張 欣

(新疆額爾齊斯河投資開發(fā)(集團)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國水利事業(yè)取得了顯著發(fā)展。當前，我國共建成各類水庫9.8萬多座、總庫容8900余億m3，這些水庫通過有效蓄水和調(diào)節(jié)作用，在洪澇災害預防、農(nóng)業(yè)用水灌溉等方面發(fā)揮重要積極作用[1]。當前，我國已建大型水庫700余座，200m以上高壩20余座，由于運行維護經(jīng)費相對充足、管理程序科學、專業(yè)技術(shù)力量雄厚，我國高壩大庫總體運行狀況良好，除1975年板橋和石漫灘大型水庫發(fā)生潰決，近50年來我國未出現(xiàn)高壩大庫潰決事件[2]。水庫大壩具有工程點多面廣、管理難度大、安全風險多等的特點。在運維階段，關注水庫安全運行狀態(tài)，強化運維相關技術(shù)應用，加大水庫通信、監(jiān)控、測報等系統(tǒng)的研發(fā)力度，為全面提升水庫應急處置能力提供重要支撐，做到險情早發(fā)現(xiàn)、早處理[3]。因此，推行基于制度與信息創(chuàng)新的水庫長效管理是十分有必要的。

1 基本情況

本文以新疆開都河某大型水庫為研究對象，工程位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州博湖縣境內(nèi)，工程區(qū)北部與焉耆縣回族自治縣接壤，東部與農(nóng)二師25團毗鄰，南部與博斯騰湖相依，西南部以霍拉山東南往西北走向的山脊與庫爾勒市為界。閘址區(qū)位于博湖縣城西部，距博湖縣城約1km，距庫爾勒市約65km。閘址區(qū)附近有公路通過，交通較為便利。該工程屬Ⅱ等大(2)型工程，設計洪峰流量為885m3/s，校核洪峰流量為1108m3/s，控制灌溉面積4473hm2，具有維護博斯騰湖濕地生態(tài)環(huán)境，保障小湖區(qū)蘆葦、漁業(yè)的生產(chǎn)用水，調(diào)節(jié)孔雀河水量以及防洪、灌溉等效益。

2 存在問題

通過計算得出該水庫工程運維階段共需管理人員25人，目前管理人員8人，不能滿足現(xiàn)狀運行需求，同時在水庫運行制度、調(diào)度、維護等方面不夠規(guī)范，迫切需要進行完善調(diào)整。此外，水庫數(shù)字化、信息化應用水平低，與水庫當前快速發(fā)展，需快速感知、分析、決策的現(xiàn)狀不吻合。為確實加強水庫安全運行管理工作，塔里木河流域巴音郭楞管理局探索構(gòu)建水庫長效管理機制，從制度、調(diào)度、樞紐維護、供水收費等方面完善水庫管理機制，并引入信息技術(shù)，從通信、閘門監(jiān)控、視頻監(jiān)視以及水情測報等系統(tǒng)來增強水庫運維管理。

3 水庫長效管理機制建立

3.1 制度管理

經(jīng)分析論證，運行期管理基本管理制度如下：增設專職人員對工程進行維修和養(yǎng)護，定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時進行維修，工程維修費用由管理征收的水費中列支。按用水要求，合理分配水量，節(jié)約用水。維護和保護工程正常、安全運行、防止損壞和破壞，發(fā)現(xiàn)問題，及時上報、及時處理。提高管理技術(shù)水平。宣傳執(zhí)行《水法》和《水土保持法》等相關法規(guī)，發(fā)動周邊群眾，共同做好管理范圍內(nèi)的水土保持工作，結(jié)合綜合經(jīng)營搞好綠化工作。制定并完善樞紐運行崗位責任制、配水員崗位責任制、運行班液壓啟閉操作規(guī)程、樞紐安全管理應急預案、樞紐安保突發(fā)事件工作預案，以及樞紐管理段維護社會穩(wěn)定工作方案各項規(guī)章制度。堅持每年冬季停水后和春季放水前對樞紐工程進行全面安全檢查，檢查后對需要維修的建筑物進行修復，對液壓啟閉設備經(jīng)常保養(yǎng)；制定和建立完善的工程管理制度，加強職工安全生產(chǎn)意識，強化“安全第一、預防為主”的方針，對職工進行培訓，提高業(yè)務素質(zhì)。

