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文檔簡介

1、目錄三峽水利樞紐綜合調(diào)度管理研究與實(shí)踐1蘇北地區(qū)水資源監(jiān)控調(diào)度12三峽水利樞紐綜合調(diào)度管理研究與實(shí)踐2008-11-12 來源:人民長江2008年第2期摘要: 三峽工程裝機(jī)容量2250萬kw,年發(fā)電量近1000億kwh,所提供的大量清潔可再生能源在中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中扮演重要角色。三峽水庫是多目標(biāo)運(yùn)用水庫,首要任務(wù)是防洪,其次是發(fā)電并兼顧調(diào)節(jié)航運(yùn)的任務(wù),此外還須考慮生態(tài)與環(huán)境保護(hù)因素。介紹了三峽水庫在實(shí)現(xiàn)水能綜合高效利用方面的研究成果,包括樞紐管理體制,防洪、發(fā)電、航運(yùn)以及泥沙等關(guān)系處理,三峽水利樞紐管理調(diào)度系統(tǒng)建設(shè),氣象水文預(yù)報(bào)工作現(xiàn)狀及成果,防洪、發(fā)電、航運(yùn)調(diào)度成績以及三峽水庫泥沙研究與實(shí)踐等,

2、特別介紹了三峽水庫在通過電站運(yùn)行調(diào)度保護(hù)流域生態(tài)方面的研究所取得的一定的成果,例如有關(guān)通過人造洪峰改善下游四大家魚產(chǎn)卵課題的研究等。20032006年樞紐實(shí)際調(diào)度運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)表明,三峽水利樞紐發(fā)揮了防洪、發(fā)電、航運(yùn)等多方面的效益,成果顯著。關(guān) 鍵 詞: 防洪;發(fā)電;航運(yùn);生態(tài)調(diào)度;調(diào)度管理;三峽水利樞紐中圖分類號: tv697.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: a中國長江三峽工程是迄今為止世界最大的水利樞紐工程。三峽水利樞紐建成后,控制流域面積100萬km2 ,防洪庫容221億m3 ,可極大改善下游防洪形勢;三峽水庫全長600km,上游川江航道因此得到根本改善;三峽電站擁有總裝機(jī)2250萬kw,年發(fā)電量近1

3、000億kwh,每年可為國家節(jié)約大量化石燃料,顯著減少溫室氣體排放。三峽工程擁有巨大的防洪、發(fā)電、航運(yùn)等綜合效益,在國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中舉足輕重;工程建成后,調(diào)度管理將面臨前所未有的挑戰(zhàn)如何協(xié)調(diào)平衡防洪、發(fā)電、航運(yùn)等各方的利益,如何進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)度管理,使其綜合效益最大,加上日益突出的水利工程的生態(tài)環(huán)保需求則無疑都給管理增加了新的課題。1 管理體制水資源一體化管理是當(dāng)今流域管理的趨勢,而三峽工程突出的作用,特殊的地位也決定了它的管理體制必須采用一體化的綜合管理模式。綜合管理模式首先體現(xiàn)在三峽工程對防洪、發(fā)電、航運(yùn)等進(jìn)行統(tǒng)一的多目標(biāo)管理。為此,政府組織相關(guān)部門研究制定了三峽葛洲壩水利樞紐梯級調(diào)度

4、規(guī)程(以下簡稱調(diào)度規(guī)程,針對不同時(shí)期,如圍堰發(fā)電期、初期運(yùn)行期以及正常運(yùn)行期,制定不同的調(diào)度規(guī)程),并以法律法規(guī)的形式頒布實(shí)施。調(diào)度規(guī)程從多目標(biāo)管理的角度出發(fā),協(xié)調(diào)各方的利益,以綜合效益最大為目標(biāo),是目前三峽工程管理的法律性文件,各種調(diào)度管理措施都必須服從規(guī)程的規(guī)定。此外,距三峽大壩下游約38km處的葛洲壩水利樞紐是三峽工程不可分割的梯級樞紐,三峽葛洲壩梯級樞紐及其水庫必須聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度。中國長江三峽工程開發(fā)總公司是三峽工程的項(xiàng)目法人,代表國家負(fù)責(zé)梯級樞紐的建設(shè)和運(yùn)行管理,在調(diào)度規(guī)程規(guī)定的職責(zé)范圍內(nèi)實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度。而在汛期,當(dāng)入庫流量超過一定值后,則由長江防總或國家防總直接指揮三峽葛洲壩梯級樞紐的

5、調(diào)度與管理。2 多目標(biāo)管理多目標(biāo)問題的求解原理可根據(jù)決策分析過程中的目標(biāo)效用函數(shù)v是否存在,是否能夠顯式表達(dá)而分成3類:目標(biāo)效用函數(shù)v存在并可用數(shù)學(xué)公式表達(dá),則可采用決策者偏好的事先估計(jì)進(jìn)行求解;存在一個(gè)穩(wěn)定的效用函數(shù)v,但并不試圖將它明確地表達(dá)出來,只假設(shè)該函數(shù)的一般形式,則決策者的偏好在求解過程中通過交互逐步明確;不存在一個(gè)穩(wěn)定的效用函數(shù),無論是顯式的還是隱式的,則采用決策偏好的事后估計(jì)法進(jìn)行求解1 。三峽工程調(diào)度管理是典型的多目標(biāo)決策問題。三峽工程的巨大效益包括經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益等,在目標(biāo)函數(shù)中,發(fā)電效益較易量化,而防洪、航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境等方面的效益則很難估算。雖然很多學(xué)者試圖構(gòu)

