以紫塔干渠为背景的引黄入冀补淀工程运行管理

李政栖

(河北省子牙河河务管理处，河北 衡水 053000)

1 概述

水资源是人类生存与发展的基础性资源，维持了生产与生活，但是受到地形、地势以及气候等因素的影响，水资源在我国的分布并不均匀，一般呈南多北少、夏多冬少的时空分布特点。面对这种情况，如何保证缺水地区的水资源供给成为国家一直关注的重点问题和难点问题之一[1]。为此，各种水利工程被建设起来，其中南水北调是最著名的一个，它把长江流域丰盈的水资源抽调一部分送到中国华北和西北地区，从而改变南涝北旱、北方地区水资源严重短缺局面。然而，随着人口数量的增多以及农业用地的不断开发，河南、河北两省等中部地区的缺水情况越加严重，仅靠南水北调已经不足以满足用水需求。针对这种情况，引黄入冀补淀工程开始建设，它是继南水北调工程之后实施的又一重大跨流域调水工程。该工程跨越黄河、海河两大流域，向河南、河北两省沿线受水区及白洋淀输水，缓解了白洋淀以及沿线缺水情况[2]。据统计，该工程建成后，每年大约能向河南省农业灌溉供水1.17亿m3，向河北省农业灌溉供水3.65亿m3，向白洋淀生态补水2.55亿m3。然而，在引黄入冀补淀工程建设过程中，还需要解决一大问题，即如何做好运行管理。这一问题直接关系着水资源调度进程，进而影响引黄入冀补淀工程运行的效率和质量。

在当前引黄入冀补淀工程运行管理中，主要以现代数字技术为依托进行管理，如BIM技术、三维技术、数字孪生技术等，但是这些技术只在面对引黄入冀补淀工程中既定问题有明显的效果，当水利工程运行管理中存在复杂、多变问题时，上述技术就无法有效地发挥其效用[3- 5]。针对上述问题，本文以紫塔干渠为背景，将网络计划技术应用其中，进行引黄入冀补淀工程运行管理，其工作原理如下：通过构建网络计划图表示工程工作与工期之间的相互关系，在此基础上，计算网络时间参数，确定关键线路，构建网络计划模型，并通过时差不断进行优化和调整，以求得任务期限与成本的优化方案。最后为测试本方法的有效性和可行性，以BIM技术、三维技术、数字孪生技术等为对比项，进行预定计划目标仿真测试分析。结果表明：与三种现代数字技术相比，利用网络计划技术对紫塔干渠工程进行运行管理，能够在更短的时间内和以更少的成本更好地完成预定计划目标，达到了本次研究的目的。

2 引黄入冀补淀工程运行管理研究

中国虽然疆域辽阔，但是水资源的空间分布并不均衡，导致很多地区仍处在缺水状态，影响了我国的全面发展，也不利于民生建设，所以有必要进行水资源调度，缓解部分地区的缺水问题[6]。

黄河是中华文明最主要的发源地，是中国的母亲河。黄河水量丰富，为沿岸各地提供了重要的水资源补给，但是对于不在沿岸的各地区，尤其是河南省、河北省等，仍然面临水资源短缺的问题[7]。为此，国家建设开发了引黄入冀补淀工程，统筹兼顾各方需求，最大限度发挥水资源的综合效益，引黄河水途经河南、河北两省6市22个县，最终达到白洋淀，对白洋淀进行生态补给。引黄入冀补淀工程全线总长482km，是中国国务院确定的全国172项重大节水供水水利工程项目之一，是河北省重大战略性调水工程。

在引黄入冀补淀工程建设中，各种干渠的修建是关键环节，它是黄河水资源输送的通道和媒介，因此有必要进行工程建设管理，提高引黄入冀补淀工程的工作效率。为此，本文以紫塔干渠为背景进行引黄入冀补淀工程运行管理。运行管理分为两部分：第一部分是利用网络计划技术进行引黄入冀补淀工程运行进度规划管理；第二部分以紫塔干渠工程为背景，进行工程运行管理实例分析，检验本方法的有效性和可行性[8]。

