科学技术在水利工程技术管理中的应用研究

科学技术在水利工程技术管理中的应用研究

陈小容

罗定市水库工程管理服务中心　　广东罗定   527200

摘要：科学技术是社会经济发展的助推剂，在水利工程技术管理中应用科学技术可以提高工程效率、提升效益、改善环境和推动技术进步，该文介绍了3D打印、“电子河长”、无人机测量、人工智能在水利工程技术管理中的应用。

关键词：水利工程；技术管理；科学技术

“水是生命之源、生产之基、生态之要”，兴修水利造福一方百姓，但水利工程建设规模大、周期长、环境复杂、人员众多、技术要求较高，这就需有高效的技术管理措施，然而现阶段不少水利工程项目仍然沿用传统技术管理手段，效率低，效果差，难以充分发挥技术管理在水利工程建设中的效能，进而影响到水利工程项目效益[1]的发挥。“科学技术是第一生产力”，科学技术的力量本应在水利工程技术管理中发挥重要作用，例如信息化技术能促进水利工程管理专业化、集约化、现代化和社会化[2]，因此本文对科学技术在水利工程技术管理中的应用进行了探讨。

1科学技术在水利工程技术管理中的作用分析

1.1科学技术可以提升水利工程效率

以农田水利工程为例，传统灌溉水有效利用系数仅0.5左右，我国每年农业用水中数千亿m3白白浪费了，如果提升水资源利用效率，哪怕水的有效利用系数提升10%，每年也可节约用水数百亿m3。显然，科学技术是支撑水资源高效利用重要因素，依托先进节水技术、工艺的应用，减少输水漏损（采用新型防渗技术、材料建设灌渠），提升灌溉用水效率（使用滴灌、渗灌等节水灌溉技术），即可达到高效利用水资源的目的。

1.2科学技术可以提高水利工程效益

现代信息技术的应用可以提高水利工程防汛抗旱指挥能力，进而充分发挥水利工程的作用，促进社会经济发展，同时最大限度地减少洪涝、旱灾的损失，因而水利工程效益得以提升。以防洪防涝为例，信息化管理系统充分掌控雨情、水情及水库水位，进而准确预测水库水位变化，以此为依据科学调度指挥，减轻了防洪堤压力，保障了水利工程安全度汛和人民群众生命财产的安全。

1.3科学技术可以促进水利工程改善环境

科学技术的应用可以提升水利工程的生态价值。人们利用水利工程，经济效益是重要考量，然而盲目追求经济效益会破坏环境和损害生态系统，一旦环境和生态系统遭到破坏，社会经济发展基础也随之动摇。在发展经济的同时又不损害环境和生态就要找到一个平衡点，既满足经济增长要求，又与生态环境协调，科学技术的进步和创新将发挥重要作用，例如水利工程建设时避免水土流失，为提高水资源质量改善河流水质等。

1.4科学技术可以带动水利工程技术进步

水利工程技术的进步归根到底是科学技术的发展和创新。以远程监控技术应用为例，提供准确掌握特定时段水域的水质、水位、水流量等水情信息，为科学开展水利工程管理提供数据支撑。传统人工管理不仅存在滞后性和局限性，而且管理效率和质量也难以令人满意。远程监控技术能让水利工程技术管理人员动态掌控水文信息，进而实时处理水情，为水利工程安全运行提供可靠保障。无疑，水利工程监控技术的进步有赖信息技术、自动化监控技术、现代通信技术的发展和应用。

2科学技术在水利工程技术管理中的具体应用

2.13D打印技术在水利工程中的应用

3D打印基于三维CAD数据，通过切片处理形成数字文件，3D打印机识别、处理数字文件（如规划打印路径）就能打印出实体模型。众所周知，水利工程规模大、用材多、建设周期长、施工难度高、安全性要求严格，为了保证工程安全、优质、效益突出，应该应用先进技术和好的材料。在水利工程建设中应用3D打印技术具有诸多优点，例如便于制作高精度复杂模型，材料选择范围广，无需模具，可个性化定制和现场制作，节约材料等，所以利用3D打印技术制作水工结构模型不仅可以大幅节省模型成本，还能更准确地反馈设计意图。通过观察模型可以及时发现设计中存在的问题，还可以优化施工工艺和方法。以水利枢纽大坝模型制作为例，利用BIM技术建立大坝三维数字化模型，构件模型包括坝体及闸门、泄水孔、拦污栅等。有了大坝三维数字化模型，经切片软件处理后导入到3D打印机中。由于大坝模型尺寸较大，受3D打印机自身尺寸局限，大坝模型需分块打印，最后再组装成型。

