智慧水利小型水库雨水情监测及大坝安全监测解决方案（42页 PPT）

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智慧水利 小型水库雨水情监测及大坝安全监测解决方案 管理手段落后 • 水库管理方式传统，管理责任不明确 • 运行管理不规范，管理机构不健全、管理人员不 足 • 管理水平低，管理经费短缺导致维修养护不到位 • 安全鉴定不及时等 信息化基础薄弱 • 没有信息平台支撑 • 大部分小水库还没有雨量水位自动监测系 统 • 雨水情数据基本都是由人工报送 • 大坝安全监测较少 预报预警困难 • 雨水情数据积累少，水库雨水情精准化预 报 难 • 水库位置偏远，基本无人值守，预警发布 手 段和措施不足 存在安全隐患 • 建设年代较早，技术标准要求不高，存在安 全 隐患 2 、现状与问 题 是落实水利部关于水库管理相关政策的重要举措 2021 年 3 月 1 日，水利部召开水旱灾害防御工作视频会议，李国英强调，水旱灾害防御工作关系 人民 生命财产安全和粮食安全、经济安全、社会安全、国家安全，必须从政治高度准确把握新阶段 水旱 灾害防御新要求。 是提高本地区水库安全运行管理水平的迫切要求 水库建设年代久远，受当时技术限制，普遍存在建设标准低、工程缺陷多、设施不完备等问题。信 息化监测预警自动化设备覆盖率偏低，无法及时获得工程状况、设施状况、来水情况，大坝变形情 况、渗漏情况等信息， 存在巨大的安全隐患和预警风险。 是党中央关于水库大坝安全管理重要指示的具体落实 习近平总书记多次作出重要指示批示，强调要坚持安全第一，加强隐患排查预警和消除，在“十四五”时期解决 防汛中的薄弱环节，确保现有水库安然无恙。 是提高本地区水库运行日常监管效率的重要手段 通过建设自动水雨情监测、大坝安全监测以及视频监视， 可以远程掌握水库的运行状况和工程安全状况， 避 免由于水库工程数量太多经费不足无法覆盖监管点的问题，为水库安全提供决策支持。 3 、必要性与紧迫 性 总体设计 项目概述 效益分析 案例分享 建设方案 CONTENTS 二 一 四 五 三 在“水利工程补短板、水利行业强监管”的水利改革发 展总基调的指导下，充分利用 4G/5G 、大数据、人工智能、 物联网等信息技术 ，在水库现有信息化建设基础上，建设、 完善水雨情、视频、大坝安全监测设施，建立、完善监测 平台， 并实现省 、 市、县各级监测平台的互联互通， 为 水 库管理人员提供水库安全监测信息，全面提升小型水 库信 息化管理水平， 为落实水库预报、预警、预演、预 案措施 提供技术支撑，保障水库安全运行。 水利工程补短板 水利行业强监管 1 、建设目 标 2 、框架设 计 2 、建设原 则 信息共享 统筹协调 实用有效 因库制 宜 感知监测体系 雨水情监测 大坝安全监测 专线 /GPRS/4G/5 G 卫星信道 ( 备 用 ) 数据资源体系 综合数据库 雨水情监测数据 大坝安全监测数据 水库管理数据 业务应用体系 监测预警、安全监测 巡检养护、运维监控 运行管理、安全管理 基础设施体系 服务器、存储设备 网络安全设备 数据库等基础软件 应用支撑体系 基础支撑体系 使能支撑体系 3 、建设内 容 总体设计 项目概述 效益分析 案例分享 建设方案 CONTENTS 二 一 四 五 三 总体原则 复建设。 ✓ 雨水情监测 • 雨量监测 • 水位监测 • 图像视频监 控 ✓ 大坝安全监 测 • 渗流监测 • 渗压监测 • 变形监测 充分利用现有水库自动监测设施，在现有基础上进行补充完善 ，避免资金浪费 、 重 1 、感知监测体 系 1 、感知监测体 系 视频 / 图像监视站 雨量水位一体站 水位监测站 雨量监测站 1 、感知监测体 系 • 测站类 型 雨水情监测 ➢ 已有自动监测设施 只需补充建设雨量自动监测设施的，设置独立的自动雨量站； 只需补充建设库水位自动监测设施的，设置独立的自动库水位站； 同时需要建设自动雨量和水位自动监测设施的，设置雨量水位一体化自动监测站。 ➢ 没有自动监测设施 全部设置雨量水位一体化自动监测站。 ➢ 需要建设流域内雨量站的，设置独立的自动雨量站。 ➢ 视频 / 图像监视站 有市电 / 光纤接入，或者公网 4G/5G 信号稳定覆盖的水库，设置适当数量的视频监视站点； 无市电接入 ，且无公网 4G/5G 信号覆盖或信号不稳定的水库，不布设视频站，可考虑设置图像站。 1 、感知监测体 系 • 布设原 则 雨水情监测 序号 设备名称 单位 数量 备注 1 雷达式水位计 / 压力式水位计 套 1 雨量站为雨量计 2 遥测终端 (RTU) 套 1 3 通信模块 套 1 4 一体化野外机箱 套 1 5 蓄电池 (38AH) 套 1 根据当地实际情况 调整 6 太阳能板 (30W) 套 1 7 充电控制器 套 1 8 避雷器 项 1 9 避雷系统 项 1 10 土建基础 项 1 11 线缆辅材 项 1 12 通信费用 年 1 13 安装调试 项 1 水位监测站 雨量监测站 1 、感知监测体 系 • 典型设 计 雨水情监测 水位站 / 雨量站典型设 计 序号 设备名称 单位 数量 备注 1 雷达式水位计 套 1 2 翻斗式雨量计 套 1 3 遥测终端 (RTU) 套 1 4 通信模块 套 1 5 一体化野外机箱 套 1 6 蓄电池 (38AH) 套 1 根据当地实际情况调整 7 太阳能板 (30W) 套 1 根据当地实际情况调整 8 充电控制器 套 1 9 避雷器 项 1 10 避雷系统 项 1 11 土建基础 项 1 12 线缆辅材 项 1 13 通信费用 年 1 14 安装调试 项 1 雨量水位一体站 1 、感知监测体 系 • 典型设 计 雨水情监测 雨量水位一体站典型设计 序号 设 备 ( 项 目 ) 名 称 单位 数量 备注 1 网络摄像机 ( 球机 ) 台 1 水库全景摄像机。 2 网络摄像机 台 1 3 视频录像机 NVR (16 路，最少 4 盘 位 ) 台 1 优先考虑接入现有网络录像机，按需配置 4 硬盘 块 4 8T 5 光纤收发器 对 4 监控室和每一处监控点到点链接 6 汇聚交换机 台 1 监控室汇聚交换机 7 光缆铺设 千米 N 12 芯光缆，架杆 8 电源线缆 千米 N 室外专用电线 2 芯，与光缆一同铺设 9 网线 箱 1 超 6 类 10 管材 千米 1 PE 管 φ40 11 辅材 项 1 12 土建基础 处 4 含立杆、支架、设备箱 13 防雷接地 处 4 视频 / 图像监视站 1 、感知监测体 系 • 典型设 计 雨水情监测 视频监控站典型设计 • 渗流量监测： 大坝存在渗漏明流、具备渗 水 汇集条件和便于安装监测设备的，设置 1 个 监测点。 • 渗压监测： 根据工程规模、坝型、坝高、 坝 长、下游影响等情况，设置监测横断面 和监 测点。采用渗压计监测渗流压力、绕 坝渗流 等情况。 • 表面变形监测： 主要监测手段有 GPS 、全 站 仪、水准仪、位移计、裂缝计。 1 、感知监测体 系 大坝安全监测 • 监测类 型 • 布设标准 《水利水电工程安全监测设计规范》 (SL 725) 《土石坝安全监测技术规范》 (SL 551) 《混凝土坝安全监测技术规范》 (SL 601) …… 土石坝安全监测项目 1 、感知监测体 系 大坝安全监测 混凝土坝安全监测项目 1 、感知监测体 系 大坝安全监测 • 布设标 准 • 布设原 则 1 、感知监测体 系 大坝安全监测 序号 项目及名称 单位 数量 备 注 1 量水堰计 ( 含不锈钢三角堰板 ) 个 1 2 GPRS/4G 通讯模块 个 1 3 SIM 卡 ( 含 3 年通信费 ) 个 1 4 38Ah 蓄电池 个 1 5 30W 太阳能板 个 1 6 安装箱及支架 个 1 7 太阳能充电控制器 套 1 8 信号避雷器 套 1 9 配套电缆线 套 1 10 避雷针 套 1 11 混凝土预制基座 套 1 12 防雷接地 项 1 右侧为大坝安全监测系统 典型设计方案，各类监测 系统是否需要布设、布设 点位数量、施工工程量等 均需根据大坝类型、自身 条件、监测需求而定。 