6、建多目標(biāo)水庫綜合效益目標(biāo)函數(shù)的顯式表達(dá)形式,例如采用洪水損失的期望值作為防洪效益以及提出一些生態(tài)效益的計(jì)算方法等,但目前都尚不成熟。因此試圖構(gòu)建一個(gè)顯式的三峽工程效益函數(shù)目前還無法實(shí)現(xiàn),而根據(jù)上述求解原理之(2),遵循“決策者的偏好在求解過程中通過交互逐步明確”的思路則是可行的,以下對此稍加闡述。建三峽首要目的是防洪,因此防洪要求必須首先滿足。而防洪效益的實(shí)現(xiàn)則是通過調(diào)度規(guī)程中規(guī)定的防洪調(diào)度方案給予保障,該方案是建立在對多個(gè)方案的計(jì)算比較基礎(chǔ)之上,最終根據(jù)決策者偏好選取,由各種階段的水位、流量閾值組成。在滿足防洪要求的基礎(chǔ)上,對發(fā)電效益和航運(yùn)效益進(jìn)行優(yōu)化,其中發(fā)電效益可采用聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行

7、求解,而航運(yùn)調(diào)度的內(nèi)容則是根據(jù)航運(yùn)部門的要求,保證相關(guān)江段水位、流量、水位變幅在規(guī)定閾值范圍之內(nèi)。當(dāng)發(fā)電、航運(yùn)產(chǎn)生沖突時(shí),根據(jù)決策者的偏好進(jìn)行交互,形成最終解決方案。調(diào)度規(guī)程中對上述內(nèi)容都進(jìn)行了詳細(xì)描述。水庫環(huán)境生態(tài)效益在決策者偏好中的地位越來越重要,為此調(diào)度規(guī)程中對水庫環(huán)境、泥沙以及庫區(qū)生態(tài)調(diào)度也專門進(jìn)行了規(guī)定。需要指出的是,上述多目標(biāo)決策過程的前提條件是保證樞紐的安全。3 研究與實(shí)踐三峽工程采用分期蓄水方式,2003年6月1日首次下閘蓄水,進(jìn)入圍堰發(fā)電期運(yùn)行,庫水位維持在135139m之間;2006年6月,上游三期圍堰爆破拆除,大壩全線擋水,同年10月,實(shí)現(xiàn)156m蓄水,樞紐進(jìn)入初期運(yùn)行階

8、段;預(yù)計(jì)在2008年水庫可進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài),即正常蓄水位(npl)175m,汛期限制水位(fcl)145m。三峽水利樞紐的運(yùn)行已近4a,工程的防洪、發(fā)電、航運(yùn)等效益也逐步得以發(fā)揮,特別是實(shí)現(xiàn)156m蓄水后,各方面的效益更加明顯。4a來,三峽葛洲壩梯級樞紐綜合調(diào)度管理系統(tǒng)已基本建成,圖1為該系統(tǒng)中的相關(guān)業(yè)務(wù)流程。從圖1(略)中不難發(fā)現(xiàn),氣象水文信息采集系統(tǒng)是整個(gè)調(diào)度管理的基礎(chǔ),預(yù)報(bào)是調(diào)度管理決策的依據(jù)。此外,調(diào)度管理涉及的部門眾多,包括國家防總、長江防總、交通航運(yùn)部門、國家電網(wǎng)公司等。三峽水利樞紐綜合調(diào)度管理工作涉及方方面面,以下結(jié)合水庫運(yùn)行以來的調(diào)度管理實(shí)踐介紹有關(guān)方面的研究成果。3.1 氣象

9、水文預(yù)報(bào)3.1.1 氣象預(yù)報(bào)氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確程度,通過影響水文預(yù)報(bào)的精度,間接影響水庫的防洪、發(fā)電等一系列重要決策。表1列出了2004年和2006年短期(24,48h)雨量預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率,表2為24h強(qiáng)降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)。由表知,2004年,上游流域面雨量預(yù)報(bào)24,48h預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分別為81%和69%,面雨量大于20mm降水過程24h預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為52%;2005年該3項(xiàng)指標(biāo)分別為76%,76%和52%;2006年為85%,82%,60%。3.1.2 水文預(yù)報(bào)(1)長期水情預(yù)報(bào)。長期水情預(yù)報(bào)采用枯季分級退水模型、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、小波人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型等方法,參考?xì)庀箝L期預(yù)報(bào)結(jié)果而做出綜合預(yù)報(bào),各月平均流量

10、預(yù)報(bào)誤差統(tǒng)計(jì)見表3,預(yù)報(bào)平均誤差2004年為3.8%,2005年0.7%,2006年三峽上游天氣異常,出現(xiàn)了持續(xù)異常干旱天氣,壩址出現(xiàn)了百年不遇的枯水流量,直接導(dǎo)致預(yù)報(bào)平均誤差達(dá)42.6%。長期水文預(yù)報(bào)一直以來就是預(yù)報(bào)界的一個(gè)難題,其根源在于長期降雨預(yù)報(bào)能力的欠缺。在當(dāng)前三峽電站“以水定電”的調(diào)度管理模式下,長期水文預(yù)報(bào)能力的缺失對于年發(fā)電計(jì)劃的編制等重要工作都將產(chǎn)生不利的影響。(2)短期水情預(yù)報(bào)。三峽入庫流量分3部分,即上游干流寸灘站入流,烏江武隆站入流以及三峽區(qū)間產(chǎn)流。科研和生產(chǎn)部門曾經(jīng)采用過薩克拉門托模型、tank模型、綜合約束線性系統(tǒng)(scls)模型等,這些模型大多采用降雨徑流應(yīng)答關(guān)系