2.2“电子河长”在水利工程中的应用

“电子河长”也就是河长制管理信息系统，应用了人工智能、大数据、云计算、虚拟现实等技术，在电子地图上呈现河流、水库、湖泊，并清晰显示用水资源、污染源、各级河长交接断面等信息，群众查询水质、投诉、上传照片、定位一目了然，河长通过手机app在线办公、开展电子化考核、实时跟踪，从而实现智慧治水。“电子河长”由云平台、自动在线水质监测系统、智能视频监测系统、数据中心、PC端工作平台、移动终端app等组成，其关键技术包括全球卫星定位实时巡查跟踪技术、流媒体视频直播技术、人脸识别认证技术等。应用场景举例如下：巡河员巡查前通过app了解自己巡查河段有没有被曝光和受到上级领导关注，没有的话，可以开始巡查，并通过巡河轨迹管理模块记录自己的巡河轨迹。群众反映问题或投诉也可以通过app实现，河长收到信息可以适时反馈。

2.3无人机测量技术在水利工程中的应用

无人机测量技术属于航空摄影测量技术的一种，通过低空无人机航摄获取地物图像数据，相比有人飞机航摄受空管影响较小，而且本身价格不高，便于携带和操控，现已成为航摄的重要工具。无人机测量系统由无人机飞行平台、发射回收系统、摄影云台、地面控制站等组成。低空无人机平台多采用多旋翼无人机，通过飞行软件和测量软件实现飞行和航摄功能。外业人员通过操控无人机获得大量地物图像数据，内业人员对数据进行空三加密形成点云，再经过一系列处理产生高精度三维模型。以水库移民调查为例，采用传统方法需要动员大量人力，人工成本高，调查周期长、效率低，而采用无人机倾斜摄影测量只需几名人员和1台航摄无人机及配套设备，传统方法几十人调查数月完成的工作量只需几人不到1个月就能实现，调查成本仅为人工调查的10%～20%，科学技术在提高水利工程效率、降低成本、提升效益方面的优势发挥得淋漓尽致。此外，无人机测量技术在大坝变形监测、长距离输水渠道巡查等工作中同样可以发挥突出的作用。

2.4人工智能技术在水利工程中的应用

人工智能(AI)是利用计算机模拟人的智能的一种方法，目前的AI主要是利用人工智能算法取得数据模型，进而实现智能化的操控功能。AI算法如神经网络、遗传算法、粒子群算法、深度学习等。AI应用举例如下：利用深度学习模型识别和评估鱼道中鱼类洄流信息，以此评价水利生态状况。利用AI技术挖掘河流状态监测数据，以此预测河流流量，可为水资源管理、洪水灾害预警、水污染防治等提供依据。利用AI技术对梯级水库进行科学调度，可以避免上下游用水、发电、防洪、生态等方面的冲突，协调上下游多方利益关系，促进社会和谐发展。

3结语

科学技术是发展高效水利、绿色水利、智慧水利的基石，水利工程技术管理应使用科学的理论、方法和手段，以此提高水利工程效率，降低成本，提高效益，改善生态环境，以充分发挥水利工程服务社会、造福人民的作用，推动社会经济健康发展。

参考文献：

[1]罗汉城. 水利工程技术管理中常见问题及有效对策[J]. 珠江水运,2022(13):46-48.

[2]罗逸铭,李连国,张李荪,等. 信息化技术在小型水利工程运行管理中的应用[J]. 江西水利科技,2022,48(1):20-23.