水库现代化建设指南-水库运管矩阵管理系统建设方案
政策背景
2023年8月24日，水利部发布的水利部关于加快构建现代化水库运行管理矩阵的指导意见中指出，在全面推进水库工程标准化管理的基础上，强化数字赋能，加快构建以推进全覆盖、全要素、全天候、全周期“四全”管理，完善体制、机制、法治、责任制“四制（治）”体系，强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，加强除险、体检、维护、安全“四管”工作为核心内容的现代化水库运行管理矩阵，全面提升水库运行管理精准化、信息化、现代化水平。
建设目标
- 到2025年，建成一批现代化水库运行管理矩阵试点水库和先行区域，形成效果好、可复制、可推广的经验做法。
- 到2030年，全面实现水库“四全”管理。
解决方案
系统概述
水库运管矩阵管理系统解决方案是基于物联网、大数据、人工智能及数字孪生技术构建的智慧化管控系统。系统融合"天-空-地-水-工"立体化监测体系，通过全域感知网络实时汇聚卫星遥感、无人机巡检、地面传感及工程结构监测等多源数据，构筑“三道防线”。并依托"四全"、"四制"、"四预"、"四管"的矩阵式管理框架，全面提升水库运行管理精准化、信息化、现代化水平。
系统架构
系统组成
水情要素监测：
对入库、出库（泄洪闸、输水洞）流量监测、水库上游库群、下游河道水位监测、降雨量监测，可实时掌握水位、雨量的变化情况，为精准预测洪水、科学调度水库水量提供有力依据。
大坝安全监测：
通过对大坝渗流、渗压、位移、变形、裂缝等要素进行监测，可及时捕捉运行异常、精准评估安全状态、提前预警潜在风险，为水库科学调度、安全运行及应急管理提供决策支撑。
闸门控制及工况监测
- 闸门工况监测：闸门开度、闸前/后水位、流量监测；位移、裂缝监测；闸门的运行状态；
- 闸门控制：闸门的远程、本地、自动化控制。
视频监控与AI分析
在水库库区、闸门、重点工程设施等关键位置进行视频监控，并通过AI智能识别系统，精准识别非法垂钓、违规游泳、垃圾倾倒、违规排污等安全隐患行为，为保障水库安全、人员安全提供准确、及时的监控和管理。
软件平台
现代化水库运行管理矩阵平台以"四全、四制、四预、四管"为架构，形成全域要素联动的立体化体系。通过集成全周期、全要素、全流程、全主体框架，依托体制-机制-法治-数治四维支撑，建立预报-预警-预演-预案闭环流程，围绕管控-治理-运维-赋能核心目标，实现四大场景模块化集成，最终通过智慧驾驶舱平台达成态势感知、风险推演与决策联动的智能管控闭环。
四全管理
实施全覆盖、全要素、全天候、全周期“四全”管理，夯实感知基础，整合监测数据、基础数据及GIS数据等，实现监管全覆盖、掌握全要素、管控全天候、管理全周期。
完善四治体制
通过完善体制、完善机制、强化法治、落实责任制，实现水库运行管理历史数据和各类制度预案数字化管理，构建可视化的运行管理数据系统。
强化四预措施
通过强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，做到风险早预报、险情早预警，并增强突发事件应对能力，实现预报精准化、预警提前化、预演数字化、预案科学化。
建设“洪水预报”模型，通过对典型降雨、未来降雨的预报预测，对上游来水、库区水位变化、下游泄洪、水库调洪演算分析等进行仿真推演，形成动态预案，同时可进行反向推演，及时发现问题，提出防范风险措施，为水库防洪保安全提供科学参考。
预报精准化：构建雨水情测报三道防线，通过集成气象部门未来72小时趋势预报、24小时短期预报、6小时短时预报及0—3小时短临预报，构建第一道防线；整合上游雨量站，实时掌握上游降雨，构建第二道防线；整合上游流量站数据，构建第三道防线。
预警提前化：平台以预报成果数据为基础，根据水库各类预警指标，能够对实时降雨、上游涧河来水、水库水位超汛、大坝安全性态分析、下游河道行洪信息进行实时预警，第一时间将预警信息发送至相关责任人。
预演数字化：平台支持对未来3小时、6小时、24小时、72小时预报数据降水数据或自定义降水数据进行正向预演，得出最优调度预案；也可以针对历史典型降雨数据和调度数据进行反向预演，给出系统优化建议。此外，还能针对大坝变形导致防洪能力降低等情况进行预演。
预案科学化：平台对洪水预演进行数字化管理，情景化呈现，根据预演生成的场景进行评估和优化，制定针对性强、实用性高，可操作性优的方案，确保线上有预演，线下有预案，发生险情能及时、科学、准确处置，提高应对速度并降低损失。
加强 “四管”工作
矩阵平台全面整合水库在除险加固、日常维修养护、水源地安全管护、执法巡查、白蚁防治等各项工作的成果，注重加强网络安全防护，为实现水库“防洪保安全、供水保质量”提供有效的安全保障。
通过巡检系统，通过数字化手段实现全流程闭环管理，巡检人员可依托移动端开展日常巡查，实时上传巡检轨迹、设备状态及隐患照片，发现异常时生成图文工单并派发维护部门，支持维修过程记录、进度跟踪及验收归档，形成"巡检-记录-分派-维护-复核"的完整链路闭环管理。
系统特点
- 全域智能物联感知
部署多源传感器与AI智能终端，实时监测水位、渗压、坝体位移等关键指标，支持异常自动告警与设备健康度评估，降低人工巡检盲区。
- 模型敏捷开发能力
拥有一支自主模型开发团队，具备从模型架构设计、算法选型，到数据预处理、开发调试，再到持续学习、强化训练的全流程开发能力。凭借先进的分布式计算框架与高性能计算资源，团队可快速响应业务需求，在短时间内完成复杂模型的搭建与优化，有效缩短项目交付周期。
- 巡查养护全链路闭环
通过巡检系统及AI图像识别坝体裂缝/渗漏隐患，支持语音记录、实时拍照上传，自动生成巡检问题报告，并根据问题生成维修工单，实现“巡检-记录-派单-维护-核验”全链路数字化追踪与闭环管理。
- 生态化扩展能力：
支持与水文监测、闸门控制等第三方系统无缝对接，兼容国产化硬件及信创环境，提供私有云/混合云灵活部署，满足水库集群跨区域协同管理需求。