我国数字海堤工程建设设想

左其华，赵一晗，王登婷，孙忠滨，孙天霆

（1.南京水利科学研究院，210024，南京；2.江苏省水利工程规划办公室，210029，南京）

我国数字海堤工程建设设想

左其华1，赵一晗2，王登婷1，孙忠滨1，孙天霆1

（1.南京水利科学研究院，210024，南京；2.江苏省水利工程规划办公室，210029，南京）

在沿海城市化进程加快、水利防洪减灾现代化与信息化的新形势下，进行数字海堤工程建设是必要的。本文认为数字海堤工程是包括海堤、护滩工程、挡潮闸和穿（跨）堤等工程在内的一个整体，才能构建沿海防洪减灾体系。在此基础上进一步探讨了数字海堤工程编码，提出与国家行政区划编码并行的参考编码方法。最后对数字海堤的基本框架提出设计的总体思路。

数字海堤工程；范畴；编码；总体设计

2011年中央1号文件《关于加快水利改革发展的决定》强调指出：“‘十二五’期间抓紧建设一批流域防洪控制性水利枢纽工程，不断提高调蓄洪水能力，加强城市防洪排涝工程建设，提高城市排涝标准。推进海堤建设和跨界河流整治。”海堤工程是沿海地区的重要水利基础设施，是抵御风暴潮、浪灾害的主要工程措施。我国是受西太平洋台风影响频繁的沿海国家，大量人口集中分布在沿海地区，抵御风暴潮灾害、确保海堤安全的任务十分艰巨。特别是近年随着全球气候变化的加剧，影响我国台风的频率、强度及其造成的损失都呈不断上升的趋势。我国有18 000多km的海岸线，海堤建设历史悠久，现存海堤数量庞大，运行状况与国计民生密切相关。

水利部一直重视防潮防台和海堤安全，关注海堤近海区域的资源开发、防洪、灾害预防、环境生态等方面的问题。在沿海城市化进程加快、水利防洪减灾现代化和信息化的新形势下，清楚了解全国范围海堤运行状况，构建沿海防洪减灾决策体系，建设数字海堤是必要的。

一、海堤工程范畴

海堤工程是一个似乎明确但又不十分明确的概念。人们往往狭义地认为通常所见到的海堤就是海堤工程，但实际应用中往往又不限于此，这是由于海堤工程实际上是一个整体。《水利工程代码编制规范》（SL 213—2012）采用全国科学技术名词审定委员会公布的 《海洋科技名词》的解释，对于海堤是这样定义的：“用于挡潮防浪、保护堤岸或河口海滨的水工建筑物”，这是从广义角度出发的。《海堤工程设计规范》（SL 435—2008）的定义则是“防御风暴潮水和波浪对防护区的危害而修筑的堤防工程”。这可被理解为广义，也可被理解为狭义的，或者与其说对“海堤”一词是可以有狭义的解读，不如说更多的是可以从广义上解读，如在条文中，分别对海堤工程上的闸、涵、泵站等建筑物和其他构筑物的设计防潮标准和设计等级进行了规定，还专门对岸滩防护设计制定了相关章节。

从挡潮防浪等功能来看，狭义的“海堤”概念显然不能包括其全部。在冲刷性海岸，“保堤必先保滩”已成为共识，很多保滩工程与筑堤工程都是同时进行的，二者很难分开。如果挡潮闸、沿堤的穿（跨）堤构建物失去功能，那么沿海挡潮防浪功能也同样得不到保证。显然，传统的海堤工程与一些相关或附属工程是密不可分的。

综上，作为沿海城市乡镇防洪减灾决策的重要手段，数字海堤工程应包括传统的海堤、堤前保滩工程、挡潮闸、穿（跨）堤及堤后防护等工程，从而形成一个完整的防护体系。

二、数字海堤工程编码

水利工程代码共分成18类，即河流、水库、水文测站、堤防、海堤、蓄滞（行）洪区、湖泊、圩垸、机电排灌站、水闸、河道断面、跨河工程、治河工程、穿堤建筑物、灌区、水力发电工程、水土保持工程及其他。编码形式一般为：工程所属类别+工程所在区域+编号+具体工程类别（见表1）。其中“河道穿堤工程”和“海堤穿堤工程”是由“穿堤建筑物”类中分离开得到的。水利工程类中湖泊（BSSCNNN，B为流域，SS为省，C为湖泊水化性质，NNN为湖泊面积编号）和水文测站编码较为特殊，本文不作讨论。

表1 水利工程编码基本形式

由表1可知，工程所属类别一般以一个字母表示。A为河流，B为水库，D为堤防等。

工程所在区域编码共分为两大类，即河流体系和国家行政区划体系。河流体系用BTFFSS表示，行政区域用PPRRCC表示。其中，PP表示省（直辖市、自治区），RR表示地级市，CC表示县 （区）。工程编号一般以NNN或NN表示。具体工程类别可以指某一实际工程的规模或等级（大中小）、结构形式（如斜坡或直立等）、结构功能类型等。浙江省还结合本地区的实际情况对海堤结构形式进行了补充。