11、及經(jīng)驗(yàn)性的“黑箱”模型的分析方法。三峽區(qū)間現(xiàn)有的洪水預(yù)報(bào)方案為:干流預(yù)報(bào)采用上下游水位(流量)相關(guān)法,區(qū)間產(chǎn)流采用新安江三源流模型及經(jīng)驗(yàn)單位線法2 。三峽水庫蓄水后,河道水力學(xué)特性和洪水特性都發(fā)生了較大改變,因此對于以往采用的模型,須對參數(shù)進(jìn)行重新率定。此外也研究了新的預(yù)報(bào)方法及手段,例如:gis技術(shù)被應(yīng)用到三峽區(qū)間洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)當(dāng)中,采用分布式結(jié)構(gòu)對區(qū)間進(jìn)行了劃分,在模擬子流域降雨產(chǎn)流時(shí)仍沿用了新安江三源流模型3 。目前的短期預(yù)報(bào)具有了一定的精度,為梯級樞紐調(diào)度提供了可靠的安全保證。各年短期(12,24,48h)流量預(yù)報(bào)的月平均誤差見表4。短期預(yù)報(bào)中一個(gè)非常重要的內(nèi)容就是對于洪峰峰值及出現(xiàn)時(shí)間

12、的預(yù)測,水庫運(yùn)行期內(nèi)幾場大洪水的峰值及峰現(xiàn)時(shí)間的預(yù)報(bào)情況如表5所示。從表5可以看出,洪峰預(yù)報(bào)無論是峰值流量第3/7頁 還是峰現(xiàn)時(shí)間都較為準(zhǔn)確,預(yù)見期也都達(dá)到了2d以上,為防洪調(diào)度提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。3.2 梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度葛洲壩是三峽的反調(diào)節(jié)水庫,二者緊密相聯(lián),必須進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度管理。采取優(yōu)化調(diào)度思想,建立科學(xué)合理的模型方法,可以發(fā)揮梯級聯(lián)合調(diào)度的優(yōu)勢,獲取更大的效益。三峽葛洲壩梯級樞紐聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的基本原則是4 :兼顧防洪、發(fā)電、航運(yùn)的要求,充分發(fā)揮最大的綜合效益;汛期以防洪和排沙為主,發(fā)電服從防洪和排沙;枯水期,發(fā)電和航運(yùn)統(tǒng)籌兼顧;調(diào)度中應(yīng)充分考慮水庫上下游環(huán)境水質(zhì)及生態(tài)保護(hù)因素。對三峽葛

13、洲壩梯級水庫優(yōu)化調(diào)度方面的研究眾多。從時(shí)段上分為長期優(yōu)化、短期優(yōu)化以及日優(yōu)化模型等;從優(yōu)化算法看,包括動態(tài)規(guī)劃算法及其綜多改進(jìn)算法5,6 、遺傳算法7 、模擬退火算法8 等。目前三峽葛洲壩梯級樞紐實(shí)時(shí)調(diào)度所采用的方法是嚴(yán)格按照調(diào)度規(guī)程中規(guī)定的各項(xiàng)約束條件(如汛限水位約束、保障航運(yùn)安全的水位小時(shí)變幅約束、日變幅約束等)調(diào)度運(yùn)行,在調(diào)度規(guī)程規(guī)定的可調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,盡量減少棄水,多發(fā)電。葛洲壩除發(fā)揮反調(diào)節(jié)水庫作用(調(diào)節(jié)因三峽調(diào)峰造成的下泄流量不穩(wěn))外,也適當(dāng)參與發(fā)電優(yōu)化調(diào)度。優(yōu)化調(diào)度主要通過控制三峽下泄流量以及葛洲壩壩上5號站水位,使梯級電站發(fā)電效益最大。三峽水利樞紐運(yùn)行近4a來,各項(xiàng)效益

14、得到了顯著的發(fā)揮:(1)防洪效益。利用圍堰發(fā)電期內(nèi)有效防洪庫容發(fā)揮防洪應(yīng)急調(diào)度作用。2004年9月長江上游發(fā)生較大洪水,經(jīng)國家防總辦公室同意,9月8日0:20三峽庫水位從135.31m開始逐步上升,其后穩(wěn)定在136.1136.3m,最高庫水位136.42m,出現(xiàn)在10日22:50。本次洪水調(diào)度過程中三峽最大出庫流量56800m3/s,最大削峰流量3700m3/s,攔蓄水量4.95億m3 ,緩解了長江宜昌至石首河段的防洪壓力。(2)航運(yùn)效益。從表6船閘運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出,20042005年輸送的旅客人數(shù)以及貨運(yùn)量均比2003年有了明顯增長。另一方面,在枯水期,通過水庫調(diào)度補(bǔ)償航運(yùn)流量是增加葛洲壩樞

