基于供用水管理的大型智慧灌区建设思考——以四川省都江堰东风渠灌区为例

基于供用水管理的大型智慧灌区建设思考——以四川省都江堰东风渠灌区为例
摘要：本文以都江堰东风渠灌区为例，着重从提高水资源精细化管理水平、提高安全生产能力和建设节水型灌区角度，对大型智慧灌区建设在供用水管理上需要构建的机制和达到的功能等方面进行思考，并提供一种适合都江堰东风渠智慧灌区建设的思路。

关键词：智慧灌区水情自动化水资源调度决策经济效益
0 引言
粮食事关国运民生，粮食安全是国家安全的重要基础。

灌区尤其是大型灌区肩负着保障粮食安全、促进社会和谐安定的重要职责，它为解决好广大人民群众的吃饭问题、促进经济社会发展作出了重要贡献。

随着经济社会和城市的不断发展和进步，传统灌区供水任务已经发生了巨大变化，以农业灌溉为主逐渐转变为生活、农业、工业和环境供水等多样化供水，传统管理模式和相对单一的水利信息化已经不能满足当下管理要求，为紧跟时代发展的步伐，充分利用现代科技，构建智慧化灌区，本文从供水管理角度提出智慧化灌区建设需求，并结合灌区现实情况提出意见。

1 东风渠灌区基本情况
都江堰东风渠灌区是都江堰灌区的重要组成部分，担负着向成都、眉山两市二十县（市、区）的输送生活、农业、工业和环境用水的任务，同时还担任了向黑龙滩、龙泉山灌区输水，灌区内丘陵塘库蓄水的任务。

东风渠灌区总灌面518.31万亩，其中设计直灌面277.19万亩（现有有效直灌面291.72万亩），控灌面241.18万亩。

灌区内共有干渠16条。

都江堰老灌区有柏条河、走马河、府河、江安河、徐堰河、沱江河、清水河、毗河、杨柳河。

东风渠1—4期工程灌区有总干渠、北干渠、东干渠、老南干渠、新南干渠、眉彭干渠以及牧马山干渠。

2 东风渠灌区供水管理现代化建设现状
2.1 供水管理平台建设与基础设施建设不匹配
东风渠灌区自2016年开始致力于开发适合本灌区的用水管理平台，通过平台，进行了包括灌区取水制口地图定位、灌溉面积、等基础数据统计工作，实现了所有取水制口用水计量，但受制于计量设施不完善，大部分取水制口计量仍采用人工计量，精度无法达到要求。

2.2 计量设施因建管脱节暂无法发挥真正效用
东风渠灌区依靠国家水资源监控能力建设项目二期和都江堰灌区续建配套与节水改造量测水设施建设工程以及自有资金建设量水项目，目前已对全灌区303个取水制口和53个河（渠）道进出口断面或区间断面进行了新建设施或改造，但由于测流条件复杂，多数制口量水建设未真正做到“一站一策”，导致部分制口量测水设施不适应实际情况，在实际运行过程中出现问题较多，为管理单位校核参数和后续使用带来一定难度。

2.3 供水管理系统建设缺乏规划和功能整合
经过近年来的建设，虽然在视频监控、水文数据采集、管理平台建设上取得一定成果，但目前供水管理系统相关的软硬件设施仍不完善，相关模块繁多，其中面临着基础数据采集终端不完善、水情测报经验不丰富、防汛抗旱应对能力有限、水资源调度决策分析未形成规程、数据分析管理相对混乱等诸多问题，部分功能因依托载体不同，未能实现资源整合。

2.4灌区管理单位在把控全灌区相关信息时存在障碍
受制于人员与经费不足的影响，灌区基础调查始终未能有效开展，包括灌区
灌溉面积、种植结构、各级渠系和蓄水设施使用现状等供水相关基础信息未能准
确收集，为水资源精细化管理和灌区节水工作带来不利影响。

3 东风渠灌区基于供用水管理的“智慧化”建设需求
3.1 构建灌区水情数据自动化测量系统
灌区内水情信息直接影响取用水户取水，灌区需时刻关注上游来水量、雨情、蒸散发量、温度、湿度、土壤墒情，所有数据需实现在线监测、整理和存储。

