文/徐敬松 徐世偉 盧林全

里石門水庫(kù)位于浙江省臺(tái)州市天臺(tái)縣西部龍溪鄉(xiāng)里石門村上游1km 處的始豐溪上，是椒江流域控制性工程。水庫(kù)距天臺(tái)縣城41km，集雨面積296km2，總庫(kù)容1.793 億m3，正常庫(kù)容1.22 億m3，是一座以防洪、灌溉為主，同時(shí)兼有供水、發(fā)電、生態(tài)、養(yǎng)殖、旅游、航運(yùn)等綜合利用功能的大(2)型水庫(kù)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為10000 年一遇，承擔(dān)著保護(hù)沿溪兩岸農(nóng)田、村鎮(zhèn)和城區(qū)30 萬(wàn)人口以及104 國(guó)道安全的任務(wù)。

2021 年，里石門水庫(kù)事務(wù)中心（以下簡(jiǎn)稱中心）立足水庫(kù)安全管理這一核心，引入最新洪水預(yù)報(bào)調(diào)度和閘門應(yīng)急啟閉保障的創(chuàng)新技術(shù)成果，從“最快速度知道水庫(kù)的水怎么來(lái)、多余洪水怎么科學(xué)出流”和“如何按防御校核洪水保障閘門可靠啟閉的安全底線要求,做到應(yīng)急時(shí)想泄能泄”等需求出發(fā)，依靠科技力量，不斷提升水庫(kù)管理水平。

加裝“儲(chǔ)能式閘門啟閉機(jī)應(yīng)急裝置”，強(qiáng)化水庫(kù)應(yīng)急保障

水庫(kù)防洪應(yīng)急中，保障閘門可靠啟閉是安全核心。里石門水庫(kù)溢洪道位于供電系統(tǒng)末端，遭遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)供電系統(tǒng)極不可靠；在外電網(wǎng)停電時(shí)，僅靠一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為水庫(kù)閘門啟閉的保障電源。近年全國(guó)發(fā)生多起因電源故障導(dǎo)致閘門無(wú)法正常開(kāi)啟而造成的洪水漫壩事故，電源隱患對(duì)水庫(kù)工程來(lái)說(shuō)是致命的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅水庫(kù)安全。吸取國(guó)內(nèi)洪水漫壩事故教訓(xùn)，中心對(duì)提高閘門應(yīng)急保障能力方案調(diào)研論證后，確定了加裝“儲(chǔ)能式閘門啟閉機(jī)應(yīng)急裝置”的改造方案。

儲(chǔ)能式閘門啟閉機(jī)應(yīng)急裝置，又稱閘門不間斷動(dòng)力系統(tǒng)，是水利部《2020 年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》中推廣的新技術(shù)。該裝置為獨(dú)立儲(chǔ)能式設(shè)計(jì)，自帶蓄電池、電動(dòng)機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)，以“電源＋動(dòng)力+在線監(jiān)控”方式備用，加裝改造后，閘門啟閉由原來(lái)的“電源冷備用”老模式改變?yōu)椤皠?dòng)力熱備用”的新模式，從“獨(dú)立儲(chǔ)能、近端動(dòng)力”的保障方式，“多機(jī)互備”的保障機(jī)制，“在線熱備”的保障技術(shù)等三方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新提升，最大程度增強(qiáng)了工程設(shè)備的安全性能，保障應(yīng)急時(shí)閘門可靠啟閉。

加裝應(yīng)急裝置后，在應(yīng)急狀況下需要啟閉閘門時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)由“1 人操作、1 人監(jiān)護(hù)”，通過(guò)“離合切換，按鈕操作”即可迅速啟動(dòng)應(yīng)急裝置，直接啟閉閘門。多臺(tái)裝置還具備相互備用能力，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急能力常態(tài)化備用。

通過(guò)改造，提升了應(yīng)急能力，消除了電源安全隱患。另外，管理者利用其在線功能，可實(shí)時(shí)了解裝置與閘門的工作狀態(tài)，并可利用閘門開(kāi)度數(shù)據(jù)，進(jìn)行閘門流量換算，向洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)傳輸準(zhǔn)確出庫(kù)流量。

應(yīng)用數(shù)字組合新模式，提高水庫(kù)管理效益

水庫(kù)的核心價(jià)值是保障水管理安全，同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，“在線洪水預(yù)報(bào)調(diào)度支持系統(tǒng)+數(shù)字大屏”的組合應(yīng)用，是以自動(dòng)化、數(shù)字化方式支持高效決策的有效手段。