15、紐下游枯期水深的有效措施。2004年的枯水期,應(yīng)航道部門的要求,三峽水庫先后3次實(shí)施了補(bǔ)償航運(yùn)流量調(diào)節(jié)方案,增大了下泄流量,提高了葛洲壩引航道和長江中游航道通航水深,在一定程度上緩解了長江中游淺灘河段枯期通航水深不足的緊張狀況,保障了船舶航行安全,效果明顯。(3)發(fā)電效益。自2003年7月10日三峽電站首臺機(jī)組2號并網(wǎng)運(yùn)行以來,至2006年底,三峽電廠累計(jì)發(fā)電1461億kwh,節(jié)水增發(fā)電量58億kwh;葛洲壩大江電站、二江電站第4/7頁 20032006年累計(jì)發(fā)電628億kwh,節(jié)水增發(fā)45億kwh,詳細(xì)信息見表7。3.3 生態(tài)調(diào)度研究三峽工程建成后每年將生產(chǎn)1000億kwh清潔電能,減少大量

16、的原煤消耗和溫室氣體排放,從根本上有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。但同時(shí),大壩擋水,庫區(qū)淹沒蓄水等也不可避免地給生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面影響。為此,在工程設(shè)計(jì)論證以及初期運(yùn)行期間,圍繞生態(tài)環(huán)境保護(hù)做了大量的研究工作,并投入大量資金開展各項(xiàng)保護(hù)措施。近些年來,通過水庫自身運(yùn)行調(diào)度改善大壩上下游生態(tài)狀況的研究越來越受到各方的關(guān)注,生態(tài)調(diào)度的呼聲越來越高。三峽水利樞紐生態(tài)調(diào)度的主要熱點(diǎn)問題包括:低溫水下泄、氣體過飽和、“人造洪峰”等。關(guān)于這些熱點(diǎn)問題,三峽總公司組織會同相關(guān)科研單位開展了多項(xiàng)監(jiān)測研究工作,取得了一系列成果,其中比較有代表意義的是“針對四大家魚(青、草、鰱、鳙)自然繁殖需求的三峽工程生態(tài)調(diào)度方案的研究”,

17、該研究成果進(jìn)一步闡明了水利工程給魚類造成影響的機(jī)理,包括:(1)水利工程一定程度上繼續(xù)對魚類早期資源產(chǎn)生影響。工程的調(diào)節(jié)使水文情勢和水體理化特性發(fā)生變化,使部分產(chǎn)卵場消失或移動;洪峰過程弱化,使產(chǎn)卵規(guī)模減小。(2)低溫水下泄,有可能使魚類生長發(fā)育延緩,產(chǎn)卵期推遲;清水下泄,河道沖刷下切,原有產(chǎn)卵場河床底質(zhì)發(fā)生變化;繁殖期洪峰主要依賴區(qū)間來水,過程弱化。(3)水質(zhì)的變化對魚類資源的影響越來越突出。為此,在進(jìn)一步弄清四大家魚自然繁殖的水文學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)上,未來可采取各類生態(tài)調(diào)度措施,制造利于魚類繁殖的“人造洪峰”,抑制低溫水下泄,保護(hù)水質(zhì)等。3.4 水庫泥沙泥沙問題是關(guān)系水庫壽命,引起廣泛爭論的重大

18、技術(shù)問題。在水庫調(diào)度方案中,對泥沙問題的考慮占有相當(dāng)重要的地位。三峽水庫采取“蓄清排渾”的調(diào)度原則,減少水庫的泥沙淤積。從近4a來水庫運(yùn)行過程中泥沙監(jiān)測資料看,水庫中泥沙淤積情況比初步設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)的要好得多:水庫來沙量大幅減少,寸灘+武隆站1990年前年均輸沙量之和為4.67億t,19912003年年均輸沙量為3.48億t(清溪場站從1983年開始測流,因此沒有長系列資料,用寸灘和武隆代替),減少約1/3,而蓄水后減幅更大。水庫排沙比好于設(shè)計(jì)值,2003年612月,入庫泥沙2.08億t,出庫0.84億t,排沙比40%;2004年,入庫泥沙1.66億t,出庫0.637億t,排沙比38%;2005年

19、,入庫2.54億t,出庫1.03億t,排沙比41%。而論證期間數(shù)學(xué)模型采用的三峽水庫10a水沙系列的年均入庫沙量為5.09億t,由此第1個(gè)10a的年均出庫泥沙1.54億t,年均庫內(nèi)淤積3.55億t,排沙比30%。隨著上游水土保持工作的開展以及上游梯級電站的建設(shè),三峽水庫的入庫泥沙問題將向著更有利的方向發(fā)展。但同時(shí)水庫下游河岸沖刷的問題比過去預(yù)計(jì)的要嚴(yán)重些,由于三峽水庫尚未蓄至正常蓄水位175m,上游水電工程的大規(guī)模開發(fā)正在進(jìn)行中,來水來沙情況將來還會第5/7頁 有較大的變化,因此,下游河勢的調(diào)整可能還要持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)間。4 結(jié)論與展望幾年的實(shí)踐證明,三峽樞紐的調(diào)度管理是成功的,不僅有效地利用了

20、水資源,同時(shí)也保證了航運(yùn)等其它目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),泥沙問題也得到了良好解決,取得這些成績主要?dú)w功于:(1)對三峽工程進(jìn)行的長期研究,為調(diào)度管理提供了最科學(xué)最充分的指導(dǎo)。有關(guān)問題在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段經(jīng)過了系統(tǒng)的研究,且大多得到了較好的解決。(2)建設(shè)了一套科學(xué)完善的調(diào)度管理軟硬件系統(tǒng),包括上至屏山,下至漢口的水雨情遙測系統(tǒng)、水調(diào)自動化平臺等,為調(diào)度決策提供了先進(jìn)的輔助手段。(3)堅(jiān)持一體化管理的思想,堅(jiān)持兩壩聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度,重點(diǎn)研究了與調(diào)度息息相關(guān)的預(yù)報(bào)模型、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型等,強(qiáng)化了調(diào)度的核心技術(shù)。當(dāng)然,三峽葛洲壩梯級樞紐調(diào)度中也還有一些關(guān)鍵問題有待今后進(jìn)一步解決,如庫區(qū)(寸、武至宜昌區(qū)間)降雨(尤其是暴雨)

