浅谈信息化技术在水利工程中的应用

都旭煌

【摘要】在现代化的水利建设工程中，信息化技术已被广泛地应用于水利行业的各方面，并取得了显著的效益。本文从GIS技术、网络技术及GPS技术在水利工程设计、施工及管理中的应用进行了简单分析与论述，阐述信息技术在水利工程中的发展现状，以期找到信息化技术在水利工程中的应用存在的问题，为信息化技术在水利工程的进一步应用提供一些建议。

【关键词】信息化;水利工程;施工;管理

引 言

信息化是指信息技术与信息资源的开发与利用，它是当今世界经济与社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。水利信息化作为水利现代化的重要标志和基本内容，是国家信息化建设的重要成分之一，更是水利事业自生发展的需要和科技发展的必然趋势。本文主要从GIS、网络及GPS共3种技术在水利工程设计、施工及管理中的应用进行了简单分析与论述，以期为水利工程的建设提供一些有益参考。

1 水利工程施工管理的特点

水利工程施工有着投资大、周期长、结构复杂、涉及面广的特点。相应于其他建筑工程，水利工程承担蓄水，挡水、泄水的任务，多需水下作业，因而对建筑物的防渗、承压、抗冲、耐磨、抗冻、抗裂等性能有特殊的要求。并且水利工程对地基要求很高，在施工之前需对地质条件进行细致的勘测，施工时需采取专门的措施对不良地基进行处理。水利工程的运行、调度、维护与管理工作，是水利工程管理的主要组成部分。水利工程在运行时需采用专门的水利调度技术、测报系统、指挥调度通讯系统，针对不同时期，不同工作条件，发挥功能，产生效益。水利工程的维修养护项目多，内容复杂，具有经常性、全年性、持续性、机动性、难以量化、地区差异性大、投资分散的特点，同时，水利工程的施工与管理工作贯穿整个系

2 我国水利信息化的发展

水利信息化，是指充分利用当代信息技术，深度开发与使用水利资源信息，实现水利信息的采集、输送、存储、处理和服务的现代化，全面提高水利事业活动效率和效能的过程。随着洪涝灾害、干旱缺水、水环境污染等问题的日益突出，治水思路也从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变。在这一转变过程中，水利信息化具有重要的战略地位与作用。我国水利信息化工作于“七五”期间起步，最先仅仅是计算机技术的推广与应用，随后才逐步引入全方位的现代信息技术，至今已有20年的历史。

3 信息化技术在水利工程中的应用分析

3.1 地理信息系统技术的应用

地理信息系統（GIS）通常泛指用于获取、储存、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与这相关的信息的计算机系统。利用GIS 功能实现工程三维可视化显示及贯穿飞行模拟、位置或路线的优化、空间信息的叠加与分析，影响区范围的确定、开挖量及剖面分析、淹没分析、交互式的工程布置方案修改、施工现场布置以及物料储运优化管理。在水利行业，GIS技术得到广泛应用，并且发挥着重要作用。

（1）GIS技术在水利工程施工中的应用。在水利工程，特别是大型水利工程（如：跨流域调水工程）中，工程选址是一个人机交会、反复修改优化、集设计和决策于一体的过程，往往涉及范围广泛，内容复杂。借助GIS技术可以虚拟工程环境，应用三维动画技术，制作真实的三维可视化场景，对复杂工程的施工场地、料场、渣场、产内交通等进行有效整合，在计算机内虚构一个完整的工程布置，为设计施工人员提供形象直观的信息，推动水利工程施工可视化、信息化、智能化的发展。

（2）GIS技术在水利工程管理中的应用。水利工程传统的勘查资料管理方法以纸质档案为主，这种方法复杂繁琐，表达不够形象直观，易丢失。利用GIS技术可将水利工程的基本信息存于数据库中，同时提供可视化图形查询界面，丰富的表达方式，为水利工程的正常管理，汛期防洪调度提供依据。

