龐翔云,藍(lán) 剛

（1.北海市合浦水庫工程管理局，合浦 536125；2.廣西壯族自治區(qū)水利廳，南寧 530023）

1 廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測現(xiàn)狀

1.1 基本情況

“十三五”期間，廣西對28 座大中型病險(xiǎn)水庫、34 座規(guī)劃外新增大中型病險(xiǎn)水庫以及216 座新出險(xiǎn)小型病險(xiǎn)水庫進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，通過洪水預(yù)報(bào)、安全監(jiān)測等方式逐步建立了相互獨(dú)立的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、水情自動監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等自動化監(jiān)測系統(tǒng)，對水庫的水位、雨量、圖像等信息進(jìn)行實(shí)施動態(tài)監(jiān)管。水閘方面，對洪潮江水閘、青年水閘、總江水閘等126 座大中型病險(xiǎn)水閘進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對上閘基揚(yáng)壓力、下游水位、過閘流量等項(xiàng)目開展自動化監(jiān)測。

1.2 主要矛盾

近年來，廣西水庫和水閘運(yùn)行管理水平明顯加強(qiáng)，管理基礎(chǔ)進(jìn)一步夯實(shí)。但現(xiàn)階段對水利工程運(yùn)行管理提出了更高標(biāo)準(zhǔn)、更嚴(yán)要求，廣西水利要貫徹落實(shí)好黨中央、自治區(qū)對水利的各項(xiàng)決策部署，按照穩(wěn)中求進(jìn)總基調(diào)，以實(shí)現(xiàn)水庫（水閘）工程安全、有效、良性為出發(fā)點(diǎn)和著力點(diǎn)，不斷提升行業(yè)監(jiān)管水平。目前廣西水庫（水閘）工程運(yùn)行管理存在的主要矛盾有以下兩點(diǎn)。

（1）基層工程信息化建設(shè)有待完善。水庫、水閘擔(dān)負(fù)著防洪、灌溉、發(fā)電、供水、擋潮等多項(xiàng)重要任務(wù)，對上下游經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)環(huán)境效益有著重大影響，隨著水利工程科學(xué)技術(shù)水平和管理水平的不斷發(fā)展，廣西水庫（水閘）安全監(jiān)測、雨水情監(jiān)測、視頻監(jiān)視等存在明顯運(yùn)行管理短板，主要表現(xiàn)為監(jiān)測范圍覆蓋面小、監(jiān)測要素不齊全、運(yùn)行維護(hù)重視程度不高等，嚴(yán)重制約了水庫（水閘）的運(yùn)行管理。

（2）水庫（水閘）信息化成果轉(zhuǎn)化率不高。在水庫、水閘多年運(yùn)行管理過程中，部分運(yùn)行管理單位已在信息化建設(shè)方面做出積極嘗試，邁出水利信息化建設(shè)及應(yīng)用的第一步，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善和提升的基礎(chǔ)上，有效結(jié)合工程管理是水利信息化的最終目的，但根據(jù)綜合調(diào)查，大多數(shù)運(yùn)行管理單位未能將信息化基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用與工程管理進(jìn)行有效結(jié)合，存在水利監(jiān)測管護(hù)水平低、專用經(jīng)費(fèi)不足、投入使用率低等問題，已建大中型水庫（水閘）信息化系統(tǒng)形同虛設(shè)，監(jiān)測手段停滯不前。為此，在水利監(jiān)測信息化設(shè)施不斷完善的情況下，應(yīng)建立健全相應(yīng)的管理制度，及時培養(yǎng)專業(yè)化人才，切實(shí)提升管護(hù)水平，將水庫（水閘）管理與信息化有效融合，進(jìn)一步提升水庫（水閘）的管理效率。

（3）整體工程管理水平亟需加強(qiáng)。目前，廣西壯族自治區(qū)水利廳搭建了廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)交換的形式獲取各水庫水位雨量站監(jiān)測數(shù)據(jù)，部分水庫（水閘）已建的視頻及安全監(jiān)測信息已通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入，可在監(jiān)管系統(tǒng)統(tǒng)一展示。但廣西水庫（水閘）基數(shù)大，共有4536 座水庫、4268 座水閘，平臺對于實(shí)現(xiàn)全區(qū)水庫（水閘）安全運(yùn)行信息的監(jiān)管遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，而水庫（水閘）安全監(jiān)測信息還未能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一平臺的匯總及應(yīng)用。平臺尚未實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理中存在的問題進(jìn)行分析的功能，主要原因在于水庫（水閘）的基礎(chǔ)設(shè)施不完善、數(shù)據(jù)交互不及時、平臺模塊功能未能完全開發(fā)利用等方面，現(xiàn)階段需完善水庫（水閘）的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在基礎(chǔ)信息及安全運(yùn)行信息的統(tǒng)一監(jiān)管方面加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化和智能化管理。