2.1 引黄入冀补淀工程运行进度规划管理

网络计划技术是指用于工程项目的计划与控制的一项管理技术，其原理是在网络图上加注工作时间参数等编制工程进度计划，简单地说就是首先把所要做的工作分成哪项工作先做，哪项工作后做，各占用多少时间，以及各项工作之间的相互关系等，并用网络图的形式表示出来；其次是通过简单的计算，找出哪些工作是关键的，哪些工作不是关键的，并在原来计划方案的基础上进行计划的优化；最后是组织计划的实施，并且根据变化了的情况，搜集有关资料，对计划进行及时调整、重新计算和优化，以保证计划执行过程中自始至终能够最合理地使用人力、物力，保证多快好省地完成任务[9]。其优点在于：①能充分反映工作之间的相互联系和相互制约关系；②提供的是动态的计划概念；③网络计划这种新形式能够和先进的电子计算机技术结合起来，从计划的编制、优化到执行过程中的调整和控制，都可借助计算机来进行，方便快捷。

目前，网络计划技术下主要有两种较为常用的方法：关键路径法和计划评审技术。在这里综合本文工程特点，采用关键路径法进行工程运行进度规划，基本流程如图1所示[10]。

图1 关键路径法的基本流程

(1)确定目标

明确研究的工程项目的具体情况并提出与工程进度相关的具体指标要求，如工期进度、成本费用。以上述为依据，寻求合理的管理方案。

(2)分解工程项目，列作业明细

一个完整的工程项目是由若干个作业环节组成的，为了后续方便绘制网络图，需要进行项目分解、作业分析，然后根据分析结果列出作业时间明细表，见表1[11]。

表1 作业时间明细表

在作业明细中，可以明确看出先行作业(紧前作业)、平行作业和后续作业(紧后作业)。

(3)绘制网络图

根据表1得到的作业时间明细表，绘制网络图，它反映了整个工程项目的分解和合成。目前对于网络图的绘制，主要有两种方法：顺推法和逆推法，前者更适用于建筑工程项目的网络图绘制，其思路是按照工程运行顺序从前到后绘制[12]。网络图类型有多种，在这里采用双代号网络图，它是一种用箭线表示活动，并在节点处将活动连接起来表示依赖关系的网络图，主要由工作、节点、线路三个元素组成，如图2所示。

图2 双代号网络图示意图

双代号网络图绘制流程如图3所示。

图3 双代号网络图的绘制流程

(4)计算网络时间参数

本文中时间参数反映了整个工程运行建设中人、事、物的运动状态，具体包括各项工作的作业时间、开工与完工时间、工作之间的衔接时间、完成任务的机动时间及工程范围和总工期等[13]。

(5)确定关键线路

关键线路影响整个工程的建设工期，在(4)的基础上，关键路径确定流程如图4所示。

图4 关键线路确定流程

(6)构建网络计划模型及实施

构建网络计划模型并实施，将实施结果与预期结果进行对比，优化网络计划模型，具体流程如图5所示。

图5 网络计划模型构建与优化流程

2.2 以紫塔干渠工程为背景的实例分析

紫塔干渠是引黄入冀补淀工程在沧州市献县段的一个主干引水渠道，其建设工程进度直接关系着整个调水工程是否能够按预期正式完工和实施。为此，本文以紫塔干渠工程为实例进行本文运行管理方法的测试，并以三种传统数字管理技术(BIM技术、三维技术、数字孪生技术)作为对比项，对整个过程所用时间和所耗费的成本进行对比分析。

(1)测试平台

本文采用一种项目管理分析系统作为依托，进行引黄入冀补淀工程中紫塔干渠建设运行规划管理，如图6所示。

图6 项目管理分析系统

(2)网络计划图

利用上述项目管理分析系统，按照1.1节进行网络计划图绘制，由于计划图较为复杂，所以本文仅提供一个较为简易的网络计划图，如图7所示。

图7 网络计划图

(3)运行管理结果

将上述问题利用Matlab编程求解(程序略)，最终结果见表2。

表2 工程运行管理结果

从表2中可以看出，本文利用网络计划技术进行引黄入冀补淀工程运行管理，得出最优时间为55d，最优费用为549.60万元；而在三种传统数字管理技术运行下，最优时间分别为：58d、60d、57d，最优费用分别为：563.92万、571.25万、600.50万元。由此可知，本文方法运行管理效果更好。

3 结语

综上所述，面对河南省、河北省水资源短缺的问题，引黄入冀补淀工程开始建设实施，用来帮助沿线农业灌溉、缓解白洋淀生态缺水问题。然而，在工程建设中，经常面临工期与成本的问题。为此，本文针对当前三种传统数字管理技术能力不足的问题，提出一种基于网络计划技术的引黄入冀补淀工程运行管理方法，并以紫塔干渠为背景进行实例分析测试。结果表明：与当前三种传统数字管理技术相比，在本文方法的运行下，预计整个工程所花费的时间和成本均更少，证明了本文方法的有效性和可行性。