1 、感知监测体 系 • 典型设计 大坝安全监测站典型设计 ( 渗流 量 ) 大坝安全监测 1 渗压计 支 1 2 渗压计专用电缆 米 n 3 电缆保护管 米 n φ32PVC 管，含铺设 4 数据采集模块 台 1 含通信模块、电源模块、蓄电池等 5 数据采集软件 套 1 6 光伏供电系统 1 7 设备保护箱 1 8 设备箱支架 套 1 9 系统防雷接地 套 1 11 安装基础 项 1 右侧为大坝安全监测系统 典型设计方案，各类监测 系统是否需要布设、布设 点位数量、施工工程量等 均需根据大坝类型、自身 条件、监测需求而定。 1 、感知监测体 系 • 典型设计 备 注 大坝安全监测站典型设计 ( 渗 压 ) 大坝安全监测 项目及名称 单位 数量 序号 序号 项目及名称 单位 数量 备 注 1 GNSS 接收机 个 1 2 GNSS 天线、天线罩及配套组件 套 1 3 GPRS/4G 通讯模块 个 1 4 SIM 卡 ( 含 3 年通信费 ) 个 1 5 120Ah 蓄电池 个 1 6 120W 太阳能板 个 1 7 安装箱及支架 个 1 8 太阳能充电控制器 套 1 9 信号避雷器 套 1 10 配套电缆线 套 1 11 避雷针 套 1 12 混凝土预制基座 套 1 13 防雷接地 项 1 右侧为大坝安全监测系统 典型设计方案，各类监测 系统是否需要布设、布设 点位数量、施工工程量等 均需根据大坝类型、自身 条件、监测需求而定。 1 、感知监测体 系 • 典型设计 大坝安全监测站典型设计 ( 变 形 ) 大坝安全监测 监测平台 大坝安全监测典型监测断面布置图 1 、感知监测体 系 大坝安全监测 水位计 遥测 终端 …… 通信 模块 水 位 一站 双发 县水利局 4G/5G/ 光纤 / 市电 视频 视频 视频 视 频 图像 图像 图像 图 1 、感知监测体 系 GPRS/4G/ 5G/ 卫星信道 ( 备用信道 ) 数据传输流程 省水利厅 市水利局 渗 流 变 形 雨 量 方案选择 建设内容 优势 劣势 充分利旧 充分利用现有服务器设备 及基础软件进行平台搭建 不增加额外费用 节省开支 性能低 运行效率低 系统使用效果差 新建部署 购买服务器等设备，包括 服务器、操作系统、数据 库平台、 GIS 平台等 性能好 运行效率高 系统使用效果好 增加建设与运维 成本 资源借用 补充建设 充分调动水务局现有资源， 补充搭建系统所需运行环 境 资源充分利用 节约成本 与现有系统融合度高 资源借用需沟通 需专人运行维护 租用 云平台 租用 2 台云平台服务器， 配置数据库软件和 GIS 平 台等 独立的运行环境 系统运行高效、可靠、 可扩展 运行维护成本低 价格更新变化快 安全性不可控 基础设施运行环境搭建根据实际情况进行选择 2 、基础设施体 系 水库运行管理数据 视频图像数 据 实时雨水情监测数据 大坝安全监测数据 系统管理数据 3 、 数据资源体 系 水文、气象、水利部门 共享数据 综合数据库 水库巡查数据 数据汇集 基础数据 多端应用 4 、业务应用体 系 移动应用 大屏展示 PC 应 用 5 、业务应用体 系 综合监控 安全监 测 雨水情测 报 标准化管 理 功能组成 基础信息 运维监控 巡查养护 工作台 超汛水库分布 大坝、巡查异常 基于“ 一张图 ” 实时关注水库水雨情、重点区域视 频监控、出入库流量以及大坝安全监测 ( 渗压、渗流、 位移等 ) 分析大坝浸润线、位移、渗流、扬压力微观 变化，以安全鉴定、视频监控、病险核查为手段及时、 准确掌握大坝安全状况，以及水库上下游防洪安全态 势。 5 、业务应用体 系 综合监控 闸门、视频监控 暴雨分布 位 移 回 归 分 析 通过对特定时间点的水 平位移，库水位进行回 归计算得出水平位移的 综合病险严重程度。 