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02/26

轉自:中國水利

王甫洲水利樞紐工程是漢江干流15級梯級開發中的第10級,位於湖北省老河口市,上距丹江口水利樞紐約30公里。王甫洲水庫是南水北調中線工程核心水源地丹江口水庫的反調節水庫,是納入長江流域水工程聯合調度的重要水工程。

王甫洲水利樞紐工程佈置示意圖

多年來,湖北漢江王甫洲水力發電有限責任公司(以下簡稱王甫洲公司)作為王甫洲水利樞紐工程的管理單位,持續提升工程管理水平,爭做水庫標準化管理的行業標杆。按照水利部、長江委和漢江集團公司統一部署,在標準化管理建設基礎上,融合各項專業應用和新技術、新方法、新手段、新裝備,2025年9月達到「四全」管理基本實現,「四制(治)」體系進一步完善,「四預」能力明顯提升,「四管」工作紮實落地的先行先試建設目標,工程安全得到有效保障,水庫運行管理現代化水平顯著提高;並在全域感知體系建設、「四預」業務應用、體制機制建設、庫壩區管理、高新技術應用與數字賦能、白蟻智能化防治、安全生產風險管控「六項機制」等方面形成獨具特色、可複製、可推廣的經驗做法及數字化應用成果。

大壩安全監測預報預警

探索出水電站建在平原上和調度持續優化的範例

王甫洲水庫是日調節水庫,調節庫容僅0.28億立方米,其「平原出平湖」的建設模式開創了在強滲透水砂基上興建低水頭發電站的技術先河,針對庫容調節能力小的調度難題,融合水動力學模型和洪水預報模型,共享丹江口水庫水情數據及測雨雷達數據,精準預測入庫流量;依託智能運維及輔助決策系統實時響應,打好「水位精準控制」組合拳,構建閘門調度閉環體系;成功破解樞紐安全與經濟運行的矛盾和調度難題,為後續同類工程提供了可複製的調度範式。

王甫洲水庫降雨預報

流量預測及報警

閘門調度啓閉模型

創新18公里長堤壩管養模式

王甫洲水庫河道寬廣,地形複雜,針對土石壩長達18公里、泄水閘原閘址以第四系鬆散覆蓋層與下第三系軟弱碎屑岩為主要特徵等特點,王甫洲公司因庫制宜、多措並舉,全方位保障水庫工程安全。

土工膜防滲技術標杆:在國內首次採用大面積鋪設土工膜防滲技術,應用兩布一膜(32.36萬平方米)與一布一膜(75.29萬平方米)複合結構,顯著降低壩體滲漏風險,獲水利部土工合成材料示範工程,為水庫土石壩防滲開闢了新路徑,王甫洲公司用8500多天的安全生產紀錄繼續驗證其技術可靠性與經濟性。

建設期鋪設土工膜

創新長堤壩管養體系:構建「天空地水工」一體化監測感知體系,實現水庫工程精準化管理。通過庫區每周全覆蓋巡查、376個視頻點位實時監控、壩後排水溝水位流量實時監視相結合,形成「監測—預警—處置—反饋」全鏈條管理,確保工程安全運行。

王甫洲水庫工程巡查示意圖

「三位一體」水草災害防治顯成效

南水北調中線工程通水後,受水溫、流量與地形變化影響,王甫洲庫區伊樂藻暴發性繁殖,「草災」曾造成重大發電損失和攔污柵金屬結構安全隱患;同時以外來入侵物種伊樂藻為主的沉水植物過度生長,將會嚴重破壞漢江中下游水生態環境。為此,王甫洲公司自2019年以來持續開展相關專題研究,創新「生態調度+預控清撈+智慧監測」三位一體的治理範式。

生態調度:按照上級要求,連續多年配合開展丹江口—王甫洲區間生態調度試驗,通過調節河道流量、流速和水位,改變伊樂藻等沉水植物的生長環境(流量極值比大於2.0、臨界流速大於1500立方米每秒閾值),調控沉水植物過度生長,助力流域水生態保護。