21、產(chǎn)流預(yù)報(bào)問題,電站與電力市場的協(xié)調(diào)機(jī)制問題等。三峽水利樞紐的調(diào)度管理決策是具有世界難度的動態(tài)多目標(biāo)的管理決策,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)在汛期,樞紐調(diào)度的主旨是防洪,在滿足防洪要求的前提下,通過調(diào)度保證走沙并盡可能多發(fā)電;在非汛期,則主要是協(xié)調(diào)航運(yùn)、發(fā)電、生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系。(2)水庫泥沙問題關(guān)乎水庫壽命,是三峽調(diào)度管理的重要基礎(chǔ)條件,無論汛期還是非汛期的調(diào)度,都必須認(rèn)真考慮。(3)實(shí)施生態(tài)調(diào)度,為特有珍稀魚類營造適宜的產(chǎn)卵、生長的水文情勢。作為一個(gè)嶄新的課題,生態(tài)調(diào)度與防洪、發(fā)電、航運(yùn)等傳統(tǒng)調(diào)度之間的協(xié)調(diào)關(guān)系仍有待進(jìn)一步探索研究。(4)三峽水庫的蓄水過程與航運(yùn)、生態(tài)、發(fā)電、泥沙等問題關(guān)系

22、密切,影響重大,因此每年汛后蓄水過程的調(diào)度也具有很大的難度??傊?,三峽水利樞紐的管理有可能成為世界上最為復(fù)雜,潛力最大的水庫管理命題。目前,長江上游流域的水資源開發(fā)利用形勢正經(jīng)歷著深刻的變革,隨著上游干支流數(shù)10個(gè)大型水電站的開發(fā),以整個(gè)流域綜合效益最大為目的的流域梯級一體化綜合調(diào)度管理,對于流域水資源管理領(lǐng)域無疑將是一次難得的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。蘇北地區(qū)水資源監(jiān)控調(diào)度一、工程概況江蘇省蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程是水利部確定的5個(gè)信息化試點(diǎn)項(xiàng)目之一,也是江蘇省“十五”水利信息化建設(shè)的重點(diǎn)工程。該工程在江蘇已建大運(yùn)河監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)、徐州、連云港水情遙測系統(tǒng)、水文數(shù)據(jù)庫、防汛指揮系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,兼顧規(guī)

23、劃中的南水北調(diào)東線工程,充分利用各種先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,建設(shè)以信息采集為基礎(chǔ),綜合數(shù)據(jù)庫為紐帶, gis為技術(shù)平臺,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為表現(xiàn)手段的綜合性信息化工程系統(tǒng),最終實(shí)現(xiàn)水資源的綜合優(yōu)化管理、決策和支持。工程建設(shè)內(nèi)容分為信息采集系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)等7個(gè)子項(xiàng)目。經(jīng)過工程建設(shè),以期達(dá)到:“建設(shè)覆蓋江水北調(diào)工程系統(tǒng)供水范圍,具有先進(jìn)技術(shù)水平和充分拓展性能,集信息采集傳輸、優(yōu)化調(diào)度和自動監(jiān)控為一體的水利現(xiàn)代化系統(tǒng)。為蘇北地區(qū)水資源優(yōu)化配置、高效利用和水環(huán)境保護(hù)提供調(diào)度運(yùn)行決策支持;為建立適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)要求的供水體系提供信息、計(jì)

24、量及管理支持。充分發(fā)揮江水北調(diào)工程系統(tǒng)的作用,使其成為經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐?!钡慕ㄔO(shè)總目標(biāo)。根據(jù)可行性研究報(bào)告的安排,工程分兩階段實(shí)施。第一階段工程的目標(biāo)是:建成蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程的總體框架,初步或部分建成信息采集系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng);初步建成江水北調(diào)范圍內(nèi)重要控制站點(diǎn)(斷面)的水情、工情、雨情等多源信息的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測和集成;部分實(shí)現(xiàn)取水口門水情、工情信息的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測和集成;實(shí)現(xiàn)部分泵站、水閘的遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)視和控制;基本構(gòu)架完成蘇北地區(qū)通信傳輸與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)一步擴(kuò)充完善系統(tǒng)信息傳輸基礎(chǔ)平臺;開發(fā)基于web

25、gis、intranet和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的實(shí)時(shí)水量調(diào)配模擬模型和在線水流仿真模型,提供在合理配置基礎(chǔ)上的調(diào)度運(yùn)行方案及其分析、評估;以圖形、圖像、動畫、影像等多種形式,在線反映系統(tǒng)運(yùn)行狀況,形成決策支持系統(tǒng)的初步框架。達(dá)到以實(shí)時(shí)信息采集為基礎(chǔ),以空間數(shù)據(jù)為依托,以調(diào)度運(yùn)行為核心,建成基于蘇北地區(qū)具有三維界面的江水北調(diào)水資源實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)。初步實(shí)現(xiàn)江、淮、沂沭泗等多水源供水的在線監(jiān)測、系統(tǒng)仿真、實(shí)時(shí)調(diào)度和用水計(jì)量,進(jìn)行大運(yùn)河沿線供水、排水、防洪、航運(yùn)、環(huán)保等多目標(biāo)用水的有機(jī)協(xié)調(diào)和統(tǒng)一管理。二、具體建設(shè)內(nèi)容蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程根據(jù)統(tǒng)籌規(guī)劃、分布實(shí)施的原則,工程分兩階段實(shí)施,第一階段工程

