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摘要 分析了辽宁省水库信息化建设的整体现状，针对存在的问题，提出了辽宁省水库工程综合信息化系统建设思路与方法。
关键词 水库工程；综合信息化系统；辽宁省
中图分类号 TV697.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）10-0258-02
据1954年以来的资料统计，全国平均每年发生溃坝事件70余起，水库安全已成为危及人民群众生命财产安全的重大隐患。辽宁省现已建成各类水库950余座，其中大多数是在“大跃进”和“文化大革命”时期建成，由于片面强调工程进度，忽视了工程质量，致使工程遗留问题较多。1998年大洪水后，我国政府高度重视水库的防灾整治工作，尤其是2004年以来逐年加大了病险水库除险加固的投资力度。截至目前，全国已完成2 118座水库的除险加固工作，但这些投资主要用来解决大型水库和部分中型水库的除险加固工程，而对于量大、面广、危险隐患多的中小型水库则无法得到解决。
1 存在的问题
目前，辽宁省的水库信息化管理方面主要存在以下问题：一是大型水库和有条件的中型水库在水雨情监测和水文预报、调度模拟、大坝安全监测及闸门控制管理等方面已基本实现自动化，但目前只有水雨情监测系统和厅属水库的少数视频能够实现与水利厅中心连接。其他的水库大坝安全监测信息、洪水预报调度模拟成果信息和闸门状态信息只能在水库当地实现发布，无法在水利厅进行远程信息成果发布。二是多数水库已建成的水情、工情、坝体安全监测、闸门控制等系统，均为独立建设，孤立运行，各系统缺乏有机关联，尚未形成整体的综合信息化系统体系。原有的水库安全预警以洪水预报为主，未建立以水库安全综合评价为基础的水库安全预警系统，影响了自动化与信息化建设成果总体效益的发挥。三是多数中型水库与小型水库自动化系统建设过程中“重水情、轻工情”，除水库水雨情遥测系统建设外，无水库工情安全监测系统。原有的人工工情安全监测资料未进行系统整编，有些大坝安全观测设备已经损坏，无法实现人工观测。导致无法动态掌握水库枢纽自身健康状态，也无法针对水库工程问题进行及时处理，形成大量的病险库隐患[1]。四是存在一定数量的小型水库，严重缺乏水雨情观测设施，有些水库甚至没有稳定的水位观测设施、没有降水观测站，甚至在水库现场没有管理人员，为流域的防汛调度工作带来极大隐患。
2 建设思路分析
水库安全管理工作涉及到工程质量、运行管理、防洪安全、结构安全、渗流安全与闸门等启闭设备金属结构安全等。在掌握水库的上述安全管理环节的基础上，水库在汛期洪水到来之前，要根据水库目前的安全状态，根据预报的洪水情况做到提早发出相应级别的预警，以便采取相应措施保证：水库枢纽安全、上游库区淹没控制和为下游河道及流域防汛提供防御条件[2]。因此，水库工程综合信息化系统是水库工程与非工程措施有机结合的成果。水库的预警按性质分类包括水库自身安全状态预警、外部荷载状态预警与对外界影响预警，即水库的自身状态是否在设计安全状态的预警、要发生的洪水是否会超过水库的防御能力（设计标准）的预警和水库的上游淹没与下游流域与河道的承受能力的预警。因此，水库的预警是个分时段、分层次、多目标的综合评价问题。
3 建设模式
从系统分析中可知，水库工程的管理有3个方面需要得到保障，即水库主要工程安全、下游河道在保证频率下的安全、上游库区淹没线以上的安全。因此，针对水库综合信息化管理建设的需求，就需要相应的专业系统做技术保障，各系统相互关联，建立水库工程综合信息化系统数据库。最后通过全省水库工程管理系统的GIS平台实现各系统成果的有机整合。各级别水库需根据其需求与特点设计符合条件的系统模式。
3.1 大型水库模式
