水庫安全巡檢主要采用大疆無人機(jī)，其產(chǎn)品成熟、穩(wěn)定、成本低、易于操控，同時(shí)也能進(jìn)行簡單的二次開發(fā)。通過近幾年來無人機(jī)的應(yīng)用，水庫的巡檢和監(jiān)測從原有的平面化逐步轉(zhuǎn)為三維立體化，為水庫水域的流動(dòng)趨勢分析、庫內(nèi)水面及大堤外灘面巡檢、水樣采集、引水調(diào)度、藻類防控、鳥類魚類生態(tài)觀測、突發(fā)事件應(yīng)急處置等多種工作提供了重要依據(jù)。

水庫水域流動(dòng)趨勢分析

水庫長期擔(dān)負(fù)著避咸蓄淡、避污蓄清的任務(wù)，由于供水量逐年提高，庫容小的問題尤為突出，因此如何利用好水庫有限的庫容，充分發(fā)揮水庫的稀釋作用就顯得尤為重要了。水庫投產(chǎn)運(yùn)行至今時(shí)間長，供水特點(diǎn)及水域流態(tài)都在發(fā)生變化，水庫的蓄水量調(diào)節(jié)主要憑著人為經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確率不高。因此，通過無人機(jī)的高空多角度、多時(shí)段跟蹤拍攝（圖1、圖2），掌握水庫進(jìn)水時(shí)段的水流變化情況，對更加合理地、最大限度地利用水庫庫容發(fā)揮了重要作用。

圖1 水庫進(jìn)水時(shí)水流變化觀測圖

圖2 水庫進(jìn)水時(shí)水流變化觀測圖

　　由圖1、圖2的流態(tài)分析可知：區(qū)域①所示為取水泵站開泵后長江原水新入庫的水體流向，由于長江原水含沙量偏高，水體顏色偏黃且混濁，故而與區(qū)域②內(nèi)經(jīng)過沉淀的原水有色差，色差較為接近的區(qū)域就是新老原水混合區(qū)域。根據(jù)上述現(xiàn)象，可以了解水庫在引水期間，在開啟不同數(shù)量的水泵時(shí)，庫內(nèi)水體多種多樣的流態(tài)變化情況，從而為充分發(fā)揮水庫庫容，最大限度發(fā)揮水庫避污蓄清、避咸蓄淡的能力提供有力的依據(jù)。

水庫水面及大堤外灘面巡檢

　　水庫雖然屬于小型水庫，但用船只對水面巡視，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且只能看到水庫的局部水面，難以分辨出水庫水體的顏色變化。此外，大堤外灘面尤其是防浪墻外側(cè)是日常巡檢的觀測死角（圖3），若是通過長江上租船巡視，由于過于靠近邊灘，船只極易擱淺，安全性難以保證。為此，充分利用無人機(jī)的定點(diǎn)定時(shí)航拍功能，如大疆無人機(jī)的“軌跡飛行”功能或利用第三方合作軟件（如荔枝litchi航點(diǎn)規(guī)劃航拍軟件等），事先在程序上規(guī)劃好無人機(jī)每次飛行的路線和拍攝位置然后通過一鍵起飛，就可以讓飛機(jī)沿著規(guī)劃好的路線進(jìn)行飛行和拍攝，拍攝的圖像既可以人工分析比對，也可以通過專業(yè)軟件進(jìn)行后臺(tái)分析，從而及時(shí)掌握水庫內(nèi)外側(cè)的變化情況，大大提高了工作效率，同時(shí)又解決了一直困擾著的巡視盲點(diǎn)問題。

圖3 水庫巡視范圍示意圖

　　如圖4所示，利用大疆無人機(jī)自帶的“軌跡飛行”模式，讓無人機(jī)按照規(guī)劃好的水面巡檢路線進(jìn)行飛行，操作人員可以通過圖傳實(shí)時(shí)看到影像，對重點(diǎn)水域進(jìn)行針對性地拍攝或者錄像，不僅可以實(shí)時(shí)分析，還可用于后期研究。以前船只巡檢需要約2 h，而現(xiàn)在通過無人機(jī)巡視只需15 min就能完成，既提高了效率又降低了人員出船的安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 水庫水面巡視路線示意圖

