2021(3):1-7. DOI: 10.193/j.17-905.2021.03.001
摘要:针对水利工程行业数字化、信息化、智慧化水平较低,生产管理手段较落后问题,基于珠江三角洲水资源配置工程探索研究施工阶段 BIM 技术的集成应用,以 BIM 技术为基础,结合其他数字化与信息技术,搭建基于 BIM 技术的多维度数据管理支撑平台,从态势分析与辅助决策(进度、质量、安全、资金)、基于 BIM +GIS 的专题应用(盾构机与 TBM 设备状态跟踪与高效运行可视化应用场景、地下工程与地面设施影响监控保障可视化应用场景、地面场景 720 全景图像虚拟现实呈现、VR/AR 培训体验)两大方面为切入点进行深度应用,将 BIM + GIS 模型与工程建设管理要素相结合,实现精确、可视化的工程管理,提高工程管理的精细化程度和业务决策效率。这一应用经验也标志着数字化技术正颠覆着原先的传统工程建管模式,积极推动数字化转型。
2021(3):8-12. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.002
摘要:为服务于河湖“清四乱”行动,加强河长对“乱占”问题的管理,以围湖造田和坑塘养殖 2 种“乱占”现象为研究对象,提出基于综合指数法、灰度共生矩阵及支持向量机等多种方法的“乱占”目标识别机制。运用高分辨率遥感影像,分别使用指数法和灰度共生矩阵提取“乱占”目标的光谱和纹理特征,并在融合光谱与纹理特征的基础上,利用支持向量机进行监督分类,输出混淆矩阵分析分类精度。研究结果表明:该方法应用于围湖造田和坑塘养殖 2 类“乱占”目标识别效果良好,能够有效减少实地调研工作量,为各级河长监督整改河湖“四乱”问题提供技术支撑。
2021(3):13-17. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.003
摘要:为解决水利空间数据共享困难的问题,江苏省基于开放地理信息标准,采用去中心化技术路线,构建水利一张图。利用 OGC(开放地理空间信息联盟)提供空间数据交换和服务互操作协议,具体接口可以在业务领域定制化实现,提出以 OWS(OGC 网络服务)融合异构空间数据,实现地图局部更新和统一风格展示;通过URI 定位属性并与 Solr 搜索引擎结合,扩展 WFS 实现基于语义的空间信息查询;基于服务链和工作流整合水利空间功能;结合 LDAP 协议实现 CSW 服务,构建跨部门、级别、业务的细粒度空间信息目录;通过服务负载均衡,实现云端 GIS 等方案。从技术上实现水利一张图平台框架,可满足水利空间信息公共服务的功能、性能需求,并为基于水利一张图整合全省水利信息资源,提供理论参考和技术借鉴。
2021(3):18-20. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.004
摘要:为改善宁波市河网水环境,基于现有的工程措施,从智能化非工程措施角度,探究平原河网水资源智能化调度的可行方案。根据宁波市中心城区平原河网基本特点及闸泵工程分布情况,分析宁波市近些年在水资源智能化管理调度方面的建设情况及存在问题,以满足河流生态需水量为前提,从监测、模拟、调度方案的形成及调度执行 4 个层面,提出推进河网水资源智能化调度的思路及实现途径,并对每一个层面的实际可行性进行分析。通过建立宁波市中心城区河网水质水量联合调度模型,结合重要水功能区与河湖断面的水质实时监测数据,对河道水体进行纳污容量分析,并使用水质模型结合调度方案模拟水污染演化进程、影响范围、持续时间,为河流水量调配提供决策支持,为类似区域的水质改善提供借鉴。
2021(3):21-25. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.005
摘要:为率定白石水库尾水渠水位-流量关系曲线,以白石水库尾水渠为研究对象,利用实测数据计算出渠道的断面尺寸,根据渠道的实际情况选定理论流量计算公式和比降、糙率等系数,经过计算得出水位-流量关系理论曲线,再通过对水库渠道内低、中、高水位下测流方法的选择,确定在低水位和高水位下采用浮标法,在中水位下采用流速仪法,并将多次实测结果与理论值进行比较,发现两者差值均在误差范围内,吻合度非常高,最终验证所绘制的白石水库尾水渠水位-流量理论关系曲线采用的理论公式和参数准确、合理,曲线精确度符合水库的实际需求,以此为水库流量测验提供可靠的技术支持,同时也为同类型水库的尾水渠计算下泄流量提供宝贵经验,可用于今后的泄洪流量测算。