2 廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測調(diào)查與分析

2.1 調(diào)查范圍

包括全區(qū)已注冊的4536 座水庫和177 座大中型水閘，其中重點(diǎn)對105座重點(diǎn)水庫及55 座大中型水閘基礎(chǔ)信息和安全監(jiān)測等信息化建設(shè)情況進(jìn)行摸底核實(shí)，剩余重點(diǎn)水庫和水閘工程，采用填表調(diào)查的形式開展信息復(fù)核和信息化建設(shè)情況摸底調(diào)查。同時根據(jù)水庫和水閘的地理位置、工程規(guī)模、工程效益等因素，在全區(qū)已注冊的水庫及大中型水閘中篩選出重點(diǎn)水庫和水閘工程。

2.2 調(diào)查內(nèi)容

（1）基礎(chǔ)信息。調(diào)查并復(fù)核水庫、大中型水閘的管理單位名稱、所在地、水庫名稱、地理位置、工程規(guī)模、高程基準(zhǔn)系、工程效益、下游保護(hù)情況、現(xiàn)狀評價(jià)等基礎(chǔ)信息。

（2）安全監(jiān)測系統(tǒng)。調(diào)查復(fù)核重點(diǎn)水庫及大中型水閘安全監(jiān)測設(shè)施（包括變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變、環(huán)境量等項(xiàng)目）的布設(shè)情況及完好性。

（3）水雨情監(jiān)測系統(tǒng)。調(diào)查復(fù)核重點(diǎn)水庫及大中型水閘的水雨情監(jiān)測站及水雨情監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)資料，包括站網(wǎng)規(guī)模、站點(diǎn)布設(shè)位置、建設(shè)時間、承建單位、運(yùn)行年限、監(jiān)測因素、通信傳輸方式等監(jiān)測信息。

（4）視頻監(jiān)視系統(tǒng)。調(diào)查復(fù)核重點(diǎn)水庫及大中型水閘的視頻監(jiān)控覆蓋情況、傳輸方式、傳輸內(nèi)容、承建單位、建設(shè)年限以及系統(tǒng)使用情況等內(nèi)容。

（5）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。調(diào)查復(fù)核重點(diǎn)水庫及大中型水閘的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)情況，包括運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)帶寬、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、服務(wù)器以及水雨情監(jiān)測系統(tǒng)、自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行等情況。

（6）廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)。重點(diǎn)調(diào)查功能模塊設(shè)置情況、使用情況以及需增加的功能模塊內(nèi)容。

2.3 調(diào)查結(jié)果

（1）水庫（水閘）自建水雨情監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀較差。完全沒有建設(shè)水雨情監(jiān)測系統(tǒng)的水庫（水閘）101 座，可使用的僅有29 座，水雨情監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)后，在運(yùn)行過程損壞，未及時有效落實(shí)運(yùn)維工作，致使系統(tǒng)損壞，只能依靠人工或依靠其他部門的水雨情測報(bào)系統(tǒng)。

（2）安全監(jiān)測設(shè)施不完善。多數(shù)水庫僅有主壩設(shè)置安全監(jiān)測設(shè)施，溢洪道監(jiān)測缺失嚴(yán)重，副壩的安全監(jiān)測也較為容易忽視，調(diào)查的105座水庫和55座水閘中，僅有4 座水庫的溢洪道具有可用的監(jiān)測設(shè)施，44 座水庫的副壩中僅12 座水庫的副壩具有可用的監(jiān)測設(shè)施。環(huán)境量監(jiān)測中，下游水位、溫度監(jiān)測及水溫監(jiān)測基本未建設(shè)，監(jiān)測因素缺失嚴(yán)重。

（3）自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)建成率低。完全沒有建設(shè)自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的有122 座，目前自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)可使用的僅6 座，對安全監(jiān)測設(shè)施及設(shè)備的管理維護(hù)不夠重視，損壞率較高，且損壞后基本未能維修，導(dǎo)致安全監(jiān)測未能發(fā)揮應(yīng)有效益。

（4）視頻監(jiān)視系統(tǒng)完整率不佳。雖然近年建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭清晰度、多媒體數(shù)據(jù)傳輸存儲方式基本滿足要求，但是基本上僅在管理區(qū)域和主壩設(shè)置視頻監(jiān)控?cái)z像頭，副壩和溢洪道基本未設(shè)置，且已配置的NVR 接口數(shù)已趨于飽和，不能完全滿足擴(kuò)容要求，整體工況視頻覆蓋率偏低。部分水庫（水閘）工程仍使用老舊的DVR 進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)存儲，無法滿足多媒體數(shù)據(jù)上下貫通的要求。

