于小虎，邵 波，張華兵

（湖北省襄陽(yáng)市水利局，441021，襄陽(yáng)）

襄陽(yáng)市小型水庫(kù)信息化建管實(shí)踐

于小虎，邵 波，張華兵

（湖北省襄陽(yáng)市水利局，441021，襄陽(yáng)）

由于數(shù)量龐大、位置偏遠(yuǎn)、管理薄弱和建設(shè)資金有限，推廣小型水庫(kù)信息化面臨諸多問(wèn)題。詳細(xì)介紹了襄陽(yáng)市小型水庫(kù)信息化建設(shè)在功能定位、指標(biāo)確定、儀器選擇、建設(shè)管理和長(zhǎng)效管護(hù)機(jī)制建立等方面的做法，分析了測(cè)報(bào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果。

小型水庫(kù)；信息化；水雨情；遙測(cè)；襄陽(yáng)

一、項(xiàng)目概況

襄陽(yáng)是湖北省水庫(kù)大市，據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)，全市共有小型水庫(kù)860余座。點(diǎn)多面廣、位置偏遠(yuǎn)、管理不便等諸多實(shí)際問(wèn)題，使小型水庫(kù)成為襄陽(yáng)市防洪保安、水資源管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此建設(shè)水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)成為各級(jí)水行政主管部門(mén)的共識(shí)。自2014年3月開(kāi)始，全市范圍統(tǒng)一開(kāi)展了小型水庫(kù)水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)，目前已有805座水庫(kù)安裝完成，占小型水庫(kù)總數(shù)的94%，為防汛抗旱和規(guī)范水庫(kù)管理提供了及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。項(xiàng)目實(shí)施中，襄陽(yáng)市在目標(biāo)功能確定、技術(shù)指標(biāo)設(shè)定、強(qiáng)化建管措施等方面探索和研究了一整套較完整的體系，保證了測(cè)報(bào)系統(tǒng)的順利實(shí)施和高效利用。

二、目標(biāo)功能確定

水庫(kù)信息化的目標(biāo)定位和功能設(shè)定是信息化建設(shè)首先要解決的問(wèn)題，特別是對(duì)于點(diǎn)多面廣的小型水庫(kù)而言，這個(gè)問(wèn)題更為關(guān)鍵。定位過(guò)高會(huì)造成投資和管理難度加大，定位過(guò)低則不能滿足工作需要，因此必須對(duì)水庫(kù)信息化的功能選項(xiàng)進(jìn)行合理取舍。

襄陽(yáng)市在建設(shè)謀劃階段就根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形、?jīng)濟(jì)發(fā)展等各種綜合因素，合理確定系統(tǒng)功能。襄陽(yáng)地處湖北西北部、漢江中游江漢平原北端，是鄂西北著名的旱包子地區(qū)；山區(qū)、丘陵、平原分別占全市面積的40%、20%、40%；全市多年平均降雨量895 mm且時(shí)空分部不均，旱澇并存及“坨子雨”氣象特征顯著。襄陽(yáng)是湖北省重要的糧棉產(chǎn)區(qū)、全國(guó)商品糧基地之一。在經(jīng)過(guò)大量前期調(diào)研和廣泛征求意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，襄陽(yáng)市堅(jiān)持“經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠先進(jìn)、建管統(tǒng)籌”原則，明確了水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)的主要目標(biāo)功能：

1.防汛抗旱并重

水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量水庫(kù)高水位、強(qiáng)降雨資料，同時(shí)還要能夠測(cè)量水庫(kù)死水位以下的水位，因此選擇了聲波式水位計(jì)。該類型設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：可以測(cè)到水庫(kù)最低水位；測(cè)量管能任意轉(zhuǎn)折、拐彎，可以安裝在岸坡、壩坡、豎井壁等任意位置，且不需要另外建設(shè)測(cè)量井；可以分階段安裝，水位降低后可以很方便地延長(zhǎng)測(cè)量管；防雷性能優(yōu)異。水雨情遙測(cè)前端設(shè)備構(gòu)成見(jiàn)圖1。