大型水库由于水库流域大、枢纽结构复杂、水库调度能力强，无论对上游淹没还是对下游流域防洪都起到重大作用。因此，需要对水库的大坝、水情、工情、闸门等重要部位进行安全监测与分析，并以此为依据实现水库防洪风险分析并建立水库安全评价体系实现安全预警。大型水库应建立完善的综合信息化系统体系，保证水库及上下游流域的安全，因而系统应包括水库水雨情测报、洪水预报与防洪调度系统、水库大坝安全监测分析评价系统、水库闸门控制系统、水库远程视频巡视系统、水库安全综合评价系统等[3]。
3.2 中型水库模式
辽宁省中型水库对流域的防洪起到了极其重要的作用，但水库的原有自动化建设程度较低。近几年，随着国家高度重视，辽宁省的水库除险加固工程中针对中型水库开展了一些水库管理的自动化与信息化建设项目。从水库的功能上分析水库的自动化需求与大型水库相同，主要包括水库水雨情测报、洪水预报与防洪调度系统、水库大坝安全监测分析评价系统、水库闸门控制系统、水库远程视频巡视系统和水库安全综合评价系统。
中型水库的系统结构虽然与大型水库相同，但其规模要小的多，流域面积相对较小。中型水库多为地市、县级水利局管理，且数量多、分布面广。系统需要建立省、市和水库现地3级中心，并由市级分中心进行系统维护与运行管理。另外，中型水库在设计建设时期多为无资料地区，水库建成使用后往往无成熟的洪水预报方案，因而亟需根据多年实际观测资料建立完善的水库洪水预报方案。中型水库的洪水预报内容由2个部分组成：水库的产汇流预报和水库抗洪能力计算，实际中应根据水库现有的资料情况因地制宜进行。
3.3 小型水库模式
辽宁省小型水库数量众多、分布面广，多为地方乡镇级管理。水库原有的监测体系不健全、管理体制不完善。因此，从防汛减灾的角度亟需对水库的水位、降水、工情视频进行实时掌握，并编制水库的实用洪水预报方案，对水库进行防洪能力分析，实现水库管理信息化。小型水库流域面积较小，防洪标准低，管理手段落后。为改变这种不利现状，系统的主要功能组成需包括水库水雨情测报、水库洪水预警系统和水库远程视频巡视系统。小型水库核心功能是在水雨情测报系统的基础上再重新开发洪水估报与防洪能力评价预警系统，主要实现以下功能：一是小型水库的预警主要通过绘制水库抗洪能力图的方式实现。要根据不同的预警条件制作不同的抗雨能力图（包括汛限水位、设计水位、校核水位），根据水库的不同库水位、汛期的度汛方案、流域产流模型编制水库不同时期与前期条件的抗雨能力曲线，并综合绘制流域水库抗洪能力分布图。利用降雨与抗雨能力比较可进行分级别预警。二是小型水库的产汇流方案编制往往受到水文资料的限制。由于小型水库的特点是流域面积较小，汇流时间较短，所以必须采用比较简单的预报方法，以便减少预报程序。可采用全省流域降水等值线内插或水文站相关的方式获取，进行洪水预报可采用辽宁省水文成果图集成果，或借鉴相关水文成果资料分析。采用径流系数法或扣损法进行洪水估报，在主汛期可以认为已经蓄满，不计损失，全部产流，这对于预警是偏于安全的[4]。
3.4 中心系统
综合信息化系统中心系统分为省水利厅中心系统和各市级分中心系统，省中心系统为全省水库工程管理与防洪减灾预报预警系统，系统以地理信息系统为平台，对全省各级别水库进行综合管理。市级分中心系统为省中心系统的分支，负责市属水库系统的综合管理与维护工作。
4 总结
辽宁省水库工程综合信息化系统是辽宁水利信息化建设工程的重要组成部分，将为全省水库防洪与兴利的合理化调度提供全面支撑，为全省流域的优化调度提供技术保障，具有显著的经济和社会效益。通过辽宁省水库工程综合信息化系统的建设，将为全省的水库管理工作水平带来质的飞跃和提高，促进全省水库管理体制向科学化、系统化、信息化的方向转变。
5 参考文献
[1] 田作佳，赵琳，庞毅，等.大伙房水库信息化工程建设技术研究[J].现代农业科技，2007（8）：125.
[2] 许志勇，孟永国，戚应金.信息化系统在中小型水库现代化管理中的典型应用[J].治淮，2006（9）：40-42.
[3] 王志良，张顺，赵秀民.现代水库管理理论与实践[M].郑州：黄河水利出版社，2005.