中心針對(duì)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)支持能力不足的問(wèn)題，引入水利部《2020 年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》中推薦的武漢大學(xué)與閱水科技有限公司聯(lián)合研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化在線洪水預(yù)報(bào)調(diào)度支持系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集方面，在從應(yīng)急裝置讀取溢洪道流量閘門精確開(kāi)度計(jì)算流量的基礎(chǔ)上，加裝了水庫(kù)的發(fā)電、供水出庫(kù)流量采集裝置，將分散的發(fā)電流量、泄洪洞流量等數(shù)據(jù)有效對(duì)接入數(shù)據(jù)庫(kù)；歷史數(shù)據(jù)整理方面，重新校核庫(kù)容曲線和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，全面梳理1987 年以來(lái)的48 場(chǎng)歷史洪水及管理過(guò)程數(shù)據(jù)，全部重新整理入庫(kù)；應(yīng)用方面，實(shí)現(xiàn)了洪水跟蹤、承洪分析、預(yù)報(bào)調(diào)度等場(chǎng)景化的應(yīng)用開(kāi)發(fā)部署，達(dá)到了全時(shí)段、自動(dòng)化跟蹤與預(yù)報(bào)調(diào)度。

水庫(kù)防洪調(diào)度安全的核心問(wèn)題是“分析水怎么來(lái)，如何確保多余洪水可靠安全地排走”。新系統(tǒng)從“預(yù)測(cè)降雨入流—預(yù)報(bào)跟蹤入庫(kù)—調(diào)度保障出庫(kù)”出發(fā)，通過(guò)將閘門精確開(kāi)度等相關(guān)數(shù)據(jù)接入在線洪水預(yù)報(bào)調(diào)度軟件平臺(tái)，結(jié)合場(chǎng)景化應(yīng)用需求，對(duì)預(yù)報(bào)調(diào)度軟件流程進(jìn)行了優(yōu)化再造，最終通過(guò)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、調(diào)度的“一體化”，以5 秒鐘出一組方案的能力，實(shí)現(xiàn)了“又準(zhǔn)又快”的在線洪水預(yù)報(bào)調(diào)度決策支持。在洪水期和非洪水期，系統(tǒng)都能實(shí)時(shí)跟蹤水庫(kù)運(yùn)行情況，支持管理者反復(fù)模擬預(yù)報(bào)調(diào)度，復(fù)盤分析，為全時(shí)段的水庫(kù)科學(xué)運(yùn)行管理提供支撐。

另外，為提高應(yīng)用效果，在中心門廳，加裝了在線數(shù)據(jù)大屏，并將大屏顯示內(nèi)容開(kāi)發(fā)為手機(jī)查詢應(yīng)用，方便管理者“看得到、讀得懂、帶得走”水庫(kù)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用成效分析與推廣情況

新階段，基礎(chǔ)水利工程管理工作正向科技支持專業(yè)能力的方向發(fā)展，向“行業(yè)管理人員+專業(yè)管理工具”的行業(yè)管理模式邁進(jìn)。綜合分析，這種針對(duì)水庫(kù)工程的“應(yīng)急裝置+在線預(yù)報(bào)調(diào)度+數(shù)字大屏”的創(chuàng)新數(shù)字化組合應(yīng)用，為水庫(kù)的預(yù)報(bào)、調(diào)度、執(zhí)行等核心業(yè)務(wù)提供了技術(shù)支撐，以科技工具提高了基層管理綜合業(yè)務(wù)水平，助力水庫(kù)安全管理與經(jīng)濟(jì)效益提升。

應(yīng)用新模式，有助于在防洪應(yīng)急過(guò)程中將水庫(kù)管理者從原來(lái)大量的信息收集、數(shù)據(jù)整理工作中解脫出來(lái)，將精力集中到推演、分析各種可能來(lái)水情況下的優(yōu)化調(diào)度方案等關(guān)鍵事務(wù)上，跟蹤做好方案的優(yōu)選工作，盡可能地將洪水影響降到最低，實(shí)現(xiàn)“決策更科學(xué)，操作更可靠，效益更顯著”的防洪效益最大化。

這種數(shù)字化組合應(yīng)用具有投資少、實(shí)施周期短、應(yīng)用門檻低、安全與經(jīng)濟(jì)效益明顯的特點(diǎn)。目前，該模式已在浙江的寧波、紹興等多個(gè)大中型水庫(kù)中推廣應(yīng)用。

>組合應(yīng)用效果圖