2.直觀查看水庫(kù)

由于許多水庫(kù)位置偏遠(yuǎn)，需要布置攝像裝置以能夠?qū)崟r(shí)反映水庫(kù)工程樞紐狀況，重要水庫(kù)的攝像裝置還要具有夜視功能。

3.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一

水雨情數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)表格式和傳輸?shù)纫蠂?guó)家有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，便于今后更大的信息系統(tǒng)的共享和互聯(lián)互通。

4.安裝適應(yīng)性強(qiáng)

大多數(shù)水庫(kù)已經(jīng)蓄水，測(cè)報(bào)系統(tǒng)可以在不降低水位情況下施工安裝；測(cè)報(bào)系統(tǒng)供電方式為自帶電源，且具有不少于40天的不間斷供電能力；依靠公網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，且有雙卡自動(dòng)選擇的功能；不在各水庫(kù)設(shè)立分服務(wù)器，數(shù)據(jù)由統(tǒng)一的服務(wù)器收集、發(fā)布。

5.系統(tǒng)長(zhǎng)效運(yùn)行

必須明確專業(yè)的后期運(yùn)行維護(hù)單位，售后服務(wù)應(yīng)保證足夠的使用年限，解決小型水庫(kù)沒(méi)有專業(yè)信息化管理人員的難題，確保測(cè)報(bào)系統(tǒng)長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行。

6.預(yù)留擴(kuò)展接口

測(cè)報(bào)系統(tǒng)需要預(yù)留一些端口，以便于今后水庫(kù)管理中結(jié)合實(shí)際需要加裝一些測(cè)量模塊，如大壩滲流監(jiān)測(cè)、白蟻防治監(jiān)測(cè)模塊等。

7.軟件及時(shí)更新

采用大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自帶后臺(tái)服務(wù)器軟件可以實(shí)現(xiàn)各種水雨情數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸出、分析、預(yù)警、報(bào)警等功能，也可以方便地進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)補(bǔ)充更多的數(shù)據(jù)應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)量的不斷積累，今后還可以開(kāi)展水庫(kù)水雨情“大數(shù)據(jù)”的深度應(yīng)用。

8.價(jià)格符合實(shí)際

考慮設(shè)備投入和管理人員的能力等問(wèn)題，暫不實(shí)施壩體滲流和沉降位移等觀測(cè)。測(cè)報(bào)系統(tǒng)綜合造價(jià)（含運(yùn)行維護(hù)）應(yīng)控制在單站4萬(wàn)元左右。

三、技術(shù)指標(biāo)設(shè)定

小型水庫(kù)水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)遙測(cè)站、后臺(tái)服務(wù)器、軟件系統(tǒng)和售后服務(wù)保障等部分?，F(xiàn)場(chǎng)遙測(cè)站由信息采集及發(fā)送控制設(shè)備(RTU)、太陽(yáng)能電源及充電設(shè)備、遙測(cè)雨量計(jì)、遙測(cè)水位計(jì)、雙攝像頭、防雷接地、聲波管等主要設(shè)備構(gòu)成。