26、于2002年9月開始啟動。根據(jù)投資安排,第一階段工程分兩步實(shí)施,第一步工程先安排輸水干線的水位、流量信息采集和泵站水閘工情信息采集,實(shí)現(xiàn)調(diào)水運(yùn)行的在線仿真和實(shí)時(shí)調(diào)度,適當(dāng)提高信息網(wǎng)絡(luò)的安全度,2002年完成。第二步工程安排干線泵站和上游來水控制站的水情監(jiān)測、泵站內(nèi)部監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)改造、信息網(wǎng)絡(luò)提高可靠性和規(guī)模,綜合集成水資源決策支持系統(tǒng),2003年完成。目前,一步工程已全面展開,工程項(xiàng)目招標(biāo)已基本完成進(jìn)入實(shí)施階段,監(jiān)測監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)分項(xiàng)工程正在實(shí)施;配置軟件分項(xiàng)工程的調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)、來水預(yù)報(bào)模型開始實(shí)施。其具體建設(shè)內(nèi)容為:1信息采集系統(tǒng)采用水位、閘位、流量傳感器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端(rtu)及超短波通信

27、設(shè)備,建設(shè)水資源信息自動采集系統(tǒng);利用已建的大運(yùn)河系統(tǒng)和徐州示范區(qū)系統(tǒng)資源,新建擴(kuò)建水情遙測站106處(其中:干線梯級泵站3座、干線控制及分水涵閘20處、小水電5座、市際交水?dāng)嗝姹O(jiān)測4處、船閘計(jì)量13處、沿線取水口門38處、沿干線水位監(jiān)測點(diǎn)23處),分中心12處(其中:市水文局分中心3處;工程管理處分中心5處;水利局分中心4處),省水文信息中心1處。將新老系統(tǒng)的所有站點(diǎn)集成為蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的信息采集系統(tǒng)。按水資源配置監(jiān)控調(diào)度及防汛的要求,在各個(gè)遙測站實(shí)現(xiàn)水位、閘位、流量及雨量信息的自動采集,將這些信息通過超短波通信網(wǎng)、光纖通信網(wǎng)分別傳輸?shù)礁鞣种行?,在各個(gè)分中心接收、處理、入庫,

28、并將信息通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)绞≈行模瑸楦魉块T及防汛指揮部門提供信息服務(wù)。此外,將已建大運(yùn)河系統(tǒng)、徐州示范區(qū)系統(tǒng)的全部遙測站(其中屬于大運(yùn)河系統(tǒng)測站44處、屬于徐州示范區(qū)系統(tǒng)測站19處),中繼站1處、集合轉(zhuǎn)發(fā)站6處、分中心等均按本項(xiàng)目要求重新組態(tài)后融入蘇北水資源監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。2通信傳輸及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擴(kuò)建省水利廳局域網(wǎng);擴(kuò)建蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程建設(shè)范圍內(nèi)的13個(gè)工情分中心(其中市水利局7處;廳屬管理處6處)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和網(wǎng)管分中心;擴(kuò)建蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程建設(shè)范圍內(nèi)的5個(gè)水情分中心、6個(gè)監(jiān)控監(jiān)測站點(diǎn)(江都四站、淮陰一站、運(yùn)東閘、泗陽站、沙集站、皂河站)的計(jì)算機(jī)局

29、域網(wǎng);(4)建設(shè)5條光纖鏈路。3運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)(1)江都二站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng);(2)江都三站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng);(3)江都四站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng);(4)江都站主變開關(guān)量、用電量遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng);(5)運(yùn)東閘遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng);(6)淮安二站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開關(guān)量、用電量自動監(jiān)測系統(tǒng);(7)淮陰一站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開關(guān)量、用電量自動監(jiān)測系統(tǒng);(8)泗陽一站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開關(guān)量、用電量(發(fā)電量)自動監(jiān)測系統(tǒng);(9)泗陽二站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng);(10)皂河站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng);(11)沙集站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測系統(tǒng);(12)劉山北站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開關(guān)量、用

30、電量自動監(jiān)測系統(tǒng);(13)解臺站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開關(guān)量、用電量自動監(jiān)測系統(tǒng)。4、綜合數(shù)據(jù)庫及調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)(1)建立來水預(yù)報(bào)模型。為實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下供水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度和水流仿真提供科學(xué)依據(jù)。預(yù)報(bào)的空間范圍包括洪澤湖、駱馬湖和微山湖三個(gè)區(qū)域的來水及長江三江營潮位,時(shí)間范圍分為短期、中期和長期,其中中期、長期預(yù)報(bào)成果應(yīng)包括定量和定性兩種方式。(2)開發(fā)需水預(yù)測模型:通過對江水北調(diào)沿線直接供水區(qū)的需水預(yù)測,取得各供水區(qū)段、各行政區(qū)域的需水過程線及各種時(shí)段的需水量;或提供根據(jù)供水合同以及在不能充分供水的情況下的供水過程線及各時(shí)段的需水量。(3)開發(fā)實(shí)時(shí)水量調(diào)配模型。在受水區(qū)需水預(yù)測的基礎(chǔ)上,進(jìn)行供水系統(tǒng)實(shí)時(shí)

