信息技术在水利工程管理中的应用

一、引言

水利工程承担着防洪减灾、水资源调配、农业灌溉等多重功能，其管理效能直接关系到国民经济发展和人民生命财产安全。随着新一代信息技术的迅猛发展，传统水利工程管理模式正面临深刻变革。传统模式依赖人工巡检、经验决策，存在信息滞后、响应缓慢、资源浪费等突出问题，已难以适应现代水利工程对精细化、智能化管理的需求。将信息技术深度融合于水利工程全生命周期管理，通过实时监测、智能分析、精准调控等手段提升管理水平，成为实现水利现代化的核心路径。

二、信息技术在水利工程管理中的应用理论

2.1 物联网技术实现实时监测

物联网技术通过部署感知层、网络层和应用层架构，构建水利工程“神经感知网络”。在感知层，利用水位传感器、流速仪、水质检测仪、坝体应力传感器等设备，实现对水利工程关键参数的全方位采集；网络层通过无线通信、卫星传输等技术，将监测数据实时上传至管理平台；应用层则通过数据可视化与预警系统，为管理人员提供直观的工程运行状态反馈。

2.2 大数据与云计算提供数据支持

水利工程管理涉及水文、地质、工程建设等多维度数据，具有体量大、类型多、更新快的特点。大数据技术通过分布式存储架构实现海量数据的高效管理，运用数据挖掘算法提取隐藏信息，如通过分析历史泄洪数据与流域降雨规律，建立洪水演进预测模型。云计算则提供弹性计算资源，解决水利工程复杂模拟计算的算力瓶颈，使原本需要数小时的水库调度模拟可在分钟级完成。两者协同应用，实现了从“经验决策”向“数据决策”的转变，显著提升了水利工程应急响应与日常管理的科学性。

2.3 数字孪生构建虚拟映射

数字孪生技术通过三维建模、物联网数据接入、仿真引擎开发，构建与实体工程高度同步的虚拟数字模型。该模型不仅能精准复现工程物理形态，还能实时映射运行状态参数，实现“物理世界 - 数字空间”的双向交互。在水利工程调度中，管理人员可通过数字孪生系统模拟不同来水情况下的闸门调控方案，预演水位变化、流量分配等关键指标，对比分析方案的经济性与安全性；

三、信息技术在水利工程管理中的应用现状

我国水利工程信息化建设已取得阶段性成果。在大型水利枢纽管理中，三峡工程、南水北调工程等已建成较为完善的信息化管理系统，实现了工程运行状态的实时监控与智能调度。在中小水利工程领域，全国已完成超过 5 万座小型水库的雨水情测报和大坝安全监测设施建设，监测覆盖率从 2019 年的不足 30% 提升至目前的 85% 以上。灌区信息化改造成效显著，宁夏青铜峡、内蒙古河套等大型灌区通过安装自动化量测水设备，水资源利用效率提高 10%- 15%。

但应用短板依然明显：一是区域发展不均衡，东部经济发达地区水利信息化投入是中西部地区的 3-5 倍，部分偏远地区仍依赖人工抄表和巡检；二是数据质量问题突出，约 30% 的监测数据存在采集频率不足、误差超标等问题，数据孤岛现象普遍，跨部门数据共享率不足 40% ；三是技术应用深度不够，多数系统仍停留在数据展示层面，智能化分析和决策支持功能薄弱，数字孪生等先进技术仅在少数重大工程中试点应用。

四、信息技术在水利工程管理中的应用案例分析

某省大型水库群智慧管理系统是信息技术深度应用的典型案例。该系统覆盖流域内 5 座大型水库、23 座中小型水库，构建了“空天地”一体化监测网络：天空部署无人机定期巡检库区周边环境，地面安装 820 套各类传感器实时监测水位、雨量、坝体位移等参数，水下布设声学多普勒流速仪监测库区水流结构。监测数据通过 5G 网络传输至云端数据中心，经大数据平台清洗分析后，实时推送至数字孪生调度系统。

在 2023 年汛期，该系统通过分析气象数据提前 72 小时预测流域将出现强降雨过程，利用数字孪生模型模拟了 3 种调度方案：方案一保持正常泄洪可能导致下游城市防汛压力过大；方案二提前加大泄洪量则会影响后期供水；方案三梯级联合调度可实现防洪与供水双赢。系统最终推荐的梯级调度方案被采纳，通过精准控制各水库泄洪时机和流量，成功将流域洪峰削减 23%，保障了下游 120 万群众安全，同时确保了灌区灌溉用水需求。与传统调度模式相比，该系统使应急响应时间缩短 60% ，年节水效益超过 8000 万元。

五、信息技术在水利工程管理中的优化策略

5.1 完善信息化基础设施网络

实施水利信息化补短板工程，重点向中西部地区和小型水利工程倾斜，建立中央与地方共担的投入机制，未来 3 年实现小型水库监测设施全覆盖。优化通信网络布局，在山区、库区等信号薄弱区域建设中继基站，推广低功耗广域网技术，确保监测数据传输稳定可靠。制定《水利监测设备技术标准》，统一设备接口和数据格式，推动老旧设备升级改造，提高监测数据质量。

5.2 构建一体化数据治理体系

建立省级水利数据中台，制定涵盖数据采集、存储、共享、安全等全流程的管理规范，明确各部门数据权责。开展数据质量专项整治行动，通过人工校验与智能算法相结合的方式清洗历史数据，建立数据质量追溯机制，对数据错误实行责任倒查。打破部门数据壁垒，建设跨层级、跨地域、跨业务的水利数据共享平台，将数据共享纳入部门绩效考核，共享率未达标的单位不得申报水利专项资金。

5.3 强化技术创新与人才培养

设立水利信息化创新基金，重点支持数字孪生、人工智能等技术的工程化应用，每年遴选 10-15 个示范项目予以资金扶持。构建“高校 + 科研院所 + 企业 + 管理单位”的协同育人机制，在河海大学、武汉大学等高校增设智慧水利专业方向，每年培养专业技术人才 5000 人以上。开展基层管理人员轮训，编制《水利信息化应用操作手册》，通过“线上 + 线下”培训相结合的方式，确保管理人员熟练掌握系统操作技能，2025 年前实现基层水利员培训全覆盖。

六、结论

信息技术已成为推动水利工程管理现代化的核心驱动力，物联网、大数据、数字孪生等技术的融合应用，实现了水利工程监测从“被动感知”向“主动预警”、决策从“经验判断”向“数据支撑”、管理从“分散粗放”向“协同精细”的转变。尽管当前存在区域发展不均、数据治理薄弱等问题，但通过完善基础设施、强化数据治理、推进技术创新和人才培养等系统性措施，能够有效破解发展瓶颈。未来，随着新一代信息技术的持续迭代，水利工程管理将迈向全面智能化新阶段，为国家水安全保障和生态文明建设提供更加坚实的技术支撑。

参考文献

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[3] 张勇，刘静。大数据驱动的智慧灌区管理模式构建 [J]. 农业工程学报，2023， 39 （2）： 135-142.