水利水电工程计算机网络技术的应用

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水资源是一种可以再生的自然资源，从古至今，合理利用水资源对促进社会发展至关重要。随着世界人口的迅猛增长，城市化进程不断推进，社会的发展对水资源的需求也迅猛增长。水资源的开发以及充分利用已成为当代资源研究的重大课题之一。21世纪以来，高新科学技术也在迅猛发展，计算机网络技术已广泛应用到人们生活、生产的方方面面，计算机的科学性与便利性已然在众多实践中得到了证明，将计算机网络技术融入水资源研究与开发利用的各个环节，一定能够有效地推动水资源的进步发展，提高水资源开发与利用的效率。在辛全才、牟献友主编的《水利工程概论》(黄河水利出版社，2011年8月第一版)一书中，编者对水利工程的类型、开发目标以及工程布置做了初步介绍，并对水利枢纽、水利建筑物以及与水利相关的工程建设和管理都进行了大体的阐释，通过对此书的研读与学习，笔者结合“计算机网络技术在水利水电工程中的应用”这一课题，初步提取出以下3种较具代表性与实用性，并运用了计算机网络技术的水利工程项目。

一、计算机网络技术下的洪水预报模型与防洪工程

随着地理信息系统、空间信息处理技术以及其他与地质水文相关的计算机软件等计算机网络技术的出现，与地质、水文相关的地理空间数据的获取变得更加准确、便捷，数据的管理也更加科学，数据的分析变得更加高效，运用计算机技术甚至还能进行水文变化的模拟和演示，基于高新的技术支撑，科学家们研发出新的洪水预报模型，这种模型在计算机上的运用，被统称为洪水预报系统。计算机网络可以获取最新的雨水信息，并对雨水信息进行传播和分析，结合洪水预报模型中通过计算机网络技术获得的水文信息与洪水特点、河床演变规律等知识，融合水文学、水力学、河流动力学等科学方法，对洪水情况进行预报，并将洪水信息快速准确地传达给各级防汛指挥部门，为其防洪决策提供依据。运用计算机网络技术，在获取了各地区洪水情况数据后，便可开始规划建设防洪工程了。在《水利工程概论》的第五章，编者对防洪工程做了专门的介绍，书中主要选取了堤防工程、分洪工程、河道整治建筑物以及河道整治的基本方法4个部分的内容，在第一节“堤防工程”中，此书首先介绍了堤防的类型、堤身的用料、堤顶的宽度、堤边的土质以及堤防的修补问题;其次，书中具体介绍了如何选择堤线;最后，此书就堤防规划设计应注意的事项进行了说明。例如，修筑堤防将提高河道的水位，要考虑到被水淹没的面积;堤防的修建会影响排水，要注意堤防两岸排涝的问题，万一出现特殊洪水情况，发生决堤需做紧急抢险救灾的预案。而分洪工程主要是指结合地形特点，修建引洪道或分洪闸，将河流超量的河水引去其他地方的泄洪方法。书中主要介绍了分洪闸的使用，以及蓄洪区的排灌问题。在第三节“河道的整治建筑物”部分，书中主要介绍了丁坝、顺坝、锁坝、护坡与护底、导流屏等五类河道整治建筑物，书中对这五类河道整治建筑物都作了简单的介绍，并且配备了相对应的坝图，帮助读者理解不同坝的形状特点。“河道整治的基本方法”这一小节主要介绍了护岸工程、浅滩的整治、弯曲河道的整治、分汊河道的整治、游荡性河道的整治与河口整治等6种不同类型水文地域的整治方法，并介绍了不同整治方法的作用，具有较强的实用价值。