31、水量調(diào)度計(jì)算,為實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下的科學(xué)調(diào)度提供依據(jù)。(4) 開發(fā)在線水流仿真模型。運(yùn)用水力學(xué)的方法模擬系統(tǒng)中各種情景下的工程運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)對供水系統(tǒng)水位、流量、水量等狀況的實(shí)時(shí)描述。.(5)建立調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)庫。(6)完成調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)軟件集成。集成實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)、來水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)水量調(diào)配模型和在線水流仿真模型,初步形成調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng),包括調(diào)水方案的預(yù)合理性分析、各種水量調(diào)配的方案比較、沿程分段(市界)用水的在線評估與事后評估。三、工程建設(shè)管理(一)工程建設(shè)處工作鑒于本工程覆蓋范圍廣,涉及單位多,工程專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)含量高,需要多個(gè)部門相互協(xié)調(diào)、共同合作才能較為圓滿地完成工程建設(shè)任務(wù),2001年

32、7月,經(jīng)江蘇省水利廳批準(zhǔn),決定由江蘇省蘇北供水局為主,省水利信息中心、省防辦、省水文局等單位參加,共同組建蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程建設(shè)處。建設(shè)處下設(shè)綜合部、信息采集項(xiàng)目部、監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目部、技術(shù)協(xié)調(diào)和通信網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目部和配置軟件項(xiàng)目部,行使項(xiàng)目法人職責(zé)。同時(shí),考慮到信息采集項(xiàng)目投資占一期一步工程總投資的50%左右,且該項(xiàng)目具有相對獨(dú)立性,又與原有的大運(yùn)河、徐州示范區(qū)系統(tǒng)聯(lián)系緊密,為提高辦事效率,明確責(zé)任,由以省水文局為主組建的信息采集項(xiàng)目部,作為建設(shè)處的二級法人,相對獨(dú)立地負(fù)責(zé)信息采集系統(tǒng)工程的建設(shè)管理工作,建設(shè)處在宏觀上對信息采集系統(tǒng)工程進(jìn)行管理。工程建設(shè)處負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)整個(gè)工程的建設(shè)管

33、理工作,對工程建設(shè)的全過程負(fù)責(zé),對項(xiàng)目建設(shè)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、工程質(zhì)量、建設(shè)周期和工程投資負(fù)總責(zé)。各項(xiàng)目部在建設(shè)處的統(tǒng)一安排下,按照整個(gè)工程的進(jìn)度及資金計(jì)劃,合理安排各自承擔(dān)的子項(xiàng)目建設(shè)工作,并對子項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、工程質(zhì)量和建設(shè)周期負(fù)具體責(zé)任。1強(qiáng)化法人職責(zé),規(guī)范項(xiàng)目管理工程建設(shè)嚴(yán)格按照建設(shè)管理的各類法規(guī)、規(guī)定和基本建設(shè)程序?qū)嵤┕芾恚袷鼗窘ㄔO(shè)程序,嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目法人責(zé)任制、招標(biāo)投標(biāo)制、工程監(jiān)理制和合同管理制。及時(shí)落實(shí)工程建設(shè)資金、制定年度資金計(jì)劃和施工計(jì)劃,對工程質(zhì)量、進(jìn)度、資金等實(shí)時(shí)進(jìn)行管理、檢查和監(jiān)督。遵照水利、通訊等行業(yè)的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)施方案的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步做好工程招標(biāo)設(shè)計(jì)和施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

34、工作,按規(guī)定要求進(jìn)行審批,并通過嚴(yán)格的招投標(biāo)方式選擇施工單位。在工程完工以后及時(shí)申報(bào)工程竣工驗(yàn)收并負(fù)責(zé)工程竣工初期和交付使用。2分級管理,明確責(zé)任(1)工程質(zhì)量由建設(shè)處負(fù)全面責(zé)任。同時(shí),對具體每一個(gè)項(xiàng)目也都確定了分管領(lǐng)導(dǎo)和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,做到責(zé)任到位、措施到位。對每一個(gè)單項(xiàng)工程或每一個(gè)標(biāo)段,建設(shè)、施工等單位也明確了具體質(zhì)量負(fù)責(zé)人,層層分解責(zé)任,形成責(zé)任網(wǎng)絡(luò)。(2)質(zhì)量監(jiān)督、設(shè)計(jì)審批、財(cái)務(wù)、資料管理等確定相應(yīng)責(zé)任人。(3)定期了解、分析工程的建設(shè)進(jìn)度,對可能出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行處理和解決。動態(tài)考核工程的質(zhì)量、管理。3加強(qiáng)前期工作,確保前期工作質(zhì)量。蘇北地區(qū)水資源費(fèi)配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程的項(xiàng)目建議書和初步

35、設(shè)計(jì)是由廳組織多個(gè)單位編制完成的,項(xiàng)目涉及的專業(yè)多,投資大,與現(xiàn)有工程的集成任務(wù)重。同時(shí),信息化項(xiàng)目的發(fā)展速度快。為了從源頭上保證工程質(zhì)量,建設(shè)處從一開始就緊緊抓住招標(biāo)設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié),確保招標(biāo)文件質(zhì)量,保證了招標(biāo)和施工的順利進(jìn)行。4突出重點(diǎn),全面加快工程建設(shè)進(jìn)度。在各項(xiàng)工程開工之前,建設(shè)處即從多方面了解相關(guān)信息,進(jìn)行合理的安排,力求在不影響各個(gè)工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)和防汛抗旱要求的情況下,充分協(xié)調(diào)承包商和各工程管理單位間關(guān)系,做到統(tǒng)籌調(diào)配、突出重點(diǎn),實(shí)現(xiàn)建設(shè)、運(yùn)行兩不誤。及時(shí)處理施工過程中出現(xiàn)的問題和矛盾,按照基本建設(shè)程序辦理有關(guān)設(shè)計(jì)變更、工期調(diào)整手續(xù)。5切實(shí)抓好安全生產(chǎn),確保工程質(zhì)量。在工程實(shí)施過程中,