3.2 調(diào)度管理

3.2.1供水調(diào)度

為使工程管理中心運行人員能快速、準確、全面地了解樞紐水情信息，更好地進行水資源調(diào)度，將在調(diào)度中心及樞紐管理段建立調(diào)度自動化系統(tǒng)。在保證樞紐安全運行的前提下，合理安排供、引水關系，充分發(fā)揮本樞紐的效益；同時根據(jù)灌區(qū)實際用水要求，制定輸供水計劃，合理分配水量，節(jié)約用水[4]。

3.2.2洪水調(diào)度

為確保開都河分水樞紐工程安全度汛，按下列方案進行度汛：①汛期、汛后由負責人組織對樞紐工程進行巡視檢查，并認真做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時上報解決，對解決不了的及時上報。②運行應嚴格按上級調(diào)度指令操作運行，認真做好上級安排的分洪任務。時刻與上游大山口電站保持聯(lián)系，及時掌握水情。汛期由值班人員負責監(jiān)督檢查運行狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時上報。③汛期要對樞紐鋼結(jié)構(gòu)、閘門啟閉設備、備用電源定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保閘門啟閉設備正常運行[5]。④組建應急小分隊，確保出現(xiàn)險情時有足夠的人員及時搶修、除險、加固，樞紐管理人員都為應急小分隊隊員。防洪期間未經(jīng)允許不得擅離職守，隨時準備應急搶險。⑤防洪物資專人管理，對缺少的及時上報，確保有備無患。

3.2.3排沙調(diào)度規(guī)范化

為確保開都河分水樞紐工程安全排沙，按下列方案進行排沙：①排沙期間由負責人組織對樞紐工程進行巡視檢查，并認真做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時上報解決，對解決不了的及時上報。②運行應嚴格按上級調(diào)度指令操作運行，認真做好上級安排的排沙任務。時刻與上游大山口電站保持聯(lián)系，及時掌握河水含沙量。排沙期間由值班人員負責監(jiān)督檢查運行狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時上報。③排沙期間要對樞紐鋼結(jié)構(gòu)、閘門啟閉設備、備用電源定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保閘門啟閉設備正常運行。④組建應急小分隊，確保出現(xiàn)險情時有足夠的人員及時搶修、除險、加固，樞紐管理人員都為應急小分隊隊員。排沙期間未經(jīng)允許不得擅離職守，隨時準備應急搶險。

3.3 樞紐維護管理

樞紐區(qū)建筑物主要為東支7孔攔河閘、西支2孔攔河閘、翻身渠閘、上游鋪蓋、下游消力池、防沖槽、海漫、上游護坡工程及控制樓。對樞紐建筑物進行日常維護管理，確保在樞紐管理范圍內(nèi)不受外來因素的干擾，防止受到外來人為因素的破壞，及時解決樞紐出現(xiàn)的事故。本樞紐的技術(shù)管理遵照DB34/T 1742—2020《水閘技術(shù)管理規(guī)范》執(zhí)行。對樞紐建筑物進行日常維護管理，確保在樞紐管理范圍內(nèi)不受外來因素的干擾，防止受到外來人為因素的破壞，及時解決樞紐出現(xiàn)的事故。對樞紐水位、流量進行觀測并記錄。