从以上规定中可以清晰地知道各类水利工程设施的编号。然而，在实施和应用中以上方法会遇到一些不便。这主要有：一是海堤工程分解成数块，数字海堤专家系统的调用复杂。护滩工程归类在治河工程中，如护岸、护滩、丁坝等；挡潮闸工程归类在大中型水闸中，有些挡潮闸工程还与船闸等通航设施有关，又需另行处理。海堤的穿（跨）堤工程归类在穿（跨）堤工程中。数据库的数据是大量的，数字水利的本旨是利用信息化手段建立防灾减灾的决策体系，数据的灵活调用是其基本手段。二是工程所在位置有两种不同的描述。撇开流域和国家行政区划两种不同描述体系不谈，仅以国家行政区划为例，将我国沿海辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等11个省（直辖市）（香港、澳门、台湾除外），各地域最北端的市、县列在表2。表中将我国沿海省 （直辖市）从北向南依次排列，得到不同的序号。PP、RR、CC为国家标准规定的行政省、市、县编码。由表可以看出，国家行政区划编码是以城市为中心划分的，沿海各区域的编码是不连续的，数据管理人员由于不易使用代码直接查询数据，可能导致调用不便或时间延宕。最后一列的辅助或参考编码是各省、市、县编号，由北向南依序确定。可见按此规律，一般人员，尤其是水利海堤工程管理人员，可较直接地得到所属地区的海堤编号。

编号宜留有足够补号空间。海堤工程是一个不断维修和增减的工程，尤其是现在沿海开发，海堤持续向外海推进，一线海堤甚至并不隶属于水利管理部门，还有除主海堤外，有些地区还存在二海堤甚至三海堤。这些都需要有足够的补码空间，仅以NN（N）编号尚难保证数据库的维护。

综上，如果将海堤及其相关工程结合成一个整体，将提高数字海堤决策的有效性。数字海堤应遵守国家行政区划代码和行业工程代码的规定，但在数据库技术较为成熟的今天，使用平列的数组进行代码记忆和识别也是容易做到的，这样既可达到方便技术人员使用，又可与国家行业编码相兼容。至于增加补码空间，则需将行业工程编码略加扩大即可，如将NN（N）后补成 NN（N）MM（M），其中M为补码用。

表2 海堤工程位置编码表示比较

图1 数字海堤工程总体框架

三、数字海堤工程总体框架

数字海堤工程总体目标是建立一个可为防洪减灾决策服务的专家系统，其总体框架可如图1所示。

该总体框架共分为四个层次。第一层次为基础信息数据库，这包括基础自然条件和海堤工程结构。基础自然条件信息包括气象、潮汐、水流、波浪、泥沙、海岸演变、海域地形、工程地质、海冰、地震、社会经济等。海堤工程结构信息包括保滩工程、海岸防护工程、海堤、挡潮闸、穿（跨）堤工程等。第二层次是动力模型部分，这可以包括潮流、风暴潮、台风浪、地震等模型，由该模型部分得到作用在海堤工程结构上的作用力，为第三层次（评价模型）的海堤工程可靠性计算提供应用。第四层次为决策模型，是对工程可靠性进行核（试）验后，提出防灾、减灾、灾情评估及灾后重建咨询方案的专家系统。显然这一系统工程是庞大的，需要全行业合作和长期的建造与不断维护。

四、结 论

本文从工程应用角度出发，讨论了数字海堤工程建设的相关问题，得到如下几点结论：

一是随着我国沿海城市化建设的发展，建立以数字海堤工程为手段的现代沿海防洪减灾体系是必要的。二是数字海堤工程应包括海堤结构、护滩工程、挡潮闸和穿（跨）堤等，形成一个完整的可为沿海地区挡潮抗浪防洪减灾决策服务的体系。三是数字海堤工程编码在满足国家行政区划编码和水利工程编码要求的同时，可并行考虑使用沿我国海岸线由北向南的参考（辅助）编码方法，使得数字系统既与国家相应体系协调，又使日常应用更为便捷有效。而且，编码尚应留有一定的补码空间。四是数字海堤工程系统应包括四个层次的子系统，即数据库、动力模型、评价模型、决策模型等，数据的积累和更新将是其关键。

[1]中华人民共和国水利部．水利工程编码规范（SL 213—2012）[S]．北京：中国水利水电出版社，2012．

[2]全国科学技术名词审定委员会．海洋科技名词[M]．北京：科学出版社，2007．

[3]中华人民共和国水利部．海堤工程设计规范（SL 435—2008）[S]．北京：中国水利水电出版社，2008．

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．中华人民共和国行政区域代码（GB/T 2660—2002）[S]．

[5]浙江省质量技术监督局．浙江省海堤名称代码（DB33/T 584—2005）[S]．

[6]Zuo Qihua，Zhou Zhengping，et al．Preliminary design of decision support system for Chinese Seadike safety management[C]．Proc.of ICCE 2012, Spain．

责任编辑 轩 玮

Imagination of digital seawall engineering construction in China

//Zuo Qihua,Zhao Yihan,Wang Dengting,Sun Zhongbin,Sun Tianting

Under the new situation of coastal urbanization acceleration,modernization and informationization of flood prevention and disaster mitigation in water conservancy,it is necessary to construct the digital seawall project.The paper considers that digital seawall project is an integral whole consisting of seawall,shoal protection works,tide gate and crossing (spanning)-dyke project to forming the coastal flood prevention and disaster mitigation system.Based on this,the paper further probes into the digital seawall engineering code,puts forward the coding method paralleling to the national administrative division code for reference.Finally,the overall design thinking of basic framework of digital seawall has been put forward.

digital seawall engineering;category;code;overall design

TV212.1

B

1000-1123（2016）05-0028-03

2016-01-06

左其华，教授级高级工程师，博士生导师。

水利部公益性行业科研专项经费（项目号：201401004）；江苏省水利科技项目（项目号：2012001-8）；国家自然科学基金（项目号：51579156）。