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跨流域调水工程的信息化建设与管理优化方案

【摘要】:从各国长距离跨流域调水工程的管理与运营经验看,必须建立现代化的有效的调水工程调度管理体系,有效地进行调水控制,随时掌握工程的运行状况,实现稳定安全的供水。美国跨流域调水工程的建设十分重视配套工程的合理与完善。例如,美国中亚利桑那工程是世界上采用最先进的控制系统管理的给水工程之一。

从各国长距离跨流域调水工程的管理与运营经验看,必须建立现代化的有效的调水工程调度管理体系,有效地进行调水控制,随时掌握工程的运行状况,实现稳定安全的供水。因此,合理与完善的配套工程以及采用现代科技手段的自动化控制系统,以及利用现代信息技术的实时监控技术、计算机技术、通信技术、3S技术等,建设水系统专用广域网络,建立通用数据库,开发各类专业系统,进一步提高信息采集、传输、处理的时效性和自动化水平,将是跨流域调水工程实现现代化科学管理、实现调水工程最佳效益的前提条件[13]

美国跨流域调水工程的建设十分重视配套工程的合理与完善。例如,美国中亚利桑那工程是世界上采用最先进的控制系统管理的给水工程之一。米里科帕·斯坦菲尔德、亚利桑那和新马格马管区的给水工程由加利福尼亚州伯克利市的布克曼·埃德蒙斯顿工程公司规划和设计。该公司在灌溉系统方面具有丰富的经验,从1984年以来,一直在监督各管理区的配水渠、泵站和数英里长的输水管道的施工,并兼管给水控制系统的试运行。该现代化遥测系统是灌溉行业所使用的同类系统中最先进的一种。

澳大利亚的雪山工程是水力发电和农业灌溉相互补偿调节的水库群和梯级水电站群工程。全部工程系统实现现场无人值守,通过在调水工程中广泛应用SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)水信息监控与数据采集计算机自动化技术,又称计算机四遥(遥测、遥控、遥信、遥调)技术,系统把现场实时信息传达到监控中心,根据调度管理模型控制电站、泵站、大坝的运行状态,并把电力市场运作系统与工程监控管理系统联接,对全部工程进行实时计算机监控与运营管理。

调水工程的信息化要充分利用现代信息技术[14],开发和利用调水信息资源,包括对信息进行采集、传输、存储、处理和利用,提高信息资源的应用水平和共享程度,从而全面提高调水工程建设和管理效能及效益。各国的调水工程都是大型水利工程,由于自然地理情况相异,在工程的规划、涉及和建设方面有很大的不同。有的输水线路长度在数百乃至上千公里,输水流量有的甚至高达数百m3/s,年调水量为数百亿m3。有些线路工程沿线涵闸较多,缺少控制性调蓄水库,其供水主要依靠渠道自身的调蓄,通过与受水区水库供水实施联合调度,达到持续稳定供水目标。此外,有的调水工程要建数百米的高坝,开凿数百公里以上的超长隧洞;有的干线穿越大河和特大河流,存在一定的洪水破坏风险。有的工程利用原有河道输水,其水污染控制和输水水量监控要求极高,对工程监测调度的控制范围还必须覆盖实施联合调度、承担间接调蓄功能的当地水源水库。有的线路穿越人口稠密地区,人文环境和经济状况也十分复杂,有的工程基本是在高寒无人区兴建等。在这些状况下,要合理地、科学地调度和保护水资源,协调好各类矛盾,充分发挥调水工程的最大效益,工程建设和管理必须采用先进的手段,实现调水工程的数字化、信息化管理。现代高科技手段在调水工程运营管理中的运用,不但可以提高运营管理水平,保障供水管理的经济效益,也可以在一定程度上减少高素质运营管理人员,提高调水管理的效率

调水工程的计算机网络系统应是为工程水资源管理、工程调度、水量水质监测、政务自动化等各种应用提供的统一传输平台,是最重要的工程信息化基础设施。计算机网络要依托公用电信网,充分利用现有设施,采用先进技术,建成联通中央级管理机构、各省(州、邦)流域级管理单位、分中心地区级的宽带多媒体计算机骨干局域网络。各基层管理单位可通过各种信道与分中心互联,实现调水工程各种信息如数据、文本、图像、动态影像、语音的传输,要实现与全国水利信息网络的互联互通。在中央和省级管理单位设立网络中心和资料处理中心,提供对整个网络的运行管理和技术支持,负责网络安全和网络出入口管理,提供各级系统服务,负责集成和处理各种数据、资料。

从国外的调水工程来看,跨流域调水工程信息化的基础数据库建设应包括:水文与水资源数据库(调水区和受水区的用水需求,以及工程涉及范围内的地表水、地下水、降水等水文信息)、工程数据库(涵盖整个工程的渠道、水闸、堤坝、灌区、泵站等工程设计指标、现状及历史运行信息数据库群)、水环境数据库(与调水有关的水质监测站网、水质、水生态、水污染源等信息)、水利空间数据库(描述所有水利要素空间分布特征的数据库等)。

跨流域调水工程信息化的管理与应用信息系统建设应包括:跨流域调水工程建设管理系统、水资源分析和处理系统、水环境实时监测系统、跨流域调水工程管理决策支持系统、跨流域调水工程实时运行监控系统以及调水工程办公自动化系统和跨流域调水工程信息资料中心等。

借鉴国外的经验,在信息化高度发展的今天,水利信息化建设必须一开始就要列入调水工程的规划,保证其周密的设计论证与充分的建设资金,与工程同步规划、同步实施,提前见效。同时,要实现跨流域调水工程各种信息资源在工程内部乃至国家水信息网的互联互通、资源共享,必须规划、制定和完善水信息采集、传输和处理的标准与规范等,这也是不可忽略的重要环节。