[4] 梁曦，吴建玉，孙欣欣.GIS在中小型水库信息化中的应用探索[J].中国农村水利水电，2004（8）：21-22.
关键词 水库工程；综合信息化系统；辽宁省
中图分类号 TV697.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）10-0258-02
据1954年以来的资料统计，全国平均每年发生溃坝事件70余起，水库安全已成为危及人民群众生命财产安全的重大隐患。辽宁省现已建成各类水库950余座，其中大多数是在“大跃进”和“文化大革命”时期建成，由于片面强调工程进度，忽视了工程质量，致使工程遗留问题较多。1998年大洪水后，我国政府高度重视水库的防灾整治工作，尤其是2004年以来逐年加大了病险水库除险加固的投资力度。截至目前，全国已完成2 118座水库的除险加固工作，但这些投资主要用来解决大型水库和部分中型水库的除险加固工程，而对于量大、面广、危险隐患多的中小型水库则无法得到解决。
1 存在的问题
目前，辽宁省的水库信息化管理方面主要存在以下问题：一是大型水库和有条件的中型水库在水雨情监测和水文预报、调度模拟、大坝安全监测及闸门控制管理等方面已基本实现自动化，但目前只有水雨情监测系统和厅属水库的少数视频能够实现与水利厅中心连接。其他的水库大坝安全监测信息、洪水预报调度模拟成果信息和闸门状态信息只能在水库当地实现发布，无法在水利厅进行远程信息成果发布。二是多数水库已建成的水情、工情、坝体安全监测、闸门控制等系统，均为独立建设，孤立运行，各系统缺乏有机关联，尚未形成整体的综合信息化系统体系。原有的水库安全预警以洪水预报为主，未建立以水库安全综合评价为基础的水库安全预警系统，影响了自动化与信息化建设成果总体效益的发挥。三是多数中型水库与小型水库自动化系统建设过程中“重水情、轻工情”，除水库水雨情遥测系统建设外，无水库工情安全监测系统。原有的人工工情安全监测资料未进行系统整编，有些大坝安全观测设备已经损坏，无法实现人工观测。导致无法动态掌握水库枢纽自身健康状态，也无法针对水库工程问题进行及时处理，形成大量的病险库隐患[1]。四是存在一定数量的小型水库，严重缺乏水雨情观测设施，有些水库甚至没有稳定的水位观测设施、没有降水观测站，甚至在水库现场没有管理人员，为流域的防汛调度工作带来极大隐患。
2 建设思路分析
水库安全管理工作涉及到工程质量、运行管理、防洪安全、结构安全、渗流安全与闸门等启闭设备金属结构安全等。在掌握水库的上述安全管理环节的基础上，水库在汛期洪水到来之前，要根据水库目前的安全状态，根据预报的洪水情况做到提早发出相应级别的预警，以便采取相应措施保证：水库枢纽安全、上游库区淹没控制和为下游河道及流域防汛提供防御条件[2]。因此，水库工程综合信息化系统是水库工程与非工程措施有机结合的成果。水库的预警按性质分类包括水库自身安全状态预警、外部荷载状态预警与对外界影响预警，即水库的自身状态是否在设计安全状态的预警、要发生的洪水是否会超过水库的防御能力（设计标准）的预警和水库的上游淹没与下游流域与河道的承受能力的预警。因此，水库的预警是个分时段、分层次、多目标的综合评价问题。
3 建设模式
从系统分析中可知，水库工程的管理有3个方面需要得到保障，即水库主要工程安全、下游河道在保证频率下的安全、上游库区淹没线以上的安全。因此，针对水库综合信息化管理建设的需求，就需要相应的专业系统做技术保障，各系统相互关联，建立水库工程综合信息化系统数据库。最后通过全省水库工程管理系统的GIS平台实现各系统成果的有机整合。各级别水库需根据其需求与特点设计符合条件的系统模式。
3.1 大型水库模式
大型水库由于水库流域大、枢纽结构复杂、水库调度能力强，无论对上游淹没还是对下游流域防洪都起到重大作用。因此，需要对水库的大坝、水情、工情、闸门等重要部位进行安全监测与分析，并以此为依据实现水库防洪风险分析并建立水库安全评价体系实现安全预警。大型水库应建立完善的综合信息化系统体系，保证水库及上下游流域的安全，因而系统应包括水库水雨情测报、洪水预报与防洪调度系统、水库大坝安全监测分析评价系统、水库闸门控制系统、水库远程视频巡视系统、水库安全综合评价系统等[3]。
