(lái)。同時(shí)，相關(guān)管理工作者也能夠通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的解決，盡可能地減少或避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生[1]。

1.2 推進(jìn)水利管理模式改革

大數(shù)據(jù)信息技術(shù)在水利管理中的實(shí)施和應(yīng)用，可以有效推動(dòng)水利管理模式的改革，實(shí)現(xiàn)水利管理制度的完善，水利管理模式的革新、升級(jí)，真正做到現(xiàn)代化、科技化，水利管理的工作質(zhì)量得到顯著的改善，水利管理的工作效率得到明顯的提升，從而減輕管理人員的工作壓力，確保水利管理效率，它是目前大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的主要應(yīng)用價(jià)值之一。在新的時(shí)代，信息技術(shù)發(fā)展迅速，并迅速應(yīng)用于我國(guó)各行各業(yè)，形成了大量的數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)開展水利管理，構(gòu)建信息交換云平臺(tái)，可以有效加強(qiáng)水利管理各部門之間的關(guān)系，實(shí)時(shí)了解水利工程進(jìn)展情況，在線監(jiān)督管理。在水利管理創(chuàng)新過(guò)程中發(fā)揮主導(dǎo)作用，改變以往單一的管理形式，實(shí)現(xiàn)水利工程的信息化、智能化管理[2]。

1.3 提高水利測(cè)繪質(zhì)量

水利工程大多建在地形復(fù)雜的地區(qū)，給數(shù)據(jù)采集和測(cè)繪帶來(lái)很大困難。在以往工作中，測(cè)繪人員很難借助測(cè)繪設(shè)備收集數(shù)據(jù)。然而，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，將大數(shù)據(jù)信息技術(shù)引入水利管理中，可以有效地改變傳統(tǒng)采集和測(cè)量中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)遙感采集、測(cè)繪和分析，并將采集和測(cè)繪結(jié)果同步傳輸?shù)綔y(cè)量員智能終端，利用信息技術(shù)將其顯示在顯示屏上，可有效保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高水利測(cè)繪圖形質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)收集和調(diào)查的人力和財(cái)力支出。這是大數(shù)據(jù)信息技術(shù)應(yīng)用的主要價(jià)值[3]。

1.4 提高水利管理水平

大數(shù)據(jù)信息技術(shù)在水利管理中的應(yīng)用，可以有效提高水利管理水平，實(shí)現(xiàn)水利工程的智能化、信息化管理，實(shí)施科技興國(guó)戰(zhàn)略，促進(jìn)水利信息化建設(shè)和發(fā)展。以往，在水利管理過(guò)程中，由于缺乏技術(shù)，工作人員使用設(shè)備管理嚴(yán)格，防止河流堵塞和破壞河流流向。雖然目前的技術(shù)無(wú)法抵御災(zāi)害的到來(lái)，但它可以在測(cè)量和采樣過(guò)程中最大限度地減少對(duì)自然環(huán)境的影響，這也是水利管理的主要目的。應(yīng)用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)進(jìn)行智能化、信息化管理，可以有效降低管理失誤的概率，提高水利管理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水利工程的高效管理。

2 水利工程管理現(xiàn)狀

2.1 管理方式落后

在新時(shí)期，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了科技的不斷進(jìn)步。雖然國(guó)家出臺(tái)各種政策，以推動(dòng)水利行業(yè)的進(jìn)步，水利工程迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，建設(shè)規(guī)模愈加擴(kuò)大，管理的質(zhì)量和管理的效率得到顯著的改善，但是各種各樣的情況頻發(fā)，從實(shí)際情況來(lái)看，水利工程所使用的管理方式相對(duì)粗放，水利設(shè)施的管理較為落后，同時(shí)也缺乏專業(yè)的維修人員，導(dǎo)致不少水利設(shè)備都遭到了損壞，出現(xiàn)了各種問(wèn)題，且沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行維修。大部分地區(qū)依舊是“熟人社會(huì)”，不注重法治，更側(cè)重于人情世故，出現(xiàn)各種違規(guī)用水的情況時(shí)村民之間相互包庇，致使很多灌渠以及輸水管線受到嚴(yán)重?fù)p害，也影響了地區(qū)的供水能力，無(wú)法確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。另外，對(duì)破壞水利設(shè)施等的處罰力度較小，這在一定程度上縱容了破壞行為。因此，地區(qū)迫切需要加強(qiáng)水利工程的管理力度[4]。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)施老化，管理機(jī)制落后