　　如圖5所示，當(dāng)長江低潮位時(shí)，可以清晰看到水庫外灘面情況良好，未發(fā)現(xiàn)水庫有向外滲漏水的痕跡，同時(shí)也未發(fā)現(xiàn)長江水流沖刷給大堤帶來的安全隱患。通過對其它水庫大堤外灘面的分析（圖6），可知紅色圓圈內(nèi)的所示部分就是水流沖刷出來的痕跡，若長江低潮位時(shí)，長時(shí)間有水流沿著該痕跡流出，則可以初步斷定，水庫大堤有滲漏水現(xiàn)象存在。

圖5 水庫外側(cè)灘面觀測圖

圖6 其它水庫外灘面觀測圖

水域水樣采集

　　水庫及周邊區(qū)域的水質(zhì)調(diào)研工作日趨繁重，尤其對于大型河道的水樣采集長期存在弊端，諸如采樣人員只能取到河邊水，流動(dòng)性差、水樣代表性不強(qiáng)；若采用坐船取樣，則受限于船只較慢的航行速度和較高的成本，不適合長期且常態(tài)化的取樣工作。目前水樣采集的要求是取自于水體流動(dòng)性較好的區(qū)域且水面以下0.5 m層的水樣，有機(jī)玻璃采樣器自重為1 kg，含水樣后的重量約2 kg。隨著無人機(jī)的專業(yè)化發(fā)展，如經(jīng)緯M 200、M 600等專業(yè)級行業(yè)應(yīng)用飛行平臺(tái)完全可以加載有一定重量的設(shè)備，包括一些其他品牌的專業(yè)飛行器也都能攜帶一定的重物。在野外巡檢和考察時(shí)，對無人機(jī)進(jìn)行掛載，懸吊采樣器（圖7），可以隨時(shí)進(jìn)行水樣采集，方便快捷，安全高效。

圖7 水樣采集

生態(tài)觀測

　　水庫每年都會(huì)投放一定數(shù)量的魚類，用于水庫生態(tài)治理，防止夏季藻類爆發(fā)而引起的水質(zhì)事件，而水庫周邊的鳥類也是水庫的一個(gè)重要的生態(tài)系統(tǒng)。魚類和鳥類的大量繁殖和遷徙活動(dòng)，也預(yù)示著陳行水庫是一個(gè)充滿活力、生機(jī)盎然的水域，然而人類的活動(dòng)，哪怕是極其慢速的活動(dòng)都會(huì)對動(dòng)物造成干擾。通過無人機(jī)的飛行，能夠在不打擾魚類或者鳥類等動(dòng)物的情況下，更安全地、近距離地觀測魚類和鳥類的群體活動(dòng)（圖8），為后期的科學(xué)分析帶去詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖8 水庫鳳頭潛鴨棲息圖

突發(fā)事件應(yīng)急處置監(jiān)控

　　水庫地處長江入?？谥骱降赖哪习?，來往船只眾多，每年因船只碰撞發(fā)生數(shù)起油污染事件，對原水取水安全影響較大。傳統(tǒng)手段是當(dāng)班人員通過望遠(yuǎn)鏡觀察取水口情況。由于取水口距離取水泵站約600 m，根據(jù)勾股定理可知，觀察人員幾乎是平視水面，故而觀察效果不理想。因此，充分利用無人機(jī)的優(yōu)勢，當(dāng)油污染發(fā)生時(shí)，無人機(jī)可以懸停于取水口上方，由上往下俯視拍攝，實(shí)時(shí)發(fā)回視頻信息，了解油污帶的流動(dòng)趨勢，江面取水口的水面情況一覽無余，并可以結(jié)合長江漲落潮的趨勢分析，為水庫應(yīng)急搶水提供直接指導(dǎo)，嚴(yán)格確保取水水質(zhì)的安全和可靠。如圖9示，反光區(qū)域?yàn)橛臀蹘А?/p>

圖9 長江突發(fā)油污帶

　　水庫的安全管理包含運(yùn)行管理、日常巡視、防臺(tái)防汛、專業(yè)檢測等多個(gè)方面，目前無人機(jī)在水庫安全管理上的作用主要集中在航拍方面，它可以充分彌補(bǔ)人工巡檢時(shí)的不足之處；此外無人機(jī)的水質(zhì)采樣功能也已成熟，正在逐步應(yīng)用中。從長遠(yuǎn)來看，隨著無人機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，無人機(jī)將來可以在水庫安全管理的更多領(lǐng)域進(jìn)行嘗試和探索，為科學(xué)地管理水庫提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)和技術(shù)保障，為水庫的長期地、可靠地運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也給其他同類型水庫的管理工作起到了一定的借鑒意義。