3.2 中型水库模式
辽宁省中型水库对流域的防洪起到了极其重要的作用，但水库的原有自动化建设程度较低。近几年，随着国家高度重视，辽宁省的水库除险加固工程中针对中型水库开展了一些水库管理的自动化与信息化建设项目。从水库的功能上分析水库的自动化需求与大型水库相同，主要包括水库水雨情测报、洪水预报与防洪调度系统、水库大坝安全监测分析评价系统、水库闸门控制系统、水库远程视频巡视系统和水库安全综合评价系统。
中型水库的系统结构虽然与大型水库相同，但其规模要小的多，流域面积相对较小。中型水库多为地市、县级水利局管理，且数量多、分布面广。系统需要建立省、市和水库现地3级中心，并由市级分中心进行系统维护与运行管理。另外，中型水库在设计建设时期多为无资料地区，水库建成使用后往往无成熟的洪水预报方案，因而亟需根据多年实际观测资料建立完善的水库洪水预报方案。中型水库的洪水预报内容由2个部分组成：水库的产汇流预报和水库抗洪能力计算，实际中应根据水库现有的资料情况因地制宜进行。
3.3 小型水库模式
辽宁省小型水库数量众多、分布面广，多为地方乡镇级管理。水库原有的监测体系不健全、管理体制不完善。因此，从防汛减灾的角度亟需对水库的水位、降水、工情视频进行实时掌握，并编制水库的实用洪水预报方案，对水库进行防洪能力分析，实现水库管理信息化。小型水库流域面积较小，防洪标准低，管理手段落后。为改变这种不利现状，系统的主要功能组成需包括水库水雨情测报、水库洪水预警系统和水库远程视频巡视系统。小型水库核心功能是在水雨情测报系统的基础上再重新开发洪水估报与防洪能力评价预警系统，主要实现以下功能：一是小型水库的预警主要通过绘制水库抗洪能力图的方式实现。要根据不同的预警条件制作不同的抗雨能力图（包括汛限水位、设计水位、校核水位），根据水库的不同库水位、汛期的度汛方案、流域产流模型编制水库不同时期与前期条件的抗雨能力曲线，并综合绘制流域水库抗洪能力分布图。利用降雨与抗雨能力比较可进行分级别预警。二是小型水库的产汇流方案编制往往受到水文资料的限制。由于小型水库的特点是流域面积较小，汇流时间较短，所以必须采用比较简单的预报方法，以便减少预报程序。可采用全省流域降水等值线内插或水文站相关的方式获取，进行洪水预报可采用辽宁省水文成果图集成果，或借鉴相关水文成果资料分析。采用径流系数法或扣损法进行洪水估报，在主汛期可以认为已经蓄满，不计损失，全部产流，这对于预警是偏于安全的[4]。
3.4 中心系统
综合信息化系统中心系统分为省水利厅中心系统和各市级分中心系统，省中心系统为全省水库工程管理与防洪减灾预报预警系统，系统以地理信息系统为平台，对全省各级别水库进行综合管理。市级分中心系统为省中心系统的分支，负责市属水库系统的综合管理与维护工作。
4 总结
辽宁省水库工程综合信息化系统是辽宁水利信息化建设工程的重要组成部分，将为全省水库防洪与兴利的合理化调度提供全面支撑，为全省流域的优化调度提供技术保障，具有显著的经济和社会效益。通过辽宁省水库工程综合信息化系统的建设，将为全省的水库管理工作水平带来质的飞跃和提高，促进全省水库管理体制向科学化、系统化、信息化的方向转变。
5 参考文献
[1] 田作佳，赵琳，庞毅，等.大伙房水库信息化工程建设技术研究[J].现代农业科技，2007（8）：125.
[2] 许志勇，孟永国，戚应金.信息化系统在中小型水库现代化管理中的典型应用[J].治淮，2006（9）：40-42.
[3] 王志良，张顺，赵秀民.现代水库管理理论与实践[M].郑州：黄河水利出版社，2005.
[4] 梁曦，吴建玉，孙欣欣.GIS在中小型水库信息化中的应用探索[J].中国农村水利水电，2004（8）：21-22.