闽侯县水利工程信息化管理设计优化研究

陈宣清

（闽侯县水利局，福建 闽侯 350100）

水利工程一直是闽侯县水利建设和人民关注的重点，是防洪抗旱、水资源调配的重要手段。而信息化技术的应用对于提高水利工程管理质量和运用效益具有促进作用，可以帮助水利工程更好地提高管理的精细化、调动水资源[1-5]。因此，在水利工程管理中需要不断重视对信息化技术的应用，了解行业发展[6-7]，并充分利用物联网传感和影像传输技术，采用信息化管理和数据分析手段。然而，当前闽侯县信息化管理仍然存在不足，全县水库、水闸等普遍缺乏工况安全监测，基本依赖日常的人工巡检和每隔6 年～10 年的工程鉴定，难以及时发现渗流、位移沉降等可能引发安全问题的突发隐患，无法确保水利工程的安全可靠和效益发挥。此外系统的中小流域基础数据缺乏，数据分析能力不够，工程调度模型缺乏，无法应对日渐精细化的防洪调度和水资源配置要求。本文针对闽侯县水利工程信息化管理建设的不足，开发设计了一套新型水雨情自动监测系统、图像监测及视频监控系统以及跨平台应用系统，一定程度地提高了水利工程的运行调度效率，并成功运用于台风“卢碧”的灾害防治工程当中，有效避免了人员伤亡。

1 工程概况

闽侯县位于福建省东部，闽江下游。境内地貌类型多样，地形变化复杂，山地高低悬殊，断层地貌普遍而显著。全县水系发达，水网密布，主要溪流有16 条，总长307.5 km，流域面积1712.8 km2。辖区内现有35 座水库，包括3 座中型、10 座小（一）型、22 座小（二）型，总库容10587.99 万m3，小山塘112 座，总库容508.17 万m3。主要堤防20 条，总长度80.532 km。另有主要的排涝站9 座、水闸29 座[8-9]。闽侯县水利工程管理信息化的建设是自2009 年以来不断通过非工程措施补充完善和运维保障获得的成果，包括了水雨情自动监测系统、图像监测及视频监控系统和跨平台应用系统。通过行之有效的日常运维，信息化平台为闽侯县的水利工程运行管理、防汛调度提供了极大的帮助，为会商决策提供了直观的信息支持。在2021 年汛期期间就发出了290 条短信预警，通过及时调度水利工程预降水位，有效降低了台风卢碧等强降雨影响。

2 新型信息化系统构建

2.1 水雨情自动监测系统

闽侯县在县域内已建设了57 个水雨情自动监测站点，其中部署于水利工程的有39 个测站，加上共享整合的34 个水雨情测站，已实现所有水库坝上和重点排涝站水闸上下游的全覆盖，所有监测数据均按国家高程进行了标准化统一，按照每5 min的水情自动采集频率，为水利工程运行管理和调度配置提供了及时和重要的信息。

2.2 图像监测及视频监控系统

闽侯县水库多分布在河流上游偏远地区，接电不便、光缆难及，因此根据水利工程调度管理需要，采用“水库一数一图”“河道动态视频”的建设思路，已建设了40 个图像监测站点、49 个视频监控站点，覆盖了绝大部分的水库和重点排涝站水闸工程，一方面每15 min～20 min可在县级指挥中心获取水库的现场照片与水情数据形成比对，保证监测数据的准确性，另一方面对可能暴涨暴落的溪流河道进行实时动态监视，第一时间确保工程调度和人员转移的及时性。

2.3 跨平台应用系统

为了充分利用已建的山洪灾害监测预警平台等，闽侯县通过复用原有的功能模块逐步构建了一套跨PC端和移动端的水利工程信息化管理应用体系。图1 详细介绍了信息化管理应用体系的构建策略。

图1 信息化管理应用体系的构建策略

在PC端上，主要结合山洪灾害监测预警平台和图像视频平台的功能实现了对水利工程的水雨情监测信息、基础信息、责任人等查询和管理，能够结合水利工程的防洪指标、汛限指标第一时间发出短信预警通知，方便县乡二级的领导和工作人员及时响应、做好应对方案。同时通过管理员权限每年都有更新水利工程基础信息、防洪指标、责任人、预警规则等信息，以保证平台的可用性，见图2。

图2 PC端多功能监测及信息处理系统

在移动端上，结合闽侯防汛APP的功能实现了对水利工程的实时信息和基础信息在手机上的随时随地查询，即便不在办公室，也能够及时查询确认信息。移动端的信息管理也能够通过PC端进行基础信息、库容曲线、预警指标等更新，见图3。

图3 移动端多功能监测及信息处理系统

2.4 信息化系统的日常运维

为了有效确保信息化对水利工程管理的可用性，主要采取以下三种措施：（1）每年采购备品备件，并委托第三方专业单位对监测站、监控点以及中心软硬件进行全面保障，实行汛前巡检、日常维护、重大天气驻点的方式，确保系统的正常运行；（2）每年根据工程鉴定和调度运用方案，定期更新系统的基础工程数据，包括各类水利工程的基本情况表、防洪指标表、汛限水位表、库容曲线表等，以确保监测数据的各项指标与实际保持一致性；（3）不定期根据水利工程责任人变动情况，第一时间更新各站关联的预警联系人，确保预警短信能及时传达到水利工程相关人员。

