海陵水利信息化建设的实践与研究——以构建海陵智慧水利管理平台为例

海陵水利信息化建设的实践与研究——以构建海陵智慧水利管理平台为例

陈 ,焱

泰州市苏陈镇水利站

进入新时代，“中国式现代化”成为发展新要求，实现水利现代化是海陵水利新时代的目标和任务。习近平总书记强调，要全面贯彻网络强国战略，把数字技术广泛应用于政府管理服务，推动政府数字化、智能化运行，为推进国家治理体系和治理能力现代化提供有力支撑。面对新时代新要求，海陵水利信息化建设要加快构建智慧水利体系，加强新一代信息技术与水利业务深度融合，不断推进海陵水利治理体系和治理能力现代化。实现海陵水利现代化需要筑牢信息化基础，夯实基础的第一步是构建海陵智慧水利管理平台。

1. 建设背景

智慧水利先行先试工作自2020年水利部印发《关于开展智慧水利先行先试工作的通知》（水信息〔2020〕46号）启动以来，11家单位（长江委、黄委、太湖局、浙江水利厅、福建省水利厅、广东省水利厅、贵州省水利厅、宁夏回族自治区水利厅、深圳市水务局、宁波市水利局、苏州市水利局）围绕水利业务工作的重点、难点、痛点问题，实施了36项智慧水利先行先试任务，不断强化新一代信息技术与水利业务的深度融合，应用成效明显、技术创新亮点纷呈。2022年，水利部组织完成了对智慧水利先行先试任务的验收，先行先试任务在促进业务协同、创新工作模式、提升服务效能方面取得突破，形成一批可推广可复制的应用成果。

2. 建设需求

海陵区位于江苏省腹部，长江水系与淮河水系交汇之处，南连高新区，东、北与姜堰区接壤，西邻江都区，全区总面积约307.12平方公里。海陵处于北亚热带气候区，四季分明，光照充足。年平均气温在13.9℃～15.7℃之间，年平均降水量1027mm。降水量年内分配不均匀，年内降水约66.7%集中在汛期（5~9月），汛期多年平均降水量为684.7mm。海陵境内总体地势南高北低，地形地貌以平原、圩洼为主，全区总水域面积率达11.01%，加上沟塘，综合总水域面积率达18.93%。全区现有各级河道732条、全长1043.26km，其中市级河道7条，区级河道29条，乡级河道111条，村庄河道、沟塘总计585条。共有里下河低洼圩区55个，圩堤总长370.4千米，圩内面积146.1平方公里；圩口闸271座，排涝泵站175座，长江与淮河流域性控制建筑物21座。

海陵区水资源精细化、智能化管理能力有待提高，地下水可增加开采量区域差异较大，需结合实际合理开采；现状河湖管控范围内存在挤占、侵害等现象，人水不能和谐，河湖空间系统管控能力有待进一步提升，河湖管理相关制度有待同步完善；新时代下水利信息化缺乏针对性、整体性统筹，不适应新时代智慧水利管理需求，海陵水利治理体系和治理能力现代化任重道远。

一直以来，海陵因水而生、依水而建、因水而兴，“街河并行”成为其独特的水系空间布局形态。从海陵水利“一张图”向海陵“街河并行”智慧水城演变，是一个二维平面到三维立体的过程，需要科技赋能，提升水利建设和管理的数字化、网络化、智能化水平，构建海陵智慧水利管理平台。

3. 建设基础

海陵区科学治水的实践与探索获水利部、省水利厅高度认可。2019年第13期《中国水利》发表了《海陵区科学治水的实践与探索》文章，《海陵区科学治水经验做法获水利部在全国推广》被省委办公厅信息处《快报》采用。海陵区水资源量模拟研究项目，在启动水利工程地理信息数据采集、初步完成“海陵水利一张图”基础上，逐年完善各项水利基础数据。海陵与专业高校合作，与河海大学联合实施水资源量模拟研究，开展农业用水、工业企业用水调查，并将调查成果上传至海陵区水利工程地理信息化系统，进一步丰富“海陵水利一张图”的基础信息，实现信息共享，便于管理。启动“智慧巡河”“河长云APP”加强河道治理的数据收集，通过大数据支撑，让巡河数据清晰化、河道治理精细化。

