左其華，趙一晗，王登婷，孫忠濱，孫天霆

（1.南京水利科學研究院，210024，南京；2.江蘇省水利工程規(guī)劃辦公室，210029，南京）

我國數(shù)字海堤工程建設(shè)設(shè)想

左其華1，趙一晗2，王登婷1，孫忠濱1，孫天霆1

（1.南京水利科學研究院，210024，南京；2.江蘇省水利工程規(guī)劃辦公室，210029，南京）

在沿海城市化進程加快、水利防洪減災現(xiàn)代化與信息化的新形勢下，進行數(shù)字海堤工程建設(shè)是必要的。本文認為數(shù)字海堤工程是包括海堤、護灘工程、擋潮閘和穿（跨）堤等工程在內(nèi)的一個整體，才能構(gòu)建沿海防洪減災體系。在此基礎(chǔ)上進一步探討了數(shù)字海堤工程編碼，提出與國家行政區(qū)劃編碼并行的參考編碼方法。最后對數(shù)字海堤的基本框架提出設(shè)計的總體思路。

數(shù)字海堤工程；范疇；編碼；總體設(shè)計

2011年中央1號文件《關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》強調(diào)指出：“‘十二五’期間抓緊建設(shè)一批流域防洪控制性水利樞紐工程，不斷提高調(diào)蓄洪水能力，加強城市防洪排澇工程建設(shè)，提高城市排澇標準。推進海堤建設(shè)和跨界河流整治。”海堤工程是沿海地區(qū)的重要水利基礎(chǔ)設(shè)施，是抵御風暴潮、浪災害的主要工程措施。我國是受西太平洋臺風影響頻繁的沿海國家，大量人口集中分布在沿海地區(qū)，抵御風暴潮災害、確保海堤安全的任務(wù)十分艱巨。特別是近年隨著全球氣候變化的加劇，影響我國臺風的頻率、強度及其造成的損失都呈不斷上升的趨勢。我國有18 000多km的海岸線，海堤建設(shè)歷史悠久，現(xiàn)存海堤數(shù)量龐大，運行狀況與國計民生密切相關(guān)。

水利部一直重視防潮防臺和海堤安全，關(guān)注海堤近海區(qū)域的資源開發(fā)、防洪、災害預防、環(huán)境生態(tài)等方面的問題。在沿海城市化進程加快、水利防洪減災現(xiàn)代化和信息化的新形勢下，清楚了解全國范圍海堤運行狀況，構(gòu)建沿海防洪減災決策體系，建設(shè)數(shù)字海堤是必要的。

一、海堤工程范疇

海堤工程是一個似乎明確但又不十分明確的概念。人們往往狹義地認為通常所見到的海堤就是海堤工程，但實際應(yīng)用中往往又不限于此，這是由于海堤工程實際上是一個整體。《水利工程代碼編制規(guī)范》（SL 213—2012）采用全國科學技術(shù)名詞審定委員會公布的 《海洋科技名詞》的解釋，對于海堤是這樣定義的：“用于擋潮防浪、保護堤岸或河口海濱的水工建筑物”，這是從廣義角度出發(fā)的?！逗５坦こ淘O(shè)計規(guī)范》（SL 435—2008）的定義則是“防御風暴潮水和波浪對防護區(qū)的危害而修筑的堤防工程”。這可被理解為廣義，也可被理解為狹義的，或者與其說對“海堤”一詞是可以有狹義的解讀，不如說更多的是可以從廣義上解讀，如在條文中，分別對海堤工程上的閘、涵、泵站等建筑物和其他構(gòu)筑物的設(shè)計防潮標準和設(shè)計等級進行了規(guī)定，還專門對岸灘防護設(shè)計制定了相關(guān)章節(jié)。

從擋潮防浪等功能來看，狹義的“海堤”概念顯然不能包括其全部。在沖刷性海岸，“保堤必先保灘”已成為共識，很多保灘工程與筑堤工程都是同時進行的，二者很難分開。如果擋潮閘、沿堤的穿（跨）堤構(gòu)建物失去功能，那么沿海擋潮防浪功能也同樣得不到保證。顯然，傳統(tǒng)的海堤工程與一些相關(guān)或附屬工程是密不可分的。