主要性能：①定時(shí)自動(dòng)采集雨量、水位、圖像、氣溫和巡查記錄等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間可任意設(shè)定。具備實(shí)時(shí)召測(cè)水位、圖像、氣溫等數(shù)據(jù)的功能。②具有雨量、水位、圖片加報(bào)、補(bǔ)報(bào)功能，具備定時(shí)自檢發(fā)送、死機(jī)自動(dòng)復(fù)位、站址設(shè)定、掉電數(shù)據(jù)保護(hù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘校準(zhǔn)、設(shè)備測(cè)試和遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能。③RTU需儲(chǔ)存5年以上測(cè)站數(shù)據(jù)，具備根據(jù)用戶設(shè)置的相應(yīng)預(yù)警值（時(shí)段雨量、水位等）實(shí)現(xiàn)本地預(yù)警提醒功能。④設(shè)備通信采用cdma/gprs等模塊，根據(jù)水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度選擇模塊類型。同時(shí)具備雙卡（通信卡）備份功能，一主一備。⑤太陽(yáng)能充電電池供電能保證設(shè)備連續(xù)工作45天。⑥雙圖片攝像頭（重要站點(diǎn)設(shè)夜拍功能）。⑦建管一體。建后5年運(yùn)行維護(hù)服務(wù)(含通信費(fèi)用、非人為損壞軟硬件維護(hù)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等)由承建單位負(fù)責(zé)。⑧服務(wù)器布設(shè)在襄陽(yáng)市，采用B-S（瀏覽器-服務(wù)器）模式訪問(wèn)和查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。通過(guò)密碼登錄電腦軟件平臺(tái)后，可查詢?nèi)我鈺r(shí)段水庫(kù)水情、雨情、溫度、圖像、巡檢記錄等；系統(tǒng)還可以自動(dòng)分析降雨量等值線圖、蓄水量及各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，還可以提示超汛限水位的水庫(kù)，并可以根據(jù)設(shè)置向不同級(jí)別的用戶手機(jī)發(fā)出短信。

圖1 水雨情遙測(cè)前端設(shè)備構(gòu)成

同步開(kāi)發(fā)了手機(jī)APP應(yīng)用，有關(guān)人員可以隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)查詢水庫(kù)水雨情和照片等。

四、強(qiáng)化建管措施

襄陽(yáng)市數(shù)百座水庫(kù)涉及十幾個(gè)縣（市、區(qū)）的數(shù)十個(gè)項(xiàng)目法人單位，需要切實(shí)做好協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌工作。該市主要從以下幾方面加強(qiáng)建設(shè)管理。

1.堅(jiān)持建管并重

一是堅(jiān)持統(tǒng)一的信息化標(biāo)準(zhǔn)，為今后的水庫(kù)信息共聯(lián)共享奠定基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)“數(shù)據(jù)孤島”難題。二是以地市為單位統(tǒng)一招標(biāo)保證系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)的統(tǒng)一和數(shù)據(jù)傳遞的便捷，并明確各縣級(jí)水利局和項(xiàng)目法人作為項(xiàng)目建設(shè)主體，中標(biāo)企業(yè)分別與所有的項(xiàng)目法人單位簽訂施工合同。三是考慮建后管護(hù)問(wèn)題，由承建單位一并負(fù)責(zé)建后5年的運(yùn)行管護(hù)，保證了建后技術(shù)保障責(zé)任的落實(shí)和系統(tǒng)長(zhǎng)效穩(wěn)定的運(yùn)行。設(shè)定5年時(shí)間的原因主要是基于設(shè)備成本的加大和5年后信息技術(shù)的進(jìn)步、優(yōu)化等因素。

2.深入宣傳發(fā)動(dòng)

一是組織各縣（市、區(qū)）赴外地考察水庫(kù)信息化建設(shè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提高各地對(duì)水庫(kù)信息化的認(rèn)識(shí)。二是召開(kāi)全市水庫(kù)信息化現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，推廣試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)各地變“要我干”為“我要干”。三是通過(guò)市防汛指揮部和水利局等多種途徑發(fā)文件、召開(kāi)專題會(huì)議，進(jìn)一步明確目標(biāo)、統(tǒng)一思想，保證建設(shè)質(zhì)量和進(jìn)度。市水利局還將信息化建設(shè)工作列入全年重點(diǎn)工作進(jìn)行督辦。