農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及管理情況復(fù)雜，且涉及多個(gè)站點(diǎn)，這些都大大增加了水利工程管理的難度。由于地方政府的財(cái)政收支有限，在水利管理工作上所投入的資金、人力都很有限，導(dǎo)致相應(yīng)的水利工程管理機(jī)制建設(shè)相對(duì)滯后，很多水利設(shè)施得不到及時(shí)有效的維護(hù)，出現(xiàn)嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的作用和功能。

2.3 技術(shù)管理人員專業(yè)素養(yǎng)不夠

在水利工程的信息化與自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用管理中,雖然許多工作可以通過(guò)自動(dòng)化的信息技術(shù)去完成,但最終依然需要依賴于技術(shù)人員操作系統(tǒng),給系統(tǒng)下達(dá)指令去實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)、防汛情況以及水土問(wèn)題等,再對(duì)系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。因此水利工程信息化自動(dòng)化的管理,依賴于技術(shù)管理人員的專業(yè)素養(yǎng)。專業(yè)操作人員對(duì)硬件設(shè)備的操作水平高,其設(shè)備運(yùn)行效率更高,設(shè)備的作用也能得到更好的發(fā)揮。但在實(shí)際的水利工程管理中,許多技術(shù)管理人員的專業(yè)水平無(wú)法滿足崗位需求,其能力只夠支撐他們對(duì)設(shè)備開展基礎(chǔ)操作,無(wú)法利用設(shè)備開展更多復(fù)雜的、深入的、準(zhǔn)確的操作,因此,設(shè)備的作用受到人員專業(yè)水平的限制,難以發(fā)揮出最大效用。因此,水利工程管理人員應(yīng)該要對(duì)經(jīng)常接觸設(shè)備、操作設(shè)備的人員進(jìn)行定期培訓(xùn),提高他們的專業(yè)能力。

2.4 資金投入不足

相關(guān)部門對(duì)水利工程管理工作的重視程度不夠，在這方面投入的資金有限，特別是在財(cái)政吃緊的情況下更容易被忽視。在國(guó)家大力推行新建設(shè)的過(guò)程中，地方財(cái)政很多時(shí)候都處于緊張狀態(tài)，因而沒(méi)有充足的資金用于水利工程建設(shè)以及項(xiàng)目維護(hù)，這在很大程度上導(dǎo)致了工期延誤，加重了偷工減料等行為的發(fā)生，對(duì)水利工程建設(shè)質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。

3 信息技術(shù)在水利管理中的應(yīng)用分析

水是生命之源，生產(chǎn)之要，人類在探索水資源開發(fā)利用過(guò)程中，先后經(jīng)歷了建國(guó)前的農(nóng)田水利時(shí)代，到大規(guī)模水利建設(shè)時(shí)期的工程水利，再到人水和諧思想逐步被接受的資源水利時(shí)代，未來(lái)將會(huì)邁入信息水利時(shí)代。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用

要想提升水利管理工作的質(zhì)量與效率，就必須從數(shù)據(jù)信息的管理入手。自從智能化、信息化時(shí)代的到來(lái)之后，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了信息技術(shù)的進(jìn)步。大數(shù)據(jù)信息技術(shù)在水利管理工作中的應(yīng)用，帶動(dòng)了水利工程的創(chuàng)新與發(fā)展，促進(jìn)了水利管理工作的提升?；诖?，數(shù)據(jù)信息管理一般依賴前沿的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)信息庫(kù)的管理，數(shù)據(jù)信息可以得到完善的留存及應(yīng)用，不僅有利于數(shù)據(jù)的分析，還便于數(shù)據(jù)的直接引用，顯著改善了水利工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理不善的現(xiàn)狀?；诖耍芾硗ㄟ^(guò)建立數(shù)據(jù)信息庫(kù)，分析、留存和應(yīng)用數(shù)量較大的數(shù)據(jù)信息，并將其分門別類，便于水利工程的查找和使用。隨著長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用探究，不僅了解數(shù)據(jù)信息庫(kù)的優(yōu)勢(shì)之處和弊端，還有利于數(shù)據(jù)信息的共同應(yīng)用，推動(dòng)水利管理工作的有序開展[5]。