3.2 网络技术的应用

利用网络技术在水利工程中建立的信息采集系统、自动控制系统、计算机网络系统、防汛抗旱通信系统、管理决策支持系统以及数字水利等是水利信息化的基础，提升了水利工程运行管理的软环境，是提高水利工程管理效益与减灾防灾最有效的办法。随着网络技术在水利上的应用，使得水利信息资源共享成为了可能。水利工程在多年的建设过程中积累了一定数量的信息资源，在水利工程的设计、施工与运行管理中发挥了重要的作用，可是这些信息资源大多分布在不同部门、单位，甚至个人手中，很难形成社会共享资源。通过网络技术的应用，促进了信息资源的交流、优化整合，提高了信息资源利用率与水利工作的管理水平。目前，我国网络技术在理论水平上与发达国家相差甚微，但是在网络技术的应用方面却很难落到实处。网络技术在水利工程应用中存在的问题如下：

（1）外部环境的影响。外部环境的影响包括工程设计的改动、无良好技术支持、资金问题等。工程设计的变更会使得网络计划不易制定与调整，施工单位很难将网络技术应用在水利工程的施工管理上。目前，市场用于网络计划编制的软件很多，但是适用软件少，通用性差。工程资金拖延也会在客观上阻碍网络技术在水利工程中的推广。

（2）施工单位自身素质不高的限制。一方面因为施工单位工作方式传统，对网络技术的推广应用力度不够。施工人员习惯传统的操作方式，拒绝接受网络技术。另一方面是施工单位缺少高素质管理人员，施工管理粗放。

3.3 全球卫星定位系统的应用

全球卫星定位系统（GPS）：利用GPS定位卫星在全球范围内进行实时定位和导航的系统。目前GPS在水利工程中的应用相当广泛。

GPS在水利工程施工中的应用

水利工程一般多建在偏远山区，在建设过程中要穿越的地形、地质特点尤为复杂。因此在施工之前的测量就显得尤为重要。通过GPS技术的应用，可显著提高施工测量的精度与效率。GPS在水利工程测量中的应用主要包括GPS的外业测量、GPS布网工作以及实时动态测量方法。在水利工程施工过程中，还可以通过GPS实时监控，提高施工质量。水布垭水电站在面板堆石坝填筑施工中就采用这样的系统来进行施工过程的实时监控，展现GPS高精度、全天候工作的特点，有效提高了施工质量。

GPS在水利工程管理中的应用

对坝体的变形监测是GPS在水利工程管理中最重要的贡献。在大坝的运行管理中需要对坝体的变形进行必要的监测。传统的大坝变形监测是利用全站仪进行的，但是这种方法需要通过人工观测来采集数据，效率低，难度大，应用受限制。GPS具有良好的精度，能降低劳动强度，可全天候工作的优点，将GPS技术应用到大坝的变形监测提高了测量精度，自动化程度高。1998年汛期，清江和长江频繁发生洪水，隔河岩大坝GPS监测系统对大坝拱冠、拱座等重要部位进行了严密监测。根据GPS监测结果，相关部门做出“承担风险，拦蓄错峰”的决策，减轻了长江荆江大堤的防汛压力。GPS还可以用于滑坡监测，准确反映出滑坡的形变情况。在三峡库区宝塔滑坡监测中，运用GPS的高程监测取得了良好的精度，监测点平面位置精度在1.4-4.5mm之间;高程精度在1.0mm以下。

4 结束语

GIS、网络信息技术、GPS在水利工程建设管理中的应用，为我国的水利事业发展注入了新的活力，降低了水利工程施工难度与风险，提高了水利工程维护管理的效率，改善了水利行业的技术水平，缩短了我国与发达国家在水利信息化方面的差距，有巨大发展潜力，但是，我国的水利信息化建设还处在起步阶段，建设单位在设计建设过程中使用信息化技术的意识不强，缺少高素质管理人员。因此，要在水利设计建设过程中更好的应用和发展信息技术，应加强标准化、规范化建设，并提高信息技术水平。

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项目基金：扬州大学大学生科技创新计划资助项目（X2015565）