3.4 供水收費管理

水庫供水價格按照補償成本、合理收益、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價、公平負擔的原則制定，并根據(jù)供水生產(chǎn)成本、費用及市場供求情況適時調(diào)整。該水庫工程供水按操作規(guī)程計測水量，實行按方收取水費。在保證樞紐安全運行的前提下，合理安排供、引水關系，充分發(fā)揮本樞紐的效益。根據(jù)灌區(qū)實際用水要求，制定輸供水計劃，合理分配水量。糧食作物水費標準等于農(nóng)業(yè)供水成本，經(jīng)濟作物水費標準應略高于農(nóng)業(yè)供水成本，工業(yè)水費按供水投資的4%～6%，城市生活水費按供水投資的2%～3%確定，水費征收標準既考慮工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的承受能力，但又不得低于規(guī)定的最低標準。如因自然災害等特殊原因，確定的水費標準低于其供水成本的，其差額由當?shù)刎斦o予補貼。加強水價管理，規(guī)范水價秩序，取消中間環(huán)節(jié)加價和搭車收費，為水價調(diào)整騰出空間。

4 水庫信息技術(shù)應用

4.1 通信系統(tǒng)

為滿足調(diào)度水庫樞紐自動化管理的需要，需構(gòu)建合理可靠的通信通道。據(jù)現(xiàn)場情況及現(xiàn)狀主要通信方式應選用光纖通信。在調(diào)度中心及樞紐管理段各設置一套光端設備，光端設備暫按SDH 155Mbit/s的傳輸標準配置，同時設置PCM復用設備，提供多種業(yè)務及數(shù)據(jù)接口，以便高速處理兩站之間的語音、數(shù)據(jù)、圖像之間的通信，滿足傳輸以上各信息的需求[6]。并通過光纖專用網(wǎng)絡系統(tǒng)，建立管理處至樞紐控制樓的電話通訊系統(tǒng)，并預留與當?shù)厥性捁W(wǎng)的連接口。主干光纜租用電信部門的光纜，從主干光纜接口處至分水樞紐管理段的分支光纜則由本工程敷設，光纜暫定為地埋8芯光纜，長約1km。調(diào)度中心設置在水源地供水管理處，為使調(diào)度人員能快速、準確、全面地了解渠系水情運行信息，必須建立一套技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、開放靈活的微機自動化監(jiān)控系統(tǒng)。水調(diào)自動化主站系統(tǒng)采用開放式、分布式結(jié)構(gòu)，由分布式網(wǎng)絡通用平臺、監(jiān)控系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)及管理系統(tǒng)等組成，該系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫底層、功能定義、應用分布、數(shù)據(jù)流等諸方面進行了規(guī)范化設計，能支持水調(diào)自動化系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)運行及管理需求，實現(xiàn)EMS/DMS系統(tǒng)的一體化[7]。它可將閘門監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的各類實時信息通過光端設備傳送至分水樞紐管理段、焉耆水源地供水管理處調(diào)度中心，以供調(diào)度人員及領導決策，以便更好的管理和利用水資源。

4.2 閘門監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)監(jiān)控對象為東支7孔攔河閘、西支2孔攔河閘及翻身渠引水閘1孔。對整個閘門監(jiān)控系統(tǒng)進行計算和處理等。閘門監(jiān)控系統(tǒng)采用基于Windows Vista和Windows 7操作系統(tǒng)的分層次、全分布式開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，控制中心設備包括：主機/操作員工作站、歷史數(shù)據(jù)服務器、工程師工作站兼培訓工作站、通信/ON-CALL系統(tǒng)工作站、網(wǎng)關服務器、語音報警裝置、打印機、網(wǎng)絡設備等。該系統(tǒng)共設4個閘門監(jiān)控點：翻身渠閘門監(jiān)控點、東支攔河閘閘門監(jiān)控點、東支攔河閘閘門監(jiān)控點和西支攔河閘閘門監(jiān)控點。LCU實現(xiàn)現(xiàn)地的自動控制，并實現(xiàn)當?shù)厝藱C接口功能；自動控制的過程由PLC來完成；此外LCU配有必須的把手按鈕和指示燈，以備在自動控制方式不能實現(xiàn)時的手動控制。監(jiān)控點硬件配置：監(jiān)控點均設現(xiàn)地控制單元(LCU)，其控制核心為可編程序控制器(PLC)，另還包括隔變、開關電源、PLC、人機接口單元(觸摸屏、按鈕、指示燈)、電機啟動設備、CT及電量變送器、閘門開度儀、溫濕度控制器(含電加熱器)等輔助設備。閘門檢修期及遠方監(jiān)控方式發(fā)生故障等情況下，能通過各閘門的現(xiàn)地控制單元直接對閘門進行監(jiān)控。現(xiàn)地控制與遠方控制相互閉鎖，以保證系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。

