一、背景概述
嶗山水庫位于青島市城陽區(qū)境內(nèi)，總庫容5955萬立方米，是青島重要的水源地之一，擔(dān)負(fù)著城市供水和防汛兩大工作任務(wù)。
水庫下游有著城區(qū)村莊以及青島重要的陸地交通樞紐和廠站等，做好嶗山水庫管理工作，不僅關(guān)系到青島市的城市供水，更關(guān)系到大壩下游的人民生命和國家財(cái)產(chǎn)安全。
基于以上背景，公司以《山東省大中型水庫工程標(biāo)準(zhǔn)化管理手冊編制指南》為建設(shè)依據(jù)，擬建設(shè)嶗山水庫標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維平臺(tái)，構(gòu)建嶗山水庫標(biāo)準(zhǔn)化管理體系。
二、建設(shè)內(nèi)容
項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括構(gòu)建嶗山水庫孿生模型、構(gòu)建水庫自動(dòng)化全面感知體系、構(gòu)建“預(yù)警、預(yù)演、預(yù)報(bào)、預(yù)案”的洪水預(yù)報(bào)體系、構(gòu)建水庫全業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化管理平臺(tái)。
構(gòu)建嶗山水庫孿生模型
系統(tǒng)基于GIS地理信息使用高分衛(wèi)星遙感技術(shù)，構(gòu)建完整的以水庫為中心的自然環(huán)境信息，以精確的三維模型全方位還原水庫地勢地貌，提供圖層工具和空間服務(wù)等功能，實(shí)現(xiàn)三維可視化嶗山水庫孿生模型。
構(gòu)建水庫自動(dòng)化全面感知體系
通過先進(jìn)的傳感設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建包含大壩變形、降水量、水質(zhì)、水位、庫容、視頻安防、閘門、配電系統(tǒng)等信息的自動(dòng)化信息采集體系，提高水庫的雨情水情汛情工情的監(jiān)測能力。
構(gòu)建“預(yù)警、預(yù)演、預(yù)報(bào)、預(yù)案”的洪水預(yù)報(bào)體系
通過具體研究入庫河流的洪水特點(diǎn)以及河床變化規(guī)律，綜合水文學(xué)、水力學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)等相結(jié)合的技術(shù)方法，建立符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的洪水預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛿?shù)學(xué)預(yù)報(bào)模型,為相關(guān)部門防洪減災(zāi)調(diào)度提供決策依據(jù)。
構(gòu)建水庫全業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化管理平臺(tái)
運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，深化水庫業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化改造和管理模式創(chuàng)新，構(gòu)建覆蓋工程概況、水庫保護(hù)范圍、運(yùn)行調(diào)度、安全監(jiān)測、巡視養(yǎng)護(hù)、安全責(zé)任管理、檔案管理等水庫全業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理平臺(tái)。
三、重點(diǎn)功能
大壩安全監(jiān)測
項(xiàng)目在水庫的原有監(jiān)測點(diǎn)位分別安裝了9套GNSS位移傳感器和31套振弦式滲壓設(shè)備，提供在線自動(dòng)監(jiān)測功能。除自動(dòng)化監(jiān)測外，還實(shí)現(xiàn)了人工測量的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集管理，節(jié)省人力成本的同時(shí)也提供了有效的分析依據(jù)。
防洪調(diào)度
防洪調(diào)度為核心功能之一，防洪調(diào)度模塊主要包括洪水預(yù)警、洪水預(yù)報(bào)、洪水預(yù)演和洪水預(yù)案四個(gè)功能，構(gòu)建了嶗山水庫的“四預(yù)”防洪體系。
洪水預(yù)警，在汛期時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)按照水庫的防汛調(diào)度圖，對水庫的雨前水位和日降雨量進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)出現(xiàn)極端天氣預(yù)警、中小洪水預(yù)警、較大洪水預(yù)警和超大洪水預(yù)警時(shí)，添加預(yù)警聯(lián)系人，在汛期時(shí)提醒預(yù)警人，自動(dòng)分發(fā)預(yù)警短信通知信息。
洪水預(yù)報(bào)，基于前期影響雨量、降水量以及徑流的關(guān)系圖，實(shí)現(xiàn)對未來24小時(shí)實(shí)時(shí)的水位預(yù)測。為防汛調(diào)度工作提供重要數(shù)據(jù)支撐，為泄洪調(diào)度提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而提前做出防汛決策。在滿足防汛安全的要求下保障水庫的庫容儲(chǔ)備。
洪水預(yù)演，以水利勘察設(shè)計(jì)院提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以特大暴雨為假設(shè)條件，對水庫及其上下游區(qū)域的洪水推進(jìn)情況，開展動(dòng)態(tài)模擬演示，覆蓋村莊及街道范圍。
洪水預(yù)案，根據(jù)實(shí)況天氣數(shù)據(jù)及水庫庫容數(shù)據(jù)，以洪水動(dòng)態(tài)模擬為參考，依據(jù)水庫的防汛經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)水庫庫容對照表，實(shí)現(xiàn)了在線泄洪計(jì)算公式，自動(dòng)計(jì)算閘門開啟度、預(yù)計(jì)泄流量和水位高程。
實(shí)時(shí)防汛調(diào)度
實(shí)時(shí)防汛調(diào)度作為本系統(tǒng)的防汛調(diào)度中心，展示當(dāng)前降雨量、天氣預(yù)報(bào)、水位庫容、臺(tái)風(fēng)云圖，視頻監(jiān)控、防洪調(diào)度圖等信息、并且能夠結(jié)合人工記錄方式，完成防汛調(diào)度的全過程記錄，為防汛調(diào)度提供數(shù)字依據(jù)。
范圍確權(quán)
通過地理信息系統(tǒng)(GIS)顯示水庫管理和保護(hù)范圍，通過地圖和列表顯示確權(quán)范圍的界碑點(diǎn)位、界樁數(shù)量及埋設(shè)坐標(biāo)，附勘測點(diǎn)位坐標(biāo)圖和界樁照片。
移動(dòng)互聯(lián)APP應(yīng)用
通過移動(dòng)端查看水庫的降水量、天氣預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)云圖和安防監(jiān)控視頻信息，方便管理人員和防汛人員隨時(shí)隨地掌握汛情信息，構(gòu)建水庫運(yùn)行業(yè)務(wù)協(xié)同的移動(dòng)互聯(lián)工作臺(tái)。
四、案例總結(jié)
嶗山水庫標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維平臺(tái)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了嶗山水庫的數(shù)字孿生，并結(jié)合嶗山水庫現(xiàn)狀，充分融合建筑信息模型和地理信息系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)監(jiān)測等技術(shù)提升了水庫感知、傳輸、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化和智能化的管理能力，實(shí)現(xiàn)了感知體系和水庫安全管理的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化和智慧化，保障了水庫安全穩(wěn)定運(yùn)行。