3.2 數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字孿生技術(shù)通常是借助虛擬模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等要素集成后，再以人、機(jī)、物以及環(huán)境、信息等多個(gè)要素為目標(biāo)，對(duì)生命周期進(jìn)行建模和描述。將該技術(shù)應(yīng)用于水利管理，可以在信息空間中有效地描述水利工程的物理實(shí)體，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交互，有效地實(shí)現(xiàn)水利管理的模擬、評(píng)價(jià)、優(yōu)化和預(yù)測(cè)。例如，對(duì)于水利工程的運(yùn)行過(guò)程，該技術(shù)可以有效地模擬信息空間中各種任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行情況。借助各種仿真參數(shù)，最大限度地了解任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種情況，了解動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水利工程的運(yùn)行情況，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行或環(huán)境變化，及時(shí)有效地調(diào)整水利工程的運(yùn)行管理方案，能夠?qū)λこ坦芾聿块T年度各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)流程和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還能促進(jìn)水利工程的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，有效提高工作和管理的效率。與此同時(shí)，水利工程整個(gè)范圍內(nèi)的水庫(kù)、湖泊等真實(shí)存在的物體的相關(guān)信息將會(huì)被收納到數(shù)字世界當(dāng)中，并經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)的加工與融合，成為可供人們查閱和參考的數(shù)據(jù)資料，并且在數(shù)據(jù)庫(kù)中有其獨(dú)特的屬性，從而實(shí)現(xiàn)河流實(shí)時(shí)全景地綜合分析并顯示湖泊和水利工程在盆地內(nèi)，并提供了模擬真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的條件，通過(guò)大數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)水利工程流域內(nèi)的流量、汛息、水資源配置以及生態(tài)環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行模擬與分析，快速制訂出多種可供選擇的管理方案，并經(jīng)過(guò)智能分析，選出最佳的方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程的智能化管理。借助數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行防洪減災(zāi)調(diào)度、水資源調(diào)配、水環(huán)境改善的預(yù)演，實(shí)現(xiàn)水利工程聯(lián)合調(diào)度智能化管理，實(shí)現(xiàn)效果示意圖見圖1。

圖1 水資源聯(lián)合調(diào)度預(yù)演示意圖

3.3 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS地理信息系統(tǒng)：目前，GIS技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，它在水利行業(yè)已經(jīng)使用了十多年。其最基本的功能是有效地反映地理坐標(biāo)，在水利管理中起著至關(guān)重要的作用。由于水利管理對(duì)地理信息的巨大需求，將地理信息技術(shù)應(yīng)用于水利管理十分必要。目前，GIS技術(shù)在防洪、救災(zāi)和減災(zāi)中的應(yīng)用最為廣泛，它也是水利管理中最成熟的信息技術(shù)之一。對(duì)于數(shù)據(jù)和信息的存儲(chǔ)、分析和管理，現(xiàn)階段，與防洪、減災(zāi)和救災(zāi)相關(guān)的各種信息管理系統(tǒng)大多是在GIS平臺(tái)的支持下建立的。它在災(zāi)害評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)分析中的突出作用是高效地完成基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)空間和屬性數(shù)據(jù)的查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)和顯示，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)的有效分析和提取、可視化表達(dá)。此外，地理信息系統(tǒng)還可作為蓄洪區(qū)決策和搬遷的輔助工具。除上述功能外，GIS技術(shù)還可以在水資源信息管理系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)加載和區(qū)域水資源空間分析中發(fā)揮重要作用。