4.3 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理、監(jiān)測的重要手段之一，它能及時、形象、真實地反映被監(jiān)視控制的對象。通過數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)，可將現(xiàn)場實況實時地送到指揮部門，便于及時協(xié)調(diào)并采取措施[8]。分水樞紐共有閘門控制點4處，為了提高整個樞紐的自動化水平和運行管理水平，更直觀的了解前方各孔閘門的開閉、高度狀況、水位情況等，因此需要采用視頻電視監(jiān)控系統(tǒng)來對4個閘門控制點的所有閘門在焉耆水源地供水管理處調(diào)度中心實行實時監(jiān)視。通過布置在各閘門的遠端設備對翻身渠引水閘(1孔)、東支攔河閘(7孔)、西支攔河閘(2孔)等10個閘門的運行工況進行實時圖像采集，然后將采集到的圖像信號傳送至分水樞紐管理段，以便管理人員隨時掌握閘門的運行狀態(tài)。數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用客戶/服務器的體系結(jié)構(gòu)設計，由圖像采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、前端系統(tǒng)和視頻監(jiān)控中心四部分組成。圖像采集系統(tǒng)主要由攝像機、解碼器、云臺、防護設備等組成，采用定點自動采集，各采像點對圖像進行壓縮處理后，利用視頻電纜或光纖，將視頻信號傳送至圖像控制中心。前端系統(tǒng)將完成視頻信號的壓縮，通過以太網(wǎng)傳輸至視頻監(jiān)控中心，顯示監(jiān)控圖像，提供控制的人機界面。

4.4 水情測報系統(tǒng)

為滿足樞紐運行管理、防洪、灌溉的需要，合理利用有限的水資源，實現(xiàn)科學管理，優(yōu)化調(diào)度，安全運行，優(yōu)化水資源配置的目的，按相關規(guī)范規(guī)定，建立分水樞紐基本水文測報系統(tǒng)。系統(tǒng)由分水樞紐上游河道水位監(jiān)測系統(tǒng)和閘后東、西支河道的水位、水量監(jiān)測系統(tǒng)組成。在樞紐上游河道、閘后東、西支河道配置安裝自計水位計，配置水清傳輸設備(RTU)實時監(jiān)測樞紐引水渠道的水位變化過程，配置測流設施監(jiān)測水量變化過程，為水資源配置和科學管理提供基本水文信息。同時，采用全自動流速儀測流纜道進行測流，在樞紐管理站房配備相應配套儀器設備，如水位接收端機、流速儀、鉛魚、水準儀等。

5 結(jié)語

水庫運行管理關系水庫功能和效益發(fā)揮，關系人民群眾生命財產(chǎn)安全。本文通過對新疆大型水庫長效管理運行機制的研究，優(yōu)化并創(chuàng)新管理制度體系，大大提升水庫管理效能，為水庫科學、合理、長效運行夯實基礎，運用現(xiàn)代信息科技手段，建立水庫通信、閘門監(jiān)控、水情測報等系統(tǒng)，完善水庫雨情和閘門變形、滲漏、裂縫等工情感知功能。依托水庫長效管理體系，將水庫巡查檢查、觀測監(jiān)測、控制運用、啟閉操作、安全鑒定、維修養(yǎng)護和除險加固等事項納入管理平臺，實施水庫工程規(guī)范化管理，推動水庫管理工作提質(zhì)增效，確保水庫長期安全高效運行。