3.多方籌集資金

一是對(duì)列入除險(xiǎn)加固規(guī)劃的水庫(kù)預(yù)留4萬(wàn)元左右的信息化建設(shè)經(jīng)費(fèi)，保證項(xiàng)目推進(jìn)。二是積極爭(zhēng)取各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和大力支持。省水利廳在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、方案確定、工程招標(biāo)等方面給予了多方支持；市委、市政府專門(mén)拿出177萬(wàn)元獎(jiǎng)補(bǔ)資金用于未列入規(guī)劃的水庫(kù)信息化建設(shè)，并通過(guò)市防汛抗旱指揮部下發(fā)文件要求各縣（市、區(qū)）配套資金；各縣（市、區(qū)）財(cái)政配套了300多萬(wàn)元，保證水庫(kù)信息化能夠全覆蓋。

4.規(guī)范建設(shè)管理

為保證施工進(jìn)度，最多時(shí)有16個(gè)小組在全市同步安裝設(shè)備。襄陽(yáng)市嚴(yán)格要求建設(shè)單位和施工單位加強(qiáng)管理，確保工程質(zhì)量。16支安裝小組全部選派有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員；項(xiàng)目經(jīng)理總協(xié)調(diào)控制，實(shí)行流程化管理，各小組對(duì)每座水庫(kù)項(xiàng)目建設(shè)的每一道工序都進(jìn)行登記、拍照、確認(rèn)；完工后進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試確保合格。在項(xiàng)目完工后逐庫(kù)開(kāi)展人工觀測(cè)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確保數(shù)據(jù)百分之百準(zhǔn)確。同時(shí)，還規(guī)范項(xiàng)目驗(yàn)收工作?？紤]到小型水庫(kù)水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的特殊性，襄陽(yáng)市參照信息產(chǎn)業(yè)部門(mén)和水利工程的驗(yàn)收及質(zhì)量評(píng)定體系，指導(dǎo)和協(xié)助參建單位制定了驗(yàn)收流程和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，明確了“分庫(kù)歸檔資料、同批匯總整編、縣為單位成冊(cè)”的資料整編流程，并采取省、市、縣聯(lián)合驗(yàn)收的模式，圓滿完成項(xiàng)目驗(yàn)收。

五、實(shí)際使用效果分析

測(cè)報(bào)系統(tǒng)建成運(yùn)行2年來(lái)，經(jīng)受了實(shí)踐考驗(yàn)，系統(tǒng)可靠，信號(hào)穩(wěn)定。

1.及時(shí)反映水庫(kù)超蓄問(wèn)題

水庫(kù)違規(guī)蓄水是水庫(kù)出險(xiǎn)的重要原因之一，也是各級(jí)監(jiān)管的難點(diǎn)。特別是對(duì)于分散、偏遠(yuǎn)的小型水庫(kù)而言，監(jiān)管難度更大。利用這套系統(tǒng)主管部門(mén)能夠第一時(shí)間掌握水庫(kù)蓄水詳情，并可以及時(shí)對(duì)違規(guī)超蓄等情況進(jìn)行處置，響應(yīng)時(shí)效倍增。

2.實(shí)時(shí)提供水情、雨情和運(yùn)行工況等防汛數(shù)據(jù)

2014年9月27日在全市絕大多數(shù)地區(qū)基本無(wú)雨的情況下，北部偏遠(yuǎn)的老龍峽水庫(kù)卻突降暴雨，24小時(shí)累計(jì)降雨140 mm多，庫(kù)水位暴漲4 m，屬于典型的“坨子雨”。棗陽(yáng)市防汛辦和水利局立即提前行動(dòng)采取必要措施，確保了水庫(kù)安全避險(xiǎn)。2016年受超強(qiáng)厄爾尼諾現(xiàn)象的影響，襄陽(yáng)市多座水庫(kù)超設(shè)計(jì)洪水位，防汛部門(mén)通過(guò)測(cè)報(bào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握全市小型水庫(kù)水位情況，指揮各地防汛搶險(xiǎn)，測(cè)報(bào)系統(tǒng)發(fā)揮了巨大的信息保障作用。