2.5 信息化系统的建设效益分析

一方面通过水雨情、图像视频、平台应用等一系列信息化系统的建设，县级指挥中心可以及时了解水利工程情况，减少了对工程巡查员的依赖，改善了闽侯县原有的水利工程管理机制。同时，跨平台的系统也大大减轻了各级防汛责任人和值班人员的工作负担，增强了他们的风险防范意识。另一方面闽侯县充分运用水利工程管理信息化系统的资源，在度汛期对不同情况的水利工程发布针对性的调度令，并依照气象水文的形势变化，实时调整决策，最大程度地发挥着工程拦蓄、调节等作用，一定程度上减轻了近两年突出的水资源匮乏问题。

3 闽侯县信息化建设应用实例分析

2021年8月5日，9号台风“卢碧”登陆广东汕头，根据气象预测，此次台风移速慢、影响时间长，福建地区强降雨将持续三天。5日11时～13时，闽侯普降暴雨，上街区域多个测站2 小时雨量均达到60 mm，溪源宫水位由12.10 m暴涨至12.801 m。上街沿闽江属于感潮区，闽侯县根据侯官、厚庭等水闸水雨测站实测的内、外江水位差，保持水闸全天闸门全开泄洪，同时榕桥节制闸保持开闸，将中上游洪水及时蓄滞至旗山湖，另外通过可溪桥、五七场、溪源宫的图像视频站点及时疏散了岸边群众、树立警示牌。通过监测进行有效的工程调度，5 日20 时高潮位前侯官水闸上游降至2.1 m、榕桥节制闸降至4.1 m。

8 月6 日台风“卢碧”自漳州缓慢移动到莆田沿海，闽侯全天持续降雨，经过监测上街区域所有测站24 小时雨量均超过160 mm，最高达191 mm，6 日16 时溪源宫、榕桥节制闸分别达到洪峰水位14.061 m、6.28 m，多个路段、小区内涝。为此，闽侯县根据监测水位及时启、闭外江水闸的闸门，并开启水泵排涝，同时在9 时～11时、20 时～22 时根据外江水位情况适时关闭榕桥节制闸，将上游洪水经由邱阳河排入闽江，至7 日6 时，溪源宫、榕桥节制闸水位均已降至12.481 m、3.4 m，配合市政积水排涝，8 日已基本恢复正常生产工作。在此次台风“卢碧”暴雨期间，闽侯县通过信息化手段开展水利工程的联排联调，进行防洪排涝，有效地降低了台风带来的强降雨灾害影响，避免了人员的伤亡。

4 闽侯县信息化建设优化分析

4.1 补充监测监控站点建设

闽侯县的水利工程信息化已有较为坚实的基础，但还需进行进一步优化分析。可以考虑在近年来开展水利工程安全鉴定和加强隐患排查的基础上，逐步应用渗流渗压、位移沉降等监测仪器，以第一时间掌握水利工程安全状况。此外还需进一步补充监测监控站点，全面覆盖全县的重点水利工程；集成现有的信息化成果，整合为专门的水利工程管理平台；全面加强水库、排涝站、水闸、堤防等水利工程的动态监管，为工程的运行管理和除险加固提供参考。

4.2 加强工程隐患排查和巡视检查的信息化监管

依照现有的工程隐患排查和巡视检查制度，通过在线定位和登记上报完成对巡查过程的全流程闭环管理，结合绩效考评和奖惩机制，实现对工程日常安全生产自上而下的有效监管。

4.3 围绕上街地区开展联排联调体系试点建设

上街毗邻市区，城镇化程度较高，已形成了“一堤一库一湖、三河三站五闸”的防洪排涝格局，工程间紧密关联，可以以此为试点，应用物联网、空间分析、大数据等信息化技术，开展联排联调体系建设，为闽侯其他中小流域工程调度提供思路。一方面防洪问题需要通过气象水文预报做好水位预降和应对方案，另一方面闽侯的抗旱问题也日渐突出，如何有策略地对水利工程进行生态调度、对水资源进行合理调配，既是符合闽侯经济社会发展的需求，也是满足生态环境保障的需要。在未来几年，应考虑以各个中小流域为对象，结合预警预报手段，建立起水利工程联合调度体系，在防洪防涝的前提下，也能发挥水资源水生态保护的作用。

5 结论

通过信息化技术为水利工程的运行调度管理提供可靠的帮助和支持，既符合社会发展的整体趋势，也能最大程度地发挥工程的实际效用。本文针对闽侯县水利工程信息化管理建设的不足，开发设计了一套新型信息化防灾系统，能够允许防灾人员在PC端和移动端实时对水雨情实时数据、灾害监测点图像数据进行监控分析，并对险情做出及时预报，一定程度地提高了水利工程的运行调度效率。最后，还针对性对从扩大监测面、加强预报和调度分析和逐步解决信息系统的精细化程度的角度提出了优化设计方案，能为其他省市的水利工程信息化管理建设提供参考。