2021(3):26-31. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.006
摘要:针对开源 GIS 软件需要针对不同的应用场景和功能需求,筛选出多个软件进行组合集成应用的现状,为提升组合集成效率,按照典型的 WebGIS 系统的构建过程,从数据加工、数据存储、地图发布、空间分析、前端展示 5 个方面对常见的开源 GIS 软件进行整理分类。结合水利行业中所遇到的软硬件条件差异、网络环境不同、功能需求不同等方面,抽象出 4 个不同的应用场景,从功能、易用性、使用的广泛性和软件许可等几个方面进行筛选,构建软件的组合方案,提供系统案例,为开源 GIS 软件在水利行业中的应用提供指导作用。从应用结果看,4 套方案覆盖了不同层次的应用需求,开发人员可依据需求快速准确确定解决方案,达到降低成本,快速构建相关 GIS 功能的目的。
2021(3):32-36. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.007
摘要:南水北调中线调水主干渠陶岔出水口流量监测数据是丹江口水库水资源跨流域调度水量监测的重要依据。为提高陶岔出水口流量监测精度,陶岔主干渠安装 Quantum 时差法超声波流量实时监测系统。以该流量实时监测系统为例,介绍时差法超声波流量计在大型渠道中应用的工作原理、安装方式、流量计算方法等。从时差法超声波流量计与转子式流速仪法、走航式 ADCP 法同步流量测验的比测结果看,该流量实时监测系统测得流量精度满足 GB 50179—2015《河流流量测验规范》中的相关要求。作为新型流量测验装备,具备自动化和信息化优势,可较为明显地提高水文监测能力建设。
2021(3):37-40. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.008
摘要:景观湖等水体流动性弱,易发生水体缺氧等水生态问题,严重损害水体质量,造成水体黑臭等现象,威胁着水体生态安全。为解决此类生态问题,保持水体良好的环境质量,研究一种基于太阳能的水体垂向循环装置系统,以加强水体交换,从而提升深层水体溶解氧含量,改善水体生态循环。配套水质在线监测设备,基于 LoRa 自组网,保证在太阳能供电条件下装置的持续在线,提出一种以溶解氧含量和设备剩余电量为联合约束指标的动态调节方法,通过实时监测水体溶解氧含量,自动控制水体循环装置调节水体溶解氧浓度。并在龙湖进行实验验证,实验结果表明:装置运行能有效提升水中溶解氧含量,减少溶解氧含量波动变化,有助于维持水体健康水质。
2021(3):41-44. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.009
摘要:为有效提高水位数据在线监测技术的自动化、智能化,针对当前传统水文仪器监测设备的微控制器(C51,MSP430 及 STM32 等)主频低、智能性、鲁棒性差,以及水位监测数据的不精确、实时性差及成本高等问题,提出采用嵌入式 Linux 系统、图像处理及无线传输技术等实现水位数据在线自动监测。利用嵌入式 Linux系统(Bootloader,Linux 内核及 Rootfs 文件系统)定时控制网络摄像机获取高清图像,并在嵌入式 Linux 系统进行图像识别处理,将识别的水位信息和采集的图像通过无线模块传输至控制中心,以期实现水位视频在线监测与图像查询。该方法相比传统微控制器,具有监测水位数据处理速度更快、智能化程度更高、水位数据精度高、成本低实时性强等优点,并能够进一步推动水文仪器现代化建设发展。
2021(3):45-50. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.010
