水库管理中的信息化建设与智能化技术运用

摘要：水库管理信息化与智能化建设以立体感知、统一平台、数字孪生、智能巡检、优化调度及共管机制为核心内容。各地水库推动卫星遥感、无人机、测量机器人、物联网等在水库管理领域的应用，构建天、空、地、水工一体化监测体系，全面掌握运行态势。基于集成化矩阵平台，融合防汛、安全、供水、运维等业务模块，消除信息孤岛，实现各业务系统互联互通、协同运作。采用数字孪生技术，通过洪水预报和仿真预演，显著缩短调度响应时间，大幅提高防洪减灾效益。利用无人机自动巡检和机器视觉监测代替人工开展高频次巡查，实现渗流渗压数据超限自动报警。通过智能调度模块耦合来水预报和需水预测，自动生成多方案比选，保障供水安全。通过共管共治的跨区域制度保障和设备主人制等制度措施，确保平台长期稳定运行。信息化技术在水库防洪、供水、安全和生态保护等方面发挥了重要作用。
关键词：水库管理；信息化建设；智能化；技术运用

前言：

水库是防洪减灾、改善生态的重要防洪减灾、水资源配置和生态保护控制性工程。水库防洪调度管理的科学与否，关系到下游广大人民群众生命财产安全和经济社会发展。长期以来，水库防洪调度管理采用人工观测、纸质记录、经验调度方式，观测次数少、难汇集、预报精度低、调度不及时。近年来，随着物联网、卫星遥感、北斗定位、数字孪生、人工智能等新技术快速发展和广泛应用，为水库防洪调度管理向数字化、智能化转型带来重大机遇。水利部提出要全面推进智慧水利建设，构建具有预报、预警、预演、预案功能的数字孪生水利体系[1]。全国多地水库主动探索实践，先行先试开展感知体系、管理平台建设、智能调度应用，取得了一批宝贵经验。系统总结这些新技术应用和管理创新成果，对推动水库防洪调度管理提质增效具有重要意义。

一、构建天空地水工一体化立体感知网络

多彩卫星遥感无人机测量机器人无人船以及各类物联传感器等各类终端设备汇聚成全天候、多维度的感知矩阵，实现对各类水库全方位、全天候、多角度的综合感知。通过卫星遥感技术周期性获取整个库区的整体画面，识别库岸变形区间；通过无人机自动巡检获取预设航线上的自动巡检数据；通过部署在边坡上的测量机器人和布设的北斗位移监测站获取大坝表面变形毫米级精度数据；通过无人船搭载多波束获取库区水下淤积地形图；通过部署在水面的雨量站、水文站和遍布库区各点位的物联传感器(雨量、水位、渗流渗压、闸门开度等)实时采集各类数据。通过以上各类感知设备和终端，构建全天候、多维度、多角度、多手段的综合立体感知网络，实现对整个库区全方位、全天候、多角度的感知。案例:珊溪水库4台测量机器人自动完成水库表面变形监测任务，33个边坡位移监测点采用北斗监测，大大缩短了数据采集和分析时间，从原来的18小时现在只需要1小时。杭州市通过感知设备的部署，将巡查效率提高10倍，隐患识别的预警精准度达到95%以上[2]。感知设备采集的雨量、水位、渗流渗压、闸门开度等数据通过专用网络传输至管理平台，成为精准管理水库运行的基本条件，实现从经验管理到科学决策的转变。

二、搭建一体化运行管理矩阵平台

感知数据汇聚后需经由统一平台进行整合处理与业务协同。各地水库利用四全、四制、四预、四管作为水利部建设思路，建设综合运行管理大矩阵平台。通过bim+gis构建数字孪生场景，把大坝、溢洪道、闸门等建筑物模型化，叠加雨量、水位、水质、供水量等10余类实时数据，实现运行态势一屏统览。平台涵盖防汛调度、安全监测、库区巡查、供水调度、设备管养等业务模块，支持大屏端、桌面端、移动端三端业务。巡查人员使用手机app，实现巡查发现问题隐患上报、定位拍照、派单整改、验收销号，形成上报－审核－整改－验收－销号全流程闭环管理。江垭、皂市水库矩阵平台上线后，目前近一个月的时间已发生超5000次业务操作，表明平台已融入日常管理当中。黑龙滩水库平台设置四全、四制、四预、四管模块，把制度文件电子化，责任链条可视化，管理流程标准化，实现管理由传统粗放模式到数字化精细模式的转变。