清漂削峯:採用「日清日潔」機制,每天通過專業清漂船隊打撈,有效控制水面漂浮物,保障工程安全運行。

專業船隊開展水草清撈

監測評估連續多年跟蹤水草生物量與分佈,伊樂藻生物量從2019年的4.8萬噸驟降至2025年的54噸,分佈面積從11.6平方千米大幅縮減至0.013平方千米,實現草情持續可控。

研究成果:水草災害防治相關技術獲長江委科學技術一等獎和兩項發明專利,流域水環境顯著改善,生態協同價值持續彰顯。

水草災害防治相關專利成果和獎勵

以「數智」謀「善治」  矩陣建設加「數」前行

王甫洲公司將數字化轉型作為矩陣建設的核心引擎,通過國產化設備應用、智能系統集羣、數據全域融合,為構建現代化水庫奠定基石。

王甫洲水利樞紐安全監測信息管理系統:在王甫洲大壩安全監測自動化系統建設中,國內首次安裝應用「沉降測斜一體化傳感器」,替代人工觀測,能實時採集數據、及時掌握土石壩內部變形狀態,有效填補了國內沉降測斜監測項目的空白。

大壩安全監測數據自動採集

王甫洲泄水閘智能視頻泄洪預警廣播系統:覆蓋泄水閘下游管理範圍,支持水位聯動和人員侵界AI識別雙觸發預警,實現廣播、喊話多模式實時發布,全流程操作自動留痕可溯。

具備智能視頻功能的泄洪預警廣播平台

泄洪預警廣播現場設備

王甫洲水利樞紐庫壩區智能巡檢系統:建成電腦端和移動端,實現北斗定位打卡、實時填報、異常統計等功能和無紙化閉環管理,顯著提升巡檢質效。該系統獲第二屆長江委青年「創新創效創優」一等獎,樹立行業智能化巡檢新標杆。

庫壩區智能巡檢系統移動端和電腦端

王甫洲視頻監控系統:全域佈設376路攝像頭,覆蓋生產區、庫岸薄弱點,實現重點區域智能監控無死角。

視頻監控系統實時監控畫面

王甫洲智慧電廠智能運維與輔助決策系統:該系統提煉開發1508條智能告警策略,實現設備缺陷超前診斷、設備溫度提前預測、監盤數據全覆蓋等;通過啓停流程監視、智能報表等功能,提升設備可靠性超30%,降低人員監盤強度超50%,全面解放運維人力。

智能運維及輔助決策系統(智慧電廠運行總覽)

王甫洲水庫白蟻自動化監測預警系統:結合多年持續開展的人工防治經驗,佈設白蟻智能監測裝置,並將數據接入漢江集團水庫工程白蟻自動化監測預警系統,成功實現白蟻實時監測和預警。

白蟻自動化監測預警系統

建成具有王甫洲特色的水庫運管矩陣平台:通過整合庫壩區及下游影響範圍的DEM、DOM、傾斜攝影模型、重點建築物BIM模型構建三維空間數據底座,接入數字孿生漢江、漢江集團安全管理信息系統、王甫洲水利樞紐安全監測信息管理系統等12個信息系統,打破數據壁壘,集成入庫洪水預報模型、大壩安全性態診斷模型、王甫洲閘門調度控制模型等6個專業模型支撐決策分析,建成「1+2+12+N」的王甫洲水庫運管矩陣平台,實現「四全」信息動態展示、「四制(治)」體系結構化呈現、「四預」防洪調度及「四管」維修養護管理等核心功能閉環和展示。

王甫洲水庫運管矩陣平台架構圖

王甫洲水庫運管矩陣平台(大屏端)

王甫洲水庫運管矩陣平台(業務端)

「1」屏覽全局:重要信息一屏總覽。

「2」端協同:「業務端」實現閉環管理,「大屏端」展示功能模塊。

「12」系共享:12個專業信息化系統數據互通共享。

「N」動管理:覆蓋安全監測、巡視檢查、隱患處理、維修養護、安全生產、「六項機制」和預案數字化等 N項業務動態管理。

平台價值:實現「四全」動態監控、「四預」防汛調度、「四制(治)」體系保障、「四管」養護閉環,打造全國水庫數字化治理樣板。

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