摘要:针对茨淮新河灌区信息化涉及多个专业、监控类型及对象多等问题,设计具有多元物联测控和低功耗的一体化综合管控硬件平台,研制智能装置与产品,实现灌区水情、闸泵站等多业务的综合监控,并建立集全面感知、精准配水、协同管控于一体的灌区一体化综合管控软件平台。在茨淮新河灌区通过一体化综合管控硬件和软件平台的应用,构建一个以灌区工程核心业务为需求的、通用的、规范的、适应未来发展的灌区信息化综合管控系统,覆盖水量监测、视频监视、调度控制、生产运行等全业务,解决传统灌区自动化系统技术差异大、资源共享困难、业务协同性差及运行管理效率低等问题,提高灌区水资源高效利用和管理水平,形成农业水资源可持续利用新型模式。
2021(3):51-54. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.011
摘要:在汛期前后长江河道河势会发生较大的变化,河道易发生崩岸险情和河床淤积,河道管理部门为关注河道变化,必须对河道进行监测。传统河道监测采用单波束测量方式,测深精度和效率都较低。为更好地对河道进行管理,安徽省长江河道管理局采用多波束测深系统对长江河道进行监测,快捷采集大面积、高精度水下点云数据,对河道水下地形做全覆盖、无遗漏的扫测,方便在 CAD 中制作各种比例尺的水下地形图,对水下地形数据在 GIS 软件中进行三维建模,制作固定断面图和冲淤分析图,进行断面对比和冲淤分析。通过监测为河道管理提供大量的基础资料,分析结果能全面反映河道变化规律和趋势,提高河道管理的技术和水平。
2021(3):54-58.
摘要:瓦窑水文站水流湍急,坡陡且垂直高差大,传统的浮子式或压力式水位计存在附属设施施工困难,观测过程历时较长且难度大等缺陷,为此引进 OTTRLS 高精度雷达水位计用于水位观测。为保证瓦窑水文站水位资料观测精度及资料序列的一致性,在分析 OTTRLS 雷达水位计测量原理基础上,收集同时期雷达水位计遥测与人工水尺观测的 492 组数据进行同步比测,并进行误差分析。比测分析结果表明:置信水平 95% 的综合不确定度为 2.47 cm,系统误差为 0.069 cm,均小于水位观测标准规定的不确定度和误差,满足现行水位观测国家标准规范要求,OTTRLS 雷达水位计在山区性河流中使用具有较好的适应性,观测数据可用于整编,满足山区性河流陡涨陡落水位测量对精度的要求。
2021(3):59-65. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.013
摘要:近年来,智能图像识别技术发展,逐步被应用到水位识别监测中,但该技术在实际中的推广应用不多。提出较为详尽的智能图像水位识别系统解决方案,利用计算机图像处理识别技术和深度学习模型,依托海量的、高质量的水位训练数据,实现水位自动识别、阈值设置、智能告警、智能分析及远程监控等功能服务,该系统可覆盖多种水位监测场景,实现控制中心远程全监管、现场零操作。在小龙潭水文站对遥测水位数据与智能图像水位识别系统数据进行比测分析,说明系统水位识别数据的准确性及可用性。此外,智能图像水位识别结果具有较好的直观性、可验证性及分析过程可回溯性,为水雨情信息监控、洪水灾害防治及决策提供数据支撑,随着技术的发展和成熟也可以应用到更多的场景之中,具有较大的推广空间和价值。
2021(3):66-69. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.014
摘要:地下水监测,可以实时掌握水位、水温、水质等地下水动态信息,为管理部门提供决策依据。结合云南省国家地下水监测工程(水利部分)运行以来发生的数据延迟、缺报等问题,基于监测系统结构和运维服务,主要分析研究内容包括:1)地下水监测设备故障表现及成因分析;2)地下水监测终端设备故障表现及成因分析;3)运行维护的建议。结果表明:国家地下水监测(云南)自运行以来,监测数据延迟、缺报主要受设备稳定性影响,亟须将现有的 2G 设备通信模块升级为 4G 或 5G 通信模块,并增加传输信道,作为现有 GPRS、短消息通信方式的补充和备份,同时加强地下水专业人才队伍建设,提高监测的时效性。
2021(3):70-74. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.015
