王 揚，張 珂

（1.山東科技大學山東省土木工程防災減災重點實驗室，山東 青島 266590；2.淄博市萌山水庫管理中心，山東 淄博 255318）

萌山水庫作為淄博市五大水庫之一，保護著下游共5.3萬hm2耕地、100萬人口的防洪安全。萌山水庫信息化初步涵蓋了安全管理、安全監(jiān)測、預報分析、工程管理等水庫管理的各領域，逐步建成了水庫水情測報系統(tǒng)、水庫滲流監(jiān)測系統(tǒng)、洪水自動預報系統(tǒng)、地表水自動檢測系統(tǒng)、溢洪閘門自動化控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，在大壩安全管理工作中已初具成效。

通過現(xiàn)場實地調(diào)研勘察，結合萌山水庫的安全管理情況及信息化系統(tǒng)的建設使用情況來看，萌山水庫在信息化系統(tǒng)建設初期仍存在許多問題。因此，進一步提升水庫大壩信息化技術手段，幫助相關水利部門盡可能全面地掌握大壩的變位、滲流、環(huán)境變量等情況，實時監(jiān)測雨水情信息、遠程控制閘門開關、視頻監(jiān)控現(xiàn)場情況、安全監(jiān)測預警，同時也為防汛指揮調(diào)度、水庫除險加固方案的制定、水庫安全鑒定提供數(shù)據(jù)支撐，滿足水庫對管理現(xiàn)代化的需求。

1 存在的問題

1.1 對大壩安全管理重視不足

萌山水庫多年來未出現(xiàn)安全事故，管理人員思想產(chǎn)生松懈，對滲流、變位、揚壓力等影響水庫大壩安全的因素和參數(shù)不了解，對大壩、溢洪閘、放水洞等關鍵部位巡查力度不大，對重點部位和一般部位沒有著重加以區(qū)分。

1.2 缺乏經(jīng)費，信息化建設進度緩慢

作為全國重點中型水庫，萌山水庫已正常運行50余年。在發(fā)展過程中，由于收入來源有限、缺乏充足的經(jīng)費保障，導致日常樞紐工程及配套機電設備的維修養(yǎng)護工作受到嚴重影響，缺乏了相應配套設備的更新?lián)Q代，以及信息化系統(tǒng)建設的有序推進，制約了社會效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)效益的正常發(fā)揮。

自2015年立項實施萌山水庫信息化系統(tǒng)建設以來，項目整體推進較為緩慢，水庫安全監(jiān)測設施仍有缺項。同時，在資金有限的情況下，沒有認真分析研究諸多因素對水庫大壩安全影響的重要程度。滲流監(jiān)測、揚壓力監(jiān)測、變位監(jiān)測等重要信息化系統(tǒng)仍不完善；大壩沉陷位移關鍵數(shù)據(jù)主要依靠人工觀測，觀測精度和實時性都不能滿足觀測需要，使得水庫大壩安全存在隱患。特別是在2019年第9號臺風“利奇馬”過境時，面對極端惡劣天氣，萌山水庫信息化系統(tǒng)應用效果不明顯，仍是過多地依賴人工進行實時分析調(diào)度，為水庫大壩實時進行安全管理帶來不便。

1.3 信息化建設沒有達到預期效果

萌山水庫已陸續(xù)建成的信息化系統(tǒng)屬于大壩安全管理信息化建設最基本的系統(tǒng)，相關的監(jiān)測設施覆蓋面不廣，缺乏行之有效的數(shù)據(jù)深度分析功能，不能夠更好地適應具有較高業(yè)務需求的信息化系統(tǒng)建設要求。水庫滲流監(jiān)測系統(tǒng)功能比較單一，僅具備數(shù)據(jù)采集、浸潤曲線繪制、報表展示等功能，缺少必要的數(shù)據(jù)分析、資料整編等功能，軟件基于C/S架構開發(fā)，應用不便捷。同時，部分測壓管存在淤積堵塞問題，在一定程度上影響了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。

1.4 數(shù)據(jù)共享存在困難，信息交流不通暢

萌山水庫已建成的各信息化系統(tǒng)之間相對獨立，各類信息采集的基礎設施、數(shù)據(jù)傳輸設施、數(shù)據(jù)存儲設備、信息共享機制不配套，數(shù)據(jù)無法做到共享兼容，沒有達到有效整合，導致信息化系統(tǒng)名不副實。

1.5 缺少綜合信息管理平臺

在日常管理中，所需的信息查詢、工程監(jiān)控、洪水預報及調(diào)度決策、日常辦公等各類業(yè)務信息分布零散且均停留在人工處理階段，智慧型決策應用基礎薄弱，缺少全局統(tǒng)籌管理的高效智慧型應用體系。需要建立一個綜合、高效、統(tǒng)一的查詢、發(fā)布、可視化展示的服務平臺，以提高水庫綜合信息科學性規(guī)范化管理能力。