在海陵“一张图”基础支撑下，从提升水资源、水环境、水安全及智能化、精细化管理水平角度，用大数据、云计算系统模拟研究九龙镇上、下河两个封闭水系水利工程调度方案，先后构建智慧水网水动力水质预报调度系统，建立水文水质现场监测站点，形成九龙片区水网智能调控物理模型示范，逐步实现以建筑物为物联网节点、水系为脉络的智能水网。采用物联网、大数据、人工智能，结合水利系统智慧管理平台，对泵站进行全方位监测监控，实现海陵区泵站故障智慧诊断及预警系统的建设应用。

4. 建设内容

①形成水利信息基础数据库

结合海陵水利“一张图”，根据水利数据库数据采集需要，创新采用人工地面测绘地形、无人机空中倾斜摄影、无人船水下地形测量等新技术进行采集，结合已有地理信息系统（GIS）数据，将海陵全区的河道和水利工程多层次、多尺度的信息进行叠加整合，形成海陵水利基础空间信息数据库。整合后的数据库便于对水利信息的集中管理以及综合处理分析，为构建海陵智慧水利管理平台提供数据支撑。

②建设水利物理和空间模型

运用基础数据库信息，对海陵区所有水利工程进行物理模型建设。根据水安全保障需要，建设区域水旱灾害预报调度模型、城市内涝淹没模型、防汛抗旱演算模型等。深化《泰州市海陵区北部街区滨水空间城市设计》编制，将成果落到国土空间规划，同时利用数字孪生、BIM等技术，结合水利、自然资源、应急、气象、公安等多部门数据，形成海陵水利空间模型。

③构建海陵智慧水利管理平台

运用大数据、物联网、云计算、人工智能，构建海陵智慧水利管理平台，实现水利信息化管理和应用。通过视频监控，结合流量计等传感器对水利基础数据进行动态监测，对水利建设和管理全过程进行数字化映射、智能化模拟，实现空间模型与物理模型同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。实现水利信息智能采集、智能分析、智能管理，同时将信息与群众共享，打造亲民惠民利民的海陵智慧水利管理平台，让百姓知水、亲水、爱水、护水。

5. 建设现状

目前，运用“大数据”和GIS技术，海陵区已完成“海陵水利一张图”（二维版本），在防汛抗旱、河长制、水利工程建设和管理等方面初步应用。防汛抗旱方面，划分水格（86个水利分区），制定“一分区一图一预案”；河长制方面，启动“智慧巡河”，利用“河长云APP”加强河道治理的数据收集；水利工程建设方面，构建九龙镇防洪排涝和水生态调度管理平台，试点实施九龙镇水文水动力水质数学耦合模型和1:300的水网智能调控物理模型；水利工程管理方面，开发泵站工情实时监测诊断APP，通过前端感知设备进行数据采集，减少泵站运行故障的发生。

6. 存在问题

① 海陵水利一张图目前还处在二维阶段，需要将GIS与BIM、VR等技术相结合，为智慧水利平台搭建三维可视化场景、360°实景，同时实现数据的动态更新。

② 现有的工作平台较多，如泰州市城市水资源实时监控与管理系统、市政府政务系统、区政府政务系统等，水利建设和管理平台不统一，需要将政务系统、水资源管理系统等集合到海陵智慧水利管理平台。

③ 决策支持系统（DSS）需要优化完善，涉及到防汛抗旱决策、水资源管理决策、水利工程故障诊断决策等问题，要应用人工智能技术，提高平台的智慧化水平。

7. 建设目标

建立覆盖全域的水利信息化系统，推进海陵水利治理体系和治理能力现代化。加强监测体系建设，优化行政区界断面、取退水口、地下水等监测站网布局，实现对水量、水位、流量、水质等全要素的实时在线监测，提升信息捕捉和感知能力。动态掌握并及时更新流域区域水资源总量、实际用水量等信息，通过智慧化模拟进行水资源管理与调配预演，并对用水限额、生态流量等红线指标进行预报、预警，提前规避风险、制定预案，为推进水资源集约安全利用提供智慧化决策支持。

按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，结合“海陵水利一张图”综合基础数据信息，充分运用数字映射、数字孪生、仿真模拟等信息技术，以数字化、网络化、智能化为主线，以算据、算法、算力建设为支撑，以数字化场景、智能化模拟、精准化决策为路径，构建海陵智慧水利管理平台，加快建设、持续完善具有强大‘四预’功能的数字孪生流域”，助力营造海陵幸福水天堂。

 参考文献：

[1].唐岗.基于BIM+GIS的洋溪水利枢纽信息化管理平台建设[J].中国水利，2021(4).