摘要:加快建立国土空间规划体系并监督实施是党中央、国务院做出的重大部署,而水利基础设施空间布局对促进各类空间布局与水资源承载能力、防洪安全保障水平相适应,预留水利基础设施建设空间具有重要作用。为有效对接国土空间规划编制工作,结合实际需求,研究并建立水利基础设施空间布局管理的标准、规范和体系,完成水利基础设施空间数据库的设计,并研究离线瓦片存储和 Lucene 全文检索引擎技术。在 .Net 框架的 Visual Studio 集成开发环境中,利用 ArcGIS Engine 组件开发水利基础设施信息管理平台,实现地图浏览、空间数据管理及数据质检分析功能,为统一水利空间用途管控、规划编制审批、实施监督管理提供数据支撑,也为下一步构建基础设施空间布局一张图管控平台提供坚实的基础与保障。
2021(3):75-80. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.016
摘要:水利工程质量检测是保证工程质量的重要手段,为规范工程质量检测行为,加强监督管理,研发西藏水利工程质量检测监督管理系统。在分析系统总体设计思路、用户管理、数据库设计的基础上,以水利工程质量检测相关的管理标准及强制性的规章制度为依据,运用 Java 语言和 MySQL 数据库,采用 Spring MVC 整体架构体系,设计构建基于 B/S 结构的质量检测监督管理系统,主要功能模块包括系统权限管理、基础数据管理、检测机构相关信息管理、检测管理、数据统计与分析、消息管理 6 个一级模块,可实现对全藏区水利工程项目质量检测机构、相关检测信息进行远程集中化、规范化的管理,为工程检测质量提供可靠的技术保障。
2021(3):81-85. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.017
摘要:贵州省中小型水库约占全省水库的 99%,但普遍存在硬件设施明显不足、运行管理水平落后等问题。研究贵州省中小型水库运行管理信息化平台,实现运行信息采集自动化、业务管理数字化、决策分析智能化,是解决中小型水库运行管理难题的重要抓手。基于吊洞水库已有设计和建设成果,利用物联网、预报模型、移动互联网及 GIS 技术,紧密围绕安全监测、防洪度汛、兴利调度、应急管理、综合管理等运行管理业务重点,打造中小型水库信息化运行管理体系。该平台已在贵州省丹寨县吊洞水库应用,已基本实现水库运行管理智能化和水量调度精细化,保证水库的安全运行和经济效益的充分发挥,为贵州省中小型水库的转型升级提供有价值的参考。
2021(3):86-90. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.018
摘要:为提升河南省河湖信息化监管水平,给河(湖)长制全面推行提供技术支撑,需建设河湖信息化监管平台。充分利用河南省电子政务云平台资源,以及现有水利、水污染监测、国土等相关信息资源,整合现有各种基础、监测、监控视频、遥感及航拍影像等数据,重点建设信息资源规划与数据库、应用支撑平台、业务应用系统、标准规范体系编制等,开发 Web 端 + 河长 App + 微信公众号的多端联合应用的河湖信息化监管平台,建成“天、空、地、人”立体化监测网络,打造出“互联网 + 河长”模式,支持省、市、县、乡、村五级应用,实现河(湖)长制业务管理、地域职责、高效办公全覆盖,从而全面提升河南省河湖管理保护工作信息化水平。
2021(3):91-91. DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.019
摘要:针对山东省水利防汛调度存在的信息获取滞后、业务协同不足、智慧化水平不高等问题,结合水利行业对应急处置和科学决策等工作的实际需求,通过运用“互联网+”、大数据、人工智能、5G 等技术,深度整合信息数据,高度集成调度功能,优化打造可视化展示,建设完成集数据采集、监视、分析、研判、决策等功能于一体的山东省水利防汛调度会商系统,满足水旱灾害处置、河湖管理、水资源监管、水利工程建设等不同业务指挥调度决策需求。实践证明:山东省水利防汛调度会商系统显著提升行业指挥调度能力,为防汛决策提供有效技术支撑,并可作为水利行业强监管的重要抓手。