綜上，作為沿海城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪減災決策的重要手段，數(shù)字海堤工程應(yīng)包括傳統(tǒng)的海堤、堤前保灘工程、擋潮閘、穿（跨）堤及堤后防護等工程，從而形成一個完整的防護體系。

二、數(shù)字海堤工程編碼

水利工程代碼共分成18類，即河流、水庫、水文測站、堤防、海堤、蓄滯（行）洪區(qū)、湖泊、圩垸、機電排灌站、水閘、河道斷面、跨河工程、治河工程、穿堤建筑物、灌區(qū)、水力發(fā)電工程、水土保持工程及其他。編碼形式一般為：工程所屬類別+工程所在區(qū)域+編號+具體工程類別（見表1）。其中“河道穿堤工程”和“海堤穿堤工程”是由“穿堤建筑物”類中分離開得到的。水利工程類中湖泊（BSSCNNN，B為流域，SS為省，C為湖泊水化性質(zhì)，NNN為湖泊面積編號）和水文測站編碼較為特殊，本文不作討論。

表1 水利工程編碼基本形式

由表1可知，工程所屬類別一般以一個字母表示。A為河流，B為水庫，D為堤防等。

工程所在區(qū)域編碼共分為兩大類，即河流體系和國家行政區(qū)劃體系。河流體系用BTFFSS表示，行政區(qū)域用PPRRCC表示。其中，PP表示省（直轄市、自治區(qū)），RR表示地級市，CC表示縣 （區(qū)）。工程編號一般以NNN或NN表示。具體工程類別可以指某一實際工程的規(guī)?；虻燃墸ù笾行。?、結(jié)構(gòu)形式（如斜坡或直立等）、結(jié)構(gòu)功能類型等。浙江省還結(jié)合本地區(qū)的實際情況對海堤結(jié)構(gòu)形式進行了補充。

從以上規(guī)定中可以清晰地知道各類水利工程設(shè)施的編號。然而，在實施和應(yīng)用中以上方法會遇到一些不便。這主要有：一是海堤工程分解成數(shù)塊，數(shù)字海堤專家系統(tǒng)的調(diào)用復雜。護灘工程歸類在治河工程中，如護岸、護灘、丁壩等；擋潮閘工程歸類在大中型水閘中，有些擋潮閘工程還與船閘等通航設(shè)施有關(guān)，又需另行處理。海堤的穿（跨）堤工程歸類在穿（跨）堤工程中。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是大量的，數(shù)字水利的本旨是利用信息化手段建立防災減災的決策體系，數(shù)據(jù)的靈活調(diào)用是其基本手段。二是工程所在位置有兩種不同的描述。撇開流域和國家行政區(qū)劃兩種不同描述體系不談，僅以國家行政區(qū)劃為例，將我國沿海遼寧、河北、天津、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南等11個?。ㄖ陛犑校ㄏ愀邸拈T、臺灣除外），各地域最北端的市、縣列在表2。表中將我國沿海省 （直轄市）從北向南依次排列，得到不同的序號。PP、RR、CC為國家標準規(guī)定的行政省、市、縣編碼。由表可以看出，國家行政區(qū)劃編碼是以城市為中心劃分的，沿海各區(qū)域的編碼是不連續(xù)的，數(shù)據(jù)管理人員由于不易使用代碼直接查詢數(shù)據(jù)，可能導致調(diào)用不便或時間延宕。最后一列的輔助或參考編碼是各省、市、縣編號，由北向南依序確定。可見按此規(guī)律，一般人員，尤其是水利海堤工程管理人員，可較直接地得到所屬地區(qū)的海堤編號。

編號宜留有足夠補號空間。海堤工程是一個不斷維修和增減的工程，尤其是現(xiàn)在沿海開發(fā)，海堤持續(xù)向外海推進，一線海堤甚至并不隸屬于水利管理部門，還有除主海堤外，有些地區(qū)還存在二海堤甚至三海堤。這些都需要有足夠的補碼空間，僅以NN（N）編號尚難保證數(shù)據(jù)庫的維護。