二、计算机网络技术下的水质量监测网与取水输水建筑物

工业革命以来，世界各国都进入了大生产时代，随着生产力的提升，世界人口数量也在不断地增长，工业废水与人们生活污水的排放量也越来越大，水污染问题已经成为21世纪世界所面临的重要问题之一。人们对水资源污染问题重视程度较高，通过运用计算机网络技术，科学家们建立了水环境质量监测网，通过对水环境质量因子的跟踪研究，在掌握其变化规律的情况下，可以预测水环境质量的变化趋势，由此形成水环境预警系统，为人们提供水环境数据信息，帮助人们选择相应的措施预防和治理水污染。通过计算机网络下的地理信息系统对空间数据的处理及模拟能力，科学家们可以了解不同地区的土地利用方式对相应地区水文水质的影响，并结合可持续发展的目标，来调整土地利用方式，提升当地的水文水质条件。水是生命之源，人们的生产、生活都离不开水，在使用计算机网络技术对水质进行了检测与预测之后，水资源的质量可以得到相应的保证，然而要使人们能够便利地获得水、使用水，还需要取水输水建筑物来发挥作用。在《水利工程概论》的第四章中，编者专门设置了一个小节，来介绍取水输水建筑物。取水建筑物是输水建筑物的首部建筑，它的作用主要是控制和调节水流，取水建筑物也叫作取水口或者进水建筑物，一般建设在河岸或者水库的某一侧，从河流或者水库中取得用来发电或者人们生活所需的水资源。在对取水建筑物有了初步了解之后，编者特别说明了取水建筑物建设需考虑的五点注意事项，例如，取水建筑物位置的选择要考虑到该区域是否有足够的流量，该区域的水质是否符合用水要求，水头损失的大小，引水流量能否控制，以及施工的经济、技术、维修等方面是否存在困难。输水建筑物又称为引水建筑物，也就是用于传输水资源的建筑物。不同的输水建筑物作用各异，按照其不同的作用，书中将输水建筑物分为了6种类型，第一种是用于农田灌溉、水力发电或者人们生活的，可以统称为渠道;第二种用于防止和减少渠道中泥沙淤积的，被称为冲沙和沉沙建筑物;第三种用来计量水量的，被称为量水建筑物。书本中还简单介绍了调节和配水建筑物、交叉建筑物、落差建筑物、泄水建筑物几种输水建筑物类型，在此不再赘述。输水建筑物一般规模不大，但是数量非常多，在整个水利工程中所占的比重也比较大，因此还需不断地优化输水建筑设计，改良管道布局，来提高输水效率，节约人力物力成本。

三、计算机网络技术下的现代化灌区管理与农业水利工程

农田的水利研究一般集中于农田节水与作物高产这两个最具实用价值的话题，世界农业发展趋势以及我国的方针政策都要求，我国农业必须向现代化方向发展，运用计算机网络技术，实现灌区现代化管理，来达到节约农田用水的目标，并使用科学自动化控制系统灌溉来提高作物产量，这是目前农业水利工程研究中的热门话题之一。在《水利工程概论》的第六章中，编者从灌排制度、灌排渠系建筑物、节水灌溉工程3个方面介绍了农业水利工程，农业水利工程的基本任务就是通过各种水利工程来调节各地区的水量分布情况，满足农业用水需求，促进农业生产的发展。具体来说，农业水利灌溉工程就是将水源区的水引入田间的渠道或田间的灌溉设施中，以此实现对农作物的灌溉、排水。水是作物生长最重要的因素之一，水除了能够直接给作物提供养分，还对作物的生长环境起到调节和控制的作用。作物不能长期缺水，长期缺水的作物容易枯萎甚至死亡;但也不能有过多的水分，水分过多会造成土壤缺氧，导致作物的根茎腐烂。建设农田水利设施，实现科学自动化的灌溉，能够有效地调节和控制农田的水环境，改善土壤环境，提高作物的成活率，提高作物产量，解决上述水环境不佳造成的作物生长问题。在此书第六章第一节的排灌制度中，编者主要介绍了作物的需水量、作物的需水规律以及灌溉制度与排水制度。在第二节中，主要介绍了灌排渠系建筑物，编者先对灌溉渠系做了大体的介绍，而后说明了灌溉渠道的规划原则，再具体阐述了干渠与支渠的规划布置形式。在介绍完灌溉渠道后，编者又对排水系统布置的原则以及排水沟道系统布置的注意事项进行了说明。在第二节的最后部分，书中重点介绍了量水设施。量水设施不但可以对灌区进行水量控制，为水费的征收提供依据，更重要的是能够帮助节约用水，促进灌水方案的改进。灌区量水的方法主要有5种，分别是利用水工建筑物量水、利用特制的量水设施量水、利用流速仪量水、利用水尺量水、用水面浮标量水。在第三节节水灌溉工程这一部分读者可以得知，我国常用的节水灌溉方式有低压管道灌溉、喷灌、微灌、渗灌等。编者选取了较为常用的节水灌溉方式，做了具体的说明。低压管道灌溉的管道输水系统是由水源与取水工程，输水配水管网体系和田间灌水系统3部分组成，管道输水工程可以有效地减少水资源的蒸发和渗漏，具有输水速度快的特点，管理起来也较为方便，能够有效改善田间灌水的条件，促进农作物增产增收。喷灌则是指用管道将水增压，传输到灌溉地段，再通过喷洒装置，使水在空中分散成细小的水珠，均匀地分布在田间的灌水方法。喷灌的优点是灌水均匀，适用于菜园、果园、苗圃等作物区的灌溉，喷灌适用于各种土质的作物区，也不需要对土地进行平整，不需要挖沟筑埂，不占用耕地，更有利于实现灌溉机械化自动化。书中对其他几种灌溉方式也有些具体的阐述，本文不再过多介绍。《水利工程概论》一书将水利建设原理与工程实践相结合，语言通俗，阐述具体，可作为高等院校水利专业教学用书，也适合相关专业人员研读学习。

作者：李敏 单位：河南财政金融学院