2 智慧水庫綜合平臺建設

2.1 大壩安全自動監(jiān)測信息管理系統(tǒng)

構建萌山智慧水庫綜合平臺，對水文監(jiān)測、大壩變位監(jiān)測、大壩滲流監(jiān)測、出入庫洪水量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、閘門控制、放水洞水量監(jiān)測、安全預警、數(shù)據(jù)在線分析及資料整編等功能的全要素數(shù)據(jù)實現(xiàn)綜合共享，預留環(huán)境變量、應力監(jiān)測等數(shù)據(jù)接口，進一步提高水庫安全運行現(xiàn)代化、信息化水平。

2.2 大壩表面和溢洪閘變位監(jiān)測系統(tǒng)

包括對大壩壩面和溢洪閘中墩的垂直位移和水平位移監(jiān)測，部署GNSS位移觀測設備及13處位移監(jiān)測點，利用北斗/GPS衛(wèi)星系統(tǒng)，實現(xiàn)對大壩和溢洪閘的垂直位移和水平位移實施24小時實時在線監(jiān)測預警，解決人工測算費力耗時、頻次精度低、外界氣候環(huán)境影響因素大及數(shù)據(jù)整理分析不全面等問題。設備自安裝投入使用以來，運行情況良好，雷雨大風等惡劣天氣環(huán)境下可以安全運行；基準站接收衛(wèi)星情況良好，接收信號以GPS衛(wèi)星和北斗衛(wèi)星為主，易于管理，維護方便；監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、傳輸及時；無線傳輸穩(wěn)定性強，未發(fā)生斷聯(lián)情況。

2.3 大壩滲流監(jiān)測系統(tǒng)

利用原有的大壩滲流觀測井及萌山水庫5個斷面的17處大壩滲流監(jiān)測點，對測壓管進行清洗、注水試驗和管口高程復測，配置跟蹤式智能滲壓遙測儀對測壓管水位進行自動觀測，部署新一代大壩滲流觀測設備。設備自安裝投入使用以來，運行情況良好，雷雨大風等惡劣天氣環(huán)境下可以安全運行；監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、傳輸及時；無線傳輸穩(wěn)定性強，未發(fā)生斷聯(lián)情況。

2.4 放水洞綜合監(jiān)測系統(tǒng)

分別建設超聲波流量計、遠程量水監(jiān)測終端、震動測量傳感器，對放水洞的流量、滲流量、振幅及頻率變化進行實時監(jiān)測。設備自安裝投入使用以來，運行情況良好；監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、傳輸及時；通過物聯(lián)卡進行數(shù)據(jù)傳輸，未發(fā)生斷聯(lián)情況。

3 建設成效

萌山智慧水庫綜合平臺建成后，充分利用了已部署的水庫安全運行綜合監(jiān)測分析管理系統(tǒng)，對水庫大壩的安全數(shù)據(jù)信息進行了全面采集和深度分析。

一是與安全管理工作互相促進、互相融合。在水文監(jiān)測、變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測等方面實現(xiàn)了觀測數(shù)據(jù)的實時性、完整性和準確性，在資料整編方面實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲的便捷性和可操作性，能夠?qū)崟r監(jiān)測大壩、溢洪閘、放水洞等重點部位的安全狀態(tài)，做到“早發(fā)現(xiàn)、早預警、早處置”，降低安全隱患發(fā)生的可能性。

二是進一步完善了萌山水庫信息化系統(tǒng)，增強水庫智能感知能力，補齊了安全監(jiān)測系統(tǒng)的短板。

三是深度整合各子系統(tǒng)至水庫安全運行綜合監(jiān)測分析管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)了各子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享，減少因人工計算、誤操作等原因造成的誤差，促進萌山水庫安全管理水平現(xiàn)代化的提高。

4 結論

基于萌山水庫信息化系統(tǒng)存在的不足而建成的智慧水庫綜合平臺，經(jīng)過一段時間的運行實踐，在提高水庫安全管理方面取得了良好效果。今后還需要進一步完善智慧水庫綜合平臺的信息化系統(tǒng)架構，充分利用數(shù)字化和人工智能全面感知水庫大壩的運行工況，進一步加強萌山水庫大壩涉及防洪、抗震、金屬結構等各方面的數(shù)據(jù)采集、深度分析、實時預警和信息共享的能力，充分利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等最新科技成果分析水庫大壩可能存在的安全隱患，更好地提升大壩安全管理能力，切實保障水庫大壩安全運行。