3.4 遙感技術(shù)應(yīng)用分析

遙感技術(shù)在水利管理中的應(yīng)用主要涉及以下幾個(gè)方面。第一，水利工程建設(shè)過(guò)程中的環(huán)境影響分析與評(píng)價(jià)；第二，河流動(dòng)態(tài)變化的遙感監(jiān)測(cè)；第三，大型水利工程的安全監(jiān)測(cè)；第四，水資源管理；第五，項(xiàng)目規(guī)劃；第六，防洪抗災(zāi)。特別是在河流動(dòng)態(tài)變化和防洪減災(zāi)方面，該技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。目前，遙感技術(shù)發(fā)展迅速，各種新興技術(shù)被應(yīng)用于水利管理。例如，衛(wèi)星遙感技術(shù)和無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)為水利工程建設(shè)管理和水資源管理提供了重要支持。

3.5 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)又稱為計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，主要是通過(guò)對(duì)相關(guān)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)自動(dòng)化管理水利工程，有效確保了水利施工的高效性、便捷性和規(guī)范性。一般情況下，在實(shí)際進(jìn)行水利工程施工之前，施工企業(yè)需要對(duì)可能會(huì)發(fā)生在施工階段的一系列問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，并對(duì)相關(guān)工程參數(shù)進(jìn)行采集和分析。因此，后期在施工階段一旦發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題產(chǎn)生就可以在第一時(shí)間做出科學(xué)應(yīng)對(duì)，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保其實(shí)用性。在水利施工管理當(dāng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，不僅使施工當(dāng)中的計(jì)算過(guò)程變得更加簡(jiǎn)潔，同時(shí)工程技術(shù)人員的計(jì)算強(qiáng)度也降低了不少，為工程技術(shù)人員增加了技術(shù)開發(fā)和研究的時(shí)間[2]。

3.6 BIM技術(shù)的應(yīng)用

BIM應(yīng)用是全過(guò)程應(yīng)用，而不能只應(yīng)用于局部，否則各階段的成果容易形成“信息孤島”，需要從政府和業(yè)主出發(fā)，建立統(tǒng)一的政策指令和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，做好行業(yè)頂層設(shè)計(jì)，以建設(shè)單位為核心對(duì) BIM 應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)籌管理，加強(qiáng)項(xiàng)目各參與方的協(xié)作能力，推動(dòng) BIM的全過(guò)程應(yīng)用。族庫(kù)的建立是構(gòu)建模型的基礎(chǔ)，利用 BIM＋互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，建立水利工程族庫(kù)管理平臺(tái)，形成水利工程以族命名的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加大族在不同項(xiàng)目之間的適用性，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目級(jí)族庫(kù)向企業(yè)族庫(kù)跨越。

3.7 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用

在水利工程管理工作中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，首先，不僅從根本上確保了管理信息的可靠性和真實(shí)性，還加快了工程數(shù)據(jù)的傳輸速度；其次，充分體現(xiàn)了信息技術(shù)在水利工程管理中的優(yōu)勢(shì)，有效增強(qiáng)了施工企業(yè)和所在區(qū)域中所有水利工程項(xiàng)目的銜接，逐漸完成了水利工程管理信息的共享；再者，信息的傳送量也得到了有效提升，可以對(duì)各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)校對(duì)，為施工企業(yè)對(duì)水利數(shù)據(jù)、項(xiàng)目三維模型及圖像等方面的交互利用提供了便利。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利工程建設(shè)作為我國(guó)基礎(chǔ)工程的主要組成部分，其對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展影響較大。今后，要加強(qiáng)對(duì)信息化技術(shù)的合理應(yīng)用，數(shù)據(jù)信息技術(shù)在水利管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，直接影響著水利工程的整體管理水平，是未來(lái)水利工程開發(fā)建設(shè)的主要趨勢(shì)。然而，現(xiàn)階段水利管理者對(duì)大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的應(yīng)用知之甚少，缺乏足夠的重視。我們?cè)谶M(jìn)行水利管理的時(shí)候，要了解水利管理的設(shè)計(jì)范圍，水利管理包含了水資源、水域和水利工程的管理。