大坝安全监测及分析评价 测点数值过程 平面断面分布 大坝边坡稳定性分析 通过对特定时间点的大坝 边坡断面，库水位进行回 归计算得出大坝边坡抗滑 稳定性的综合病险严重程 度。 5 、业务应用体 系 对特定时间点的渗压、渗流、库水位进 行回归计算得出综合病险严重程度。 浸润线绘制 安全监测 成果管理 分析评价 安全监测 渗压 / 流回归分 析 5 、业务应用体系 “巡查检查规范化，维修养护常态化” 巡查养 护 2 建立台 账 ⚫ 主动服务预防优先 ⚫ 过程留痕事后考核 ⚫ 全过程工单追踪 ⚫ 闭环式管理流 程 巡查上报 4 执行反 馈 6 事件结 束 5 结果审 核 3 分配任 务 1 发现隐患 跟踪管理 信息点，构建巡查检查 信息链，详实记录水库 • 《小型水库运行管理规程》 巡查管理过程留痕。 • 《水库检修维护制度》 • …… 任务清单 针对台账中的每个管理对象， 细化管理流程、明确目标、 方法、频次等内容。 水库管理责任落实 到人、细化到点 监督评价 督查管理水库管理部门履行 水库管理职责情况，抽查水 库巡查记录，客观评价、指 导水库运行管理工作。 定岗定员 落实水库管理岗位责任， 并与相关管理人员、巡 查人员签订《水库管理 岗位责任书》。 管理对象台账 建立水库管理对象 基础台账，做到水 库管理底数清、数 据明。 “ 运行管理标准化，管理责任具体化” 5 、业务应用体 系 标准化管理 基于巡查轨迹串联巡查 5 、业务应用体 系 防洪“四预” 总体设计 项目概述 效益分析 案例分享 建设方案 CONTENTS 二 一 四 五 三 • 提高防洪能力，减少人民财产损失 • 提升办公效率，降低水库管理成本 • 创新管理模式，提升决策服务水平 • 助力自治区水库应用系统整合与共 享 经济效益 • 实现监测覆盖，改善水库生态环境 • 提高水资源调蓄能力，改善供水不足问 题 • 示范带头作用，提升水库信息化管理水 平 • 保护水资源，造福千万 家 • 美化水库 ，绿水青山 环境效益 效益分析 社会效益 总体设计 项目概述 效益分析 案例分享 建设方案 CONTENTS 二 一 四 五 三 黑龙江 新疆 河北 桦南县小型水库雨水情测报和大坝安全监测项目 桃山水库水毁修复项目 音河水库水文自动测报系统 哈达水库水文自动测报系统 克兰河灌区水源工程管护设施提升改造项目 第四师 17 座小型水库雨水情监测预警建设项目 沙雅县科克布运水库、央艾日克水库大坝安全监测、水雨情监测设施项 目 1. 灵寿县 2021 年小型水库雨水情测报和安全监测设施建设项 目 方正县双龙水库除险加固项目 龙头桥水库监测预警测报设施水毁修复项目 泥河水库库区护岸水毁修复及监测工程项目 案例分享 … … 3. 3. 4. 8. 6. 2. 2. 5. 7. 1. 1. 音河水库水文自动测报系统 哈达水库水文自动测报系统 方正县双龙水库除险加固项目 龙头桥水库监测预警测报设施水毁修复项目 泥河水库库区护岸水毁修复及监测工程项目 …… 建设内容 监测站建设 ( 雨水情、视频图像、大坝安全监测 ) 数据汇集、共享、应用 ( 一站双发、与现有数据库对接、与省 厅 实现数据共享 ) 监测平台搭建 ( 与现有县级山洪平台对接 ) 项目特点 省级统筹，制定实施方案、年度实施计划 县级独立组织招投标和具体方案落实 黑龙江省小型水库雨水情测报和安全监测项目 案例分享 • 项目特点 客户有想法， 需 要 个性定制，以县为单位 建设系统，是一个涉及 多个水库的水库群管理 系统。 • 建设内容 监测站建设 数据传输与接入 业务系统搭建 桦南县小型水库雨水情测报和大坝安全监测项目 案例分享 1. 1. 第四师 17 座小型水库雨水情监测预警建设项 目 • 项目特点 多水库监测系统 • 建设内容 监测站建设 数据传输与接入 业务系统搭建 案例分享 谢谢！ Thank s