王 扬，张 珂
（1.山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266590；
2.淄博市萌山水库管理中心，山东 淄博 255318）
萌山水库作为淄博市五大水库之一，保护着下游共5.3万hm2耕地、100万人口的防洪安全。萌山水库信息化初步涵盖了安全管理、安全监测、预报分析、工程管理等水库管理的各领域，逐步建成了水库水情测报系统、水库渗流监测系统、洪水自动预报系统、地表水自动检测系统、溢洪闸门自动化控制系统、视频监控系统等，在大坝安全管理工作中已初具成效。
通过现场实地调研勘察，结合萌山水库的安全管理情况及信息化系统的建设使用情况来看，萌山水库在信息化系统建设初期仍存在许多问题。因此，进一步提升水库大坝信息化技术手段，帮助相关水利部门尽可能全面地掌握大坝的变位、渗流、环境变量等情况，实时监测雨水情信息、远程控制闸门开关、视频监控现场情况、安全监测预警，同时也为防汛指挥调度、水库除险加固方案的制定、水库安全鉴定提供数据支撑，满足水库对管理现代化的需求。
1.1 对大坝安全管理重视不足
萌山水库多年来未出现安全事故，管理人员思想产生松懈，对渗流、变位、扬压力等影响水库大坝安全的因素和参数不了解，对大坝、溢洪闸、放水洞等关键部位巡查力度不大，对重点部位和一般部位没有着重加以区分。
1.2 缺乏经费，信息化建设进度缓慢
作为全国重点中型水库，萌山水库已正常运行50余年。在发展过程中，由于收入来源有限、缺乏充足的经费保障，导致日常枢纽工程及配套机电设备的维修养护工作受到严重影响，缺乏了相应配套设备的更新换代，以及信息化系统建设的有序推进，制约了社会效益、经济效益、生态效益的正常发挥。
自2015年立项实施萌山水库信息化系统建设以来，项目整体推进较为缓慢，水库安全监测设施仍有缺项。同时，在资金有限的情况下，没有认真分析研究诸多因素对水库大坝安全影响的重要程度。渗流监测、扬压力监测、变位监测等重要信息化系统仍不完善；
大坝沉陷位移关键数据主要依靠人工观测，观测精度和实时性都不能满足观测需要，使得水库大坝安全存在隐患。特别是在2019年第9号台风“利奇马”过境时，面对极端恶劣天气，萌山水库信息化系统应用效果不明显，仍是过多地依赖人工进行实时分析调度，为水库大坝实时进行安全管理带来不便。
1.3 信息化建设没有达到预期效果
萌山水库已陆续建成的信息化系统属于大坝安全管理信息化建设最基本的系统，相关的监测设施覆盖面不广，缺乏行之有效的数据深度分析功能，不能够更好地适应具有较高业务需求的信息化系统建设要求。水库渗流监测系统功能比较单一，仅具备数据采集、浸润曲线绘制、报表展示等功能，缺少必要的数据分析、资料整编等功能，软件基于C/S架构开发，应用不便捷。同时，部分测压管存在淤积堵塞问题，在一定程度上影响了监测数据的准确性。
1.4 数据共享存在困难，信息交流不通畅
萌山水库已建成的各信息化系统之间相对独立，各类信息采集的基础设施、数据传输设施、数据存储设备、信息共享机制不配套，数据无法做到共享兼容，没有达到有效整合，导致信息化系统名不副实。
1.5 缺少综合信息管理平台
在日常管理中，所需的信息查询、工程监控、洪水预报及调度决策、日常办公等各类业务信息分布零散且均停留在人工处理阶段，智慧型决策应用基础薄弱，缺少全局统筹管理的高效智慧型应用体系。需要建立一个综合、高效、统一的查询、发布、可视化展示的服务平台，以提高水库综合信息科学性规范化管理能力。
2.1 大坝安全自动监测信息管理系统
构建萌山智慧水库综合平台，对水文监测、大坝变位监测、大坝渗流监测、出入库洪水量监测、水质监测、闸门控制、放水洞水量监测、安全预警、数据在线分析及资料整编等功能的全要素数据实现综合共享，预留环境变量、应力监测等数据接口，进一步提高水库安全运行现代化、信息化水平。
2.2 大坝表面和溢洪闸变位监测系统
包括对大坝坝面和溢洪闸中墩的垂直位移和水平位移监测，部署GNSS位移观测设备及13处位移监测点，利用北斗/GPS卫星系统，实现对大坝和溢洪闸的垂直位移和水平位移实施24小时实时在线监测预警，解决人工测算费力耗时、频次精度低、外界气候环境影响因素大及数据整理分析不全面等问题。设备自安装投入使用以来，运行情况良好，雷雨大风等恶劣天气环境下可以安全运行；
基准站接收卫星情况良好，接收信号以GPS卫星和北斗卫星为主，易于管理，维护方便；
监测数据准确、传输及时；
无线传输稳定性强，未发生断联情况。
2.3 大坝渗流监测系统
利用原有的大坝渗流观测井及萌山水库5个断面的17处大坝渗流监测点，对测压管进行清洗、注水试验和管口高程复测，配置跟踪式智能渗压遥测仪对测压管水位进行自动观测，部署新一代大坝渗流观测设备。设备自安装投入使用以来，运行情况良好，雷雨大风等恶劣天气环境下可以安全运行；
监测数据准确、传输及时；
无线传输稳定性强，未发生断联情况。
2.4 放水洞综合监测系统
分别建设超声波流量计、远程量水监测终端、震动测量传感器，对放水洞的流量、渗流量、振幅及频率变化进行实时监测。设备自安装投入使用以来，运行情况良好；
监测数据准确、传输及时；
通过物联卡进行数据传输，未发生断联情况。
萌山智慧水库综合平台建成后，充分利用了已部署的水库安全运行综合监测分析管理系统，对水库大坝的安全数据信息进行了全面采集和深度分析。
一是与安全管理工作互相促进、互相融合。在水文监测、变形监测、渗流监测等方面实现了观测数据的实时性、完整性和准确性，在资料整编方面实现了数据存储的便捷性和可操作性，能够实时监测大坝、溢洪闸、放水洞等重点部位的安全状态，做到“早发现、早预警、早处置”，降低安全隐患发生的可能性。
二是进一步完善了萌山水库信息化系统，增强水库智能感知能力，补齐了安全监测系统的短板。
三是深度整合各子系统至水库安全运行综合监测分析管理系统中，实现了各子系统之间数据共享，减少因人工计算、误操作等原因造成的误差，促进萌山水库安全管理水平现代化的提高。
基于萌山水库信息化系统存在的不足而建成的智慧水库综合平台，经过一段时间的运行实践，在提高水库安全管理方面取得了良好效果。今后还需要进一步完善智慧水库综合平台的信息化系统架构，充分利用数字化和人工智能全面感知水库大坝的运行工况，进一步加强萌山水库大坝涉及防洪、抗震、金属结构等各方面的数据采集、深度分析、实时预警和信息共享的能力，充分利用大数据、物联网、云计算等最新科技成果分析水库大坝可能存在的安全隐患，更好地提升大坝安全管理能力，切实保障水库大坝安全运行。
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