（5）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量不高。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率雖達(dá)到76%，但水庫（水閘）的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量普遍不高，帶寬及設(shè)備配置均難以滿足自動化監(jiān)測系統(tǒng)要求。主要原因?yàn)橛械乃畮煳恢幂^為偏僻，有線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面不高，無線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量差，直接影響安全監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳的及時率、完整率。同時大多數(shù)水庫（水閘）工程因未建設(shè)自動化監(jiān)測系統(tǒng)，故未配備相應(yīng)的水雨情監(jiān)測工作站和安全監(jiān)測工作站進(jìn)行監(jiān)測管理工作，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置基礎(chǔ)較為薄弱。

2.4 需求分析

（1）全面提高水庫及大中型水閘安全監(jiān)測要素感知率。通過深入調(diào)研水庫（水閘）安全監(jiān)測現(xiàn)狀，結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)文件要求，明確水庫及水閘的安全監(jiān)測要素，有針對性的設(shè)計(jì)監(jiān)測方式，配置安全、先進(jìn)、實(shí)用的監(jiān)測設(shè)備，從數(shù)據(jù)采集層全面提高廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測要素感知率。

（2）建立規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸、共享交換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。開展頂層設(shè)計(jì)，制定規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化水利行業(yè)各單位部門的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)合作，以開放共享思想建立共享交換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，打破水利行業(yè)各單位部門的信息壁壘。

（3）廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)升級優(yōu)化。廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)功能包括地理信息展示管理、水庫運(yùn)行管理、安全管理、安全監(jiān)測、巡檢巡查、單水庫信息管理、移動APP 等，服務(wù)對象涵蓋廣西水利廳、各市縣（區(qū)）水利局等水管單位和水庫管理單位，系統(tǒng)自“十三五”期間建成至今，為廣西水庫監(jiān)督和管理提供了一定的技術(shù)支撐。但受系統(tǒng)架構(gòu)局限、建設(shè)資金少等因素的限制，目前，系統(tǒng)主要還是用于水庫基礎(chǔ)信息的管理，系統(tǒng)并發(fā)訪問量僅為100用戶，同時也受限于水利工程監(jiān)測設(shè)施的建設(shè)短板，尚未能實(shí)現(xiàn)全區(qū)水庫安全監(jiān)測感知的全覆蓋，同時，也缺乏水閘的信息化監(jiān)管手段。因此，為進(jìn)一步加強(qiáng)全區(qū)水庫和水閘的監(jiān)督和管理，需要在廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)的功能框架上，對系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫響應(yīng)速度、頁面訪問速度、產(chǎn)品體驗(yàn)、功能應(yīng)用等方面進(jìn)行升級優(yōu)化，并建立水閘安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，將工程管理和水閘安全信息有機(jī)融合，為水閘安全管理提供科學(xué)的輔助決策支持。進(jìn)一步有針對性的實(shí)現(xiàn)全區(qū)水庫、水閘水利工程的安全監(jiān)測全面監(jiān)管。

3 “十四五”廣西水庫和大中型水閘安全監(jiān)測建設(shè)思路

3.1 總體目標(biāo)

摸清全區(qū)水庫和大中型水閘安全監(jiān)測建設(shè)現(xiàn)狀，按照“安全、實(shí)用”的水利網(wǎng)信工作總要求，針對廣西水庫及水閘安全監(jiān)測設(shè)施缺失、信息采集傳輸不暢、監(jiān)管平臺功能不完善的突出問題，對全區(qū)重點(diǎn)水庫和大中型水閘工程進(jìn)行安全監(jiān)測建設(shè)和升級改造，對水庫和水閘監(jiān)管平臺進(jìn)行升級、優(yōu)化和完善。至2025 年，實(shí)現(xiàn)全區(qū)重點(diǎn)水庫和水閘變形、滲流、應(yīng)力、環(huán)境等安全監(jiān)測要素以及水雨情、視頻監(jiān)測等的全面感知，建立規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸、信息共享和數(shù)據(jù)、存儲標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全區(qū)重點(diǎn)水庫和大中型水閘工程監(jiān)測信息的有效匯聚。在廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)的功能框架上，優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)、完善功能應(yīng)用，并且新建水閘安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全區(qū)重點(diǎn)水庫和水閘安全監(jiān)測和運(yùn)行管理的在線監(jiān)管，實(shí)時掌握重點(diǎn)水庫和大中型水閘的安全狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)存在問題和安全隱患，為重點(diǎn)水庫和大中型水閘科學(xué)調(diào)度、安全運(yùn)行提供可靠、有效的輔助決策支撐。

3.2 建設(shè)原則

（1）堅(jiān)持理念現(xiàn)代，技術(shù)先進(jìn)。先立后破、開拓創(chuàng)新，樹立現(xiàn)代化發(fā)展理念，鼓勵先行先試，創(chuàng)新實(shí)踐。依靠科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，大力推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)手段和新儀器新設(shè)備在水庫、水閘安全監(jiān)測中的應(yīng)用，提高水情監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控等自動化水平，實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)分析預(yù)報(bào)手段多樣化，提高工作效率，解放生產(chǎn)力，避免低水平重復(fù)建設(shè)。