三、数字孪生赋能洪水预报与调度决策

数字孪生技术将物理水库映射为虚拟模型，是实现精准调度与预演推演的核心支撑。水库管理平台接入气象部门测雨雷达与流域雨量站数据，耦合产汇流预报模型，可对未来3至5天的入库洪水进行精准预报[3]。在预报基础上，平台内置水动力学模型，可对洪水演进过程进行仿真模拟，将传统数小时的演算压缩至数分钟完成。江垭、皂市水库依托数字孪生澧水系统，将洪水演进模拟时间从40分钟压缩至5分钟，2025年应对澧水1号洪水时，两库联合削峰6500立方米每秒，有效降低下游河段水位约2.5米。汤浦水库构建溃坝仿真分析系统，通过历年雨洪调度的模拟演练持续优化应急预案，大幅压缩应急响应时间。珊溪水库进一步采用正向预演加逆向推演的双向模式，平台提前48小时精准预测入库洪水过程，洪峰流量预报偏差仅8%，峰现时间误差仅1小时，为防洪调度赢得宝贵时间窗口。数字孪生技术使防洪调度从被动应对转向主动预演与方案优选。

四、智能化巡检与安全监测预警

航空无人机自动巡航取代人工巡航库区上下游、左右岸，大幅节约人工巡检时间70%。机器视觉大坝变形监测应用得到固化（如图1所示）。山东东湖水库引入惯性测量相机进行坝体沉降毫米级监测，在山东省实现应用突破。多参传感器时刻监测渗流渗压变化，自动上传至平台，采用回归分析、置信区间估计拟定预警指标，超限报警。珊溪水库平台实现大坝安全体检报告一键生成，从感知体系、水雨情、综合监测等方面进行多角度综合分析，告别安全检查时大项人工汇总报表[4]。白蚁监测是水库安全检查的一个重要环节，一些水库采用智能监测和环保灭蚁进行水库生物危害的智能化管理[5]。花果山水库开展20支仪器感知大坝位移变形和渗流渗压监测，具备720度全景展示能力，实现工程安全现状态可视化管控。通过智能化巡检和工情监控，基本解决了人工巡检次数少、范围受限、时效性不高的问题。

图1 无人机水库巡查

五、智能调度与水资源优化配置

通过信息化手段，水库矩阵平台集成来水预报、需水预测和调度模型，生成多套调度方案并比选优化；汤浦水库建设供水智能调配模块，依据中长期气象预报自动寻找保供水方案最优解，2025年干旱期间通过优化汤浦水库与补水水源调度，满足500万人用水需求，少限供18天，避免直接经济损失近490万元。引供水模型深度耦合优化调度效益提升东湖水库引供水模型深度融合蒸发、渗漏和引供水量时序特征，基于机组运行自主生成最优调度方案，通过闸门优化调度算法实现引供水快速回输，累计向渠道供水1786.9万方，供水效率提升25%。水质监控多维集成三维溯源精准追溯大坳水库建设水质监测系统，集成13台红外热成像、8台智能球机和70处监控点位，实现全天候水质动态监测，三维溯源模型可精准定位污染源。水库连续45个月保持国家一类水标准。

6结束语

水库管理向信息化、智能化转变，已从理念探索进入应用阶段。立体感知使水库全要素一目了然，统一矩阵使多业务融合有机统一，数字孪生使防洪调度从经验迈向预演优选，智能巡检使人工巡视全面减负提升隐患发现效率，优化调度使兼顾供水与生态的调度模式产生巨大经济和社会效益，共管共治使跨域多方共管共享成为可能。这些新技术、新机制深度融合，有效提升了水库防御洪旱能力，促进了水资源配置向精细转变。下一步要继续加强数据底板建设，做好模型参数率定，提升人工智能参与隐患识别、调度决策水平，同时建立考核培训、数据更新机制，确保信息化平台始终处于用得上、用得好的状态，切实发挥为水库管理服务的作用。

参考文献：

[1]姚凯. 水库管理中的信息化建设与智能化技术应用[J].大众标准化,2026, (10):160-162.

[2]王东芹. 水库管理中的信息化建设与智能化技术应用研究[J].智能建筑与智慧城市,2025, (12):186-188.

[3]张洋.水库管理中的信息化建设与智能化技术应用研究[J].水上安全, 2024(001):000.

[4]潘峻峰.智能化技术在水库大坝安全监测自动化中的应用[J].智能建筑与智慧城市, 2024(5):177-179.