3.為抗旱提供數(shù)據(jù)保障

襄陽(yáng)地處鄂北旱區(qū)，遭遇干旱時(shí)需利用水庫(kù)存水進(jìn)行抗旱，為此每年都要定期對(duì)水庫(kù)水位、水量進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。以往人工測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)慢、精度低，該測(cè)報(bào)系統(tǒng)運(yùn)用后，市、縣各級(jí)有關(guān)部門(mén)可以實(shí)時(shí)了解水庫(kù)的實(shí)際蓄水情況，為抗旱工作提供重要、及時(shí)的技術(shù)支撐。

4.增強(qiáng)水庫(kù)現(xiàn)代化管理

該系統(tǒng)攝像裝置能使水庫(kù)管理部門(mén)實(shí)時(shí)觀察檢測(cè)大壩和溢洪道等樞紐設(shè)施的運(yùn)行情況；巡檢功能也能實(shí)時(shí)記錄水庫(kù)的日常管理和維護(hù)情況；水位自動(dòng)測(cè)量大大減輕了管理人員的工作強(qiáng)度，節(jié)約了大量人力、物力；預(yù)留的信息化端口將來(lái)還可以接入水質(zhì)保護(hù)、白蟻監(jiān)測(cè)等模塊，進(jìn)一步提升水庫(kù)現(xiàn)代化管理水平。

5.增強(qiáng)水文系統(tǒng)預(yù)報(bào)測(cè)報(bào)精度和覆蓋面

測(cè)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式滿足水文數(shù)據(jù)的要求，可以整體加入水文等部門(mén)的降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，相當(dāng)于為水文系統(tǒng)增加了近千處雨量測(cè)站，由此大大提升了水文測(cè)報(bào)的精度。

6.便于水庫(kù)管理單位了解水庫(kù)基本參數(shù)

通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)系統(tǒng)或通過(guò)手機(jī)APP應(yīng)用，有關(guān)人員可以隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)查詢水庫(kù)水雨情和現(xiàn)場(chǎng)照片等，也可以查詢水庫(kù)的基本特征參數(shù)等。系統(tǒng)還具有定位導(dǎo)航等功能。

7.水雨情數(shù)據(jù)的積累為今后水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)提供重要基礎(chǔ)

襄陽(yáng)水庫(kù)信息化的數(shù)據(jù)已經(jīng)全部接入湖北省水庫(kù)管理系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)全市水庫(kù)進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)等操作，進(jìn)一步提升今后的防洪效能。

六、結(jié) 語(yǔ)

襄陽(yáng)市整體推進(jìn)并建成小型水庫(kù)信息化系統(tǒng)，在水庫(kù)防洪保安、規(guī)范水庫(kù)管理和加強(qiáng)水資源科學(xué)調(diào)度管理等方面都發(fā)揮了重要作用。受資金限制，測(cè)報(bào)系統(tǒng)沒(méi)有配備大壩滲流和位移觀測(cè)、白蟻防治、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等模塊，今后可根據(jù)實(shí)際需要逐步添加。測(cè)報(bào)系統(tǒng)使用特別是洪水預(yù)報(bào)等后續(xù)應(yīng)用及管理人員培訓(xùn)仍需要進(jìn)一步推進(jìn)。

[1]黃新建,周五一.提高氣介式超聲波水位計(jì)測(cè)量精度的探討 [J].水文, 2011(4).

[2]姚永熙,陳敏.國(guó)外水文儀器及其引進(jìn)應(yīng)用[J].中國(guó)水利,2007(11).

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責(zé)任編輯 張金慧

Informatization construction and management of small reservoirs in Xiangyang City//

Yu Xiaohu,Shao Bo, Zhang Huabing

Extension of information system for small reservoir management faces a series of problems due to the large number,remote location,poor management and fund shortage.A detailed introduction is given to functional orientation,indicator defining,instrument selection,establishment and management of information system and its long-term operation and maintenance.The effectiveness and operation results of hydrological data measuring and forecasting has been evaluated.

small reservoir;informatization;water and rainfall information;remote sensing;Xiangyang

TV62+TP393

：B

：1000-1123（2017）08-0021-03

2017-01-12

于小虎，高級(jí)工程師。