（2）堅(jiān)持以人為本，保障安全。以保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全為首要任務(wù)，及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，最大限度減少工程失事造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，為經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供可靠的信息支撐。

（3）堅(jiān)持科學(xué)布設(shè)，因地制宜。在推進(jìn)水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設(shè)過程中，從水庫、水閘的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀坏乩怼夂驐l件和河流特性，因地制宜，深入分析論證新技術(shù)、新設(shè)備適用條件，科學(xué)布設(shè)監(jiān)測設(shè)備，合理確定建設(shè)規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)，推行適宜水庫大壩、水閘所在地工程特點(diǎn)的安全監(jiān)測模式。

（4）堅(jiān)持突出重點(diǎn)，統(tǒng)籌謀劃。廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及多個方面，需統(tǒng)籌考慮水庫、水閘安全監(jiān)測工作各個方面和預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)各個環(huán)節(jié)，全方位提高安全監(jiān)測自動化水平。按照輕重緩急、突出重點(diǎn)的原則，盡快解決安全監(jiān)測手段落后和監(jiān)測數(shù)據(jù)處理服務(wù)水平低兩個突出短板。

（5）安全可靠，開放共享。在加強(qiáng)廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設(shè)的同時，對標(biāo)“安全、實(shí)用”總要求，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)準(zhǔn)則，完善數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)平臺網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)功能，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)數(shù)據(jù)共享，避免形成數(shù)據(jù)孤島，加強(qiáng)水利行業(yè)各部門緊密合作，全面提升廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測能力。

3.3 建設(shè)任務(wù)

（1）開展全區(qū)水庫及大中型水閘安全監(jiān)測摸底調(diào)查。開展摸底調(diào)查，通過縣上報(bào)、市審核、自治區(qū)匯總的方式，及時完成重點(diǎn)大中型水庫及大中型水閘信息化建設(shè)情況收集工作，包括水庫、水閘安全監(jiān)測建設(shè)現(xiàn)狀（含視頻監(jiān)測、安全監(jiān)測等基本情況）等，包括所在地理位置、工程規(guī)模、工程級別、洪水標(biāo)準(zhǔn)、最大泄量、監(jiān)測建設(shè)實(shí)施安排建議等內(nèi)容。

（2）開展廣西水庫及大中型水閘安全監(jiān)測建設(shè)總體設(shè)計(jì)。結(jié)合水庫及大中型水閘現(xiàn)狀特征及存在問題，充分考慮區(qū)域?qū)嶋H狀況，因地制宜、突出重點(diǎn)，按照監(jiān)測特點(diǎn)及系統(tǒng)需求，確定系統(tǒng)總體框架，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)上報(bào)與應(yīng)用的總體架構(gòu)，并針對各類監(jiān)測點(diǎn)提出建設(shè)總體布局。

（3）開展重點(diǎn)水庫及水閘典型設(shè)計(jì)工作。結(jié)合現(xiàn)場情況，對標(biāo)安全監(jiān)測要求，開展典型水庫及水閘安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完善包括視頻監(jiān)測、水情監(jiān)測、安全監(jiān)測等基礎(chǔ)設(shè)施以及數(shù)據(jù)通信方式。

（4）開展廣西水庫大壩安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)升級優(yōu)化方案設(shè)計(jì)工作。根據(jù)現(xiàn)階段對水庫和水閘監(jiān)督管理的新思路和要求，通過需求調(diào)研、實(shí)用性測試評估等方式，梳理現(xiàn)有系統(tǒng)平臺的短板和不足，充分融合和應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等新興技術(shù)，總結(jié)當(dāng)前水庫和水閘安全管理的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程運(yùn)行特色，按照“問題導(dǎo)向、需求驅(qū)動”原則，開展系統(tǒng)平臺升級優(yōu)化方案設(shè)計(jì)工作，建立水閘安全運(yùn)行在線輔助監(jiān)管系統(tǒng)，有效支撐水利廳對全區(qū)水庫和水閘的行業(yè)監(jiān)管。

4 結(jié)語

總體來說，目前廣西現(xiàn)有水庫（水閘）工程安全監(jiān)測建設(shè)工作尚處于起步階段，“十四五”期間，廣西水利要按照“強(qiáng)感知、增智慧、促升級”的思路，圍繞水庫（水閘）工程安全運(yùn)行總體要求，充分運(yùn)用第五代移動通信（5G）、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廣西水庫及大中型水閘工程安全運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)測，強(qiáng)化水庫及大中型水閘工程全過程監(jiān)管，為廣西經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的水利保障。