36、既重視工程質(zhì)量,又重視安全生產(chǎn)。要求施工企業(yè)和監(jiān)理單位要時(shí)刻把安全和質(zhì)量放在首位,進(jìn)度服從安全、服從質(zhì)量,堅(jiān)決杜絕一味地的趕進(jìn)度,而忽視質(zhì)量管理和安全管理的做法。在施工現(xiàn)場配備專職安全管理人員,健全每一項(xiàng)安全措施,建立以責(zé)任制為核心的管理和保證體系,做到標(biāo)準(zhǔn)化管理。在質(zhì)量管理上,嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例、水利工程質(zhì)量管理規(guī)定、水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理規(guī)定,認(rèn)真貫徹“百年大計(jì),質(zhì)量第一”的方針,建立健全質(zhì)量管理體系,保證有專職機(jī)構(gòu)和專職人員負(fù)責(zé)質(zhì)量管理工作。對重點(diǎn)工程嚴(yán)格實(shí)行質(zhì)量責(zé)任制。加強(qiáng)質(zhì)量管理,充分發(fā)揮質(zhì)量檢查組的職能和作用,所有的質(zhì)量檢查、工期控制、項(xiàng)目調(diào)整和支付預(yù)審工作都由質(zhì)量檢查組統(tǒng)

37、一管理。由于質(zhì)量檢查組工作得力,有效地保證了工程的順利進(jìn)行。6搞好資料管理,及時(shí)交付使用。根據(jù)水利部水利基本建設(shè)項(xiàng)目(工程)檔案資料管理規(guī)定的要求,按統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、分項(xiàng)目管理的原則,建設(shè)處將工程檔案管理工作納入建設(shè)管理的全過程,配備專人做好這一工作;并針對本工程所具有的信息化特性,特別加強(qiáng)了對軟件開發(fā)相關(guān)資料的審查、收集、整理和保存工作;對施工已經(jīng)結(jié)束的或基本結(jié)束的項(xiàng)目,做好生產(chǎn)運(yùn)行的準(zhǔn)備工作和交付使用的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,及時(shí)辦理移交手續(xù),為系統(tǒng)今后的高效運(yùn)行及相關(guān)系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)拓展奠定良好的基礎(chǔ)。(二)招評標(biāo)工作本工程總體上分為監(jiān)測監(jiān)控、信息采集、軟件配置、通訊網(wǎng)絡(luò)等4個(gè)標(biāo)。建設(shè)處按照中華人民共和

38、國招標(biāo)投標(biāo)法、工程建設(shè)項(xiàng)目招標(biāo)范圍和規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、工程建設(shè)項(xiàng)目自行招標(biāo)試行辦法等相關(guān)規(guī)定要求,結(jié)合工程實(shí)際情況,采取了自行招標(biāo)與委托招標(biāo)相結(jié)合,公開招標(biāo)、邀請招標(biāo)、商務(wù)談判等多種方式進(jìn)行招標(biāo)工作。并按照評標(biāo)委員會和評標(biāo)方法暫行規(guī)定、水利工程建設(shè)項(xiàng)目投標(biāo)管理規(guī)定等有關(guān)規(guī)定,組織評標(biāo)委員會,從優(yōu)選擇施工單位。四、幾點(diǎn)體會目前,整個(gè)蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程進(jìn)展順利,第一階段一步工程各子項(xiàng)目均已簽訂合同,進(jìn)入施工階段,整個(gè)一期一步工程將于2002年年內(nèi)基本完成,進(jìn)入聯(lián)合試運(yùn)行階段。作為建設(shè)管理單位,總結(jié)工程建設(shè)從開工至今,已越來越深刻地認(rèn)識到,水利信息化工程建設(shè)的順利實(shí)施,需要具備以下幾個(gè)方

39、面的因素。首先,也是最關(guān)鍵的因素即是領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持。水利信息化工程建設(shè)在我省尚處在不斷探索不斷完善的過程當(dāng)中,特別是蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程覆蓋面廣、投資量大、與原有系統(tǒng)關(guān)系復(fù)雜,且涉及到防汛抗旱、工程管理、自動化監(jiān)控、遠(yuǎn)程通信、網(wǎng)絡(luò)工程、水文測量等多個(gè)水利專業(yè),必須在領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)下,才能順利進(jìn)行。本工程的建設(shè),在水利廳領(lǐng)導(dǎo)和廳信息化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組的直接指導(dǎo)下進(jìn)行的,使得工程建設(shè)能夠向著科學(xué)化、專業(yè)化、集約化的方向順利進(jìn)行。其次,要有正確的建設(shè)方向和統(tǒng)一的思想認(rèn)識。水利信息化工程建設(shè)既要體現(xiàn)其先進(jìn)性,又要體現(xiàn)其前瞻性。沒有科學(xué)、正確的建設(shè)方向,就不可能建成完善的工程系統(tǒng)。本工程建設(shè)切實(shí)按照江蘇水利信息化發(fā)展規(guī)劃綱要的

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