綜上，如果將海堤及其相關(guān)工程結(jié)合成一個整體，將提高數(shù)字海堤決策的有效性。數(shù)字海堤應(yīng)遵守國家行政區(qū)劃代碼和行業(yè)工程代碼的規(guī)定，但在數(shù)據(jù)庫技術(shù)較為成熟的今天，使用平列的數(shù)組進行代碼記憶和識別也是容易做到的，這樣既可達到方便技術(shù)人員使用，又可與國家行業(yè)編碼相兼容。至于增加補碼空間，則需將行業(yè)工程編碼略加擴大即可，如將NN（N）后補成 NN（N）MM（M），其中M為補碼用。

表2 海堤工程位置編碼表示比較

圖1 數(shù)字海堤工程總體框架

三、數(shù)字海堤工程總體框架

數(shù)字海堤工程總體目標是建立一個可為防洪減災決策服務(wù)的專家系統(tǒng)，其總體框架可如圖1所示。

該總體框架共分為四個層次。第一層次為基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，這包括基礎(chǔ)自然條件和海堤工程結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)自然條件信息包括氣象、潮汐、水流、波浪、泥沙、海岸演變、海域地形、工程地質(zhì)、海冰、地震、社會經(jīng)濟等。海堤工程結(jié)構(gòu)信息包括保灘工程、海岸防護工程、海堤、擋潮閘、穿（跨）堤工程等。第二層次是動力模型部分，這可以包括潮流、風暴潮、臺風浪、地震等模型，由該模型部分得到作用在海堤工程結(jié)構(gòu)上的作用力，為第三層次（評價模型）的海堤工程可靠性計算提供應(yīng)用。第四層次為決策模型，是對工程可靠性進行核（試）驗后，提出防災、減災、災情評估及災后重建咨詢方案的專家系統(tǒng)。顯然這一系統(tǒng)工程是龐大的，需要全行業(yè)合作和長期的建造與不斷維護。

四、結(jié) 論

本文從工程應(yīng)用角度出發(fā)，討論了數(shù)字海堤工程建設(shè)的相關(guān)問題，得到如下幾點結(jié)論：

一是隨著我國沿海城市化建設(shè)的發(fā)展，建立以數(shù)字海堤工程為手段的現(xiàn)代沿海防洪減災體系是必要的。二是數(shù)字海堤工程應(yīng)包括海堤結(jié)構(gòu)、護灘工程、擋潮閘和穿（跨）堤等，形成一個完整的可為沿海地區(qū)擋潮抗浪防洪減災決策服務(wù)的體系。三是數(shù)字海堤工程編碼在滿足國家行政區(qū)劃編碼和水利工程編碼要求的同時，可并行考慮使用沿我國海岸線由北向南的參考（輔助）編碼方法，使得數(shù)字系統(tǒng)既與國家相應(yīng)體系協(xié)調(diào)，又使日常應(yīng)用更為便捷有效。而且，編碼尚應(yīng)留有一定的補碼空間。四是數(shù)字海堤工程系統(tǒng)應(yīng)包括四個層次的子系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫、動力模型、評價模型、決策模型等，數(shù)據(jù)的積累和更新將是其關(guān)鍵。

[1]中華人民共和國水利部．水利工程編碼規(guī)范（SL 213—2012）[S]．北京：中國水利水電出版社，2012．

[2]全國科學技術(shù)名詞審定委員會．海洋科技名詞[M]．北京：科學出版社，2007．

[3]中華人民共和國水利部．海堤工程設(shè)計規(guī)范（SL 435—2008）[S]．北京：中國水利水電出版社，2008．

[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局．中華人民共和國行政區(qū)域代碼（GB/T 2660—2002）[S]．

[5]浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局．浙江省海堤名稱代碼（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．

責任編輯 軒 瑋

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

左其華，教授級高級工程師，博士生導師。

水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費（項目號：201401004）；江蘇省水利科技項目（項目號：2012001-8）；國家自然科學基金（項目號：51579156）。