这
也要求硬件数据采集设备能够克服野外恶劣环境，具有较高精度、可靠度和通用度。

[1]与供水管理相关的视频监控主要用于服务重要枢纽建筑物、重要渠段运行
情况及水位流量观测，目前灌区正在开发视频读取直立水尺数据及斜坡水尺数据
功能，用于辅助在线监测设备，在应对突发状况，尤其是汛情来临时，时能保证
灌区获取有效数据。

3.2 构建数据库管理系统
在软件设计上，应该具有较强的数据辨识能力、处理能力和分析能力，同具
有强大的集成能力，能将所有的独立系统，建立内部联系，相互串联，构成一个
有机整体。

针对灌区内可能存在的同一数据多种来源的情况，能够有效整合和处
理数据。

3.3 构建水资源调度决策系统
1、水情预报
硬件上，在重要枢纽建筑物闸前、重要输水渠段安装高低水位报警器，监控
平台数据超警戒同步报警。

软件上，根据灌区实际建立水情预报模型。

2、决策规程制定
根据灌区河渠道运行情况，结合供用水需求、渠道安全运行、水雨情信息等
制定水情调度规程，编制模型，在输入复杂的前提条件后给出闸门和渠道在日常
运行和险情运行的最优方案，为调度决策提供参考。

3、闸门远程操控技术
利用测控一体化技术，逐步实现“无人值守、少人值守”的现代化灌区管理手段，将闸门控制、用水计量和视频监控等功能结合起来，在实际管理中，能够做到按需放水、用水计量，避免用户不能及时取水和水资源浪费等情况。

[2]
3.4 构建灌区综合供用水管理系统
由于灌区用水结构已发生深刻变化，多元化用水结构明显，尤其是城镇生活用水和环境用水需求量逐年上升，因此建立灌区综合用水管理模块，用于解决灌区取水许可管理、供用水双方水量及水费结算、水权确立与转让、农业水价综合改革、供用水计划和用水总量控制等多重目标任务。

同时，利用视频监控重要河段渠道巨型漂浮物、延渠丢弃垃圾、违规垂钓等现象，保证用水户取水质量达到相关要求。

利用遥感技术，对灌区灌溉面积、种植结构、各级渠系和蓄水设施等开展基础调查，同时开展灌区用水现状、作物生长状况及旱情遥感。

[3]
3.5 构建经济效益评价系统
结合灌区现有试验田块数据成果，和灌区渠系水利用系数成果，测算灌溉水利用系数，通过节水灌溉试验挖掘农业节水潜力，联合供水管理系统与财务系统开展供水成本测算，同时开通门户网站，全灌区范围收集供水服务质量评价、节水意愿、节水技术成本等，开展供水经济效益评价，为构建科学合理的节水型灌区提供经济效益评价。

[4]
3.6 构建大数据平台
与农业、国土、气象、水文和水务等多单位部门建立数据共享机制，在大数据背景下，整合现有资源，通过利用多方数据数据，开展灌区内供水管理相关分析、计算、优化设计、模拟等最终形成决策。

[5]在最大限度避免重复建设和重复用工的情况下，实现灌区数据大数据平台建设。

同时，开展数据安全管理建设，保证硬件设备安全，软件使用稳定并不收外界攻击，数据不被窃取等。

[6-7]
4 结语
尽管近几年来在灌区信息化建设方面做出了许多尝试，安装了许多信息化设施设备，也搭建了基web的综合管理平台，但始终没有真正减轻基层工作人员和管理人员的工作量，本文旨在从供水管理角度出发，重新思考智慧灌区建设的功能需求和技术路线，随着科学技术的不断发展，逐步完善灌区各项建设，让灌区及灌区管理单位高效、可持续发展。

参考文献：
[1]杨彬. 灌区主要气象信息监测系统的研制[D].西北农林科技大学,2013.
[2]张波,陈武奋,江显群.智慧灌区建设中的关键技术应用[J].水利建设与管理,2020,40(09):72-76.
[3]张波,陈武奋,江显群.智慧灌区建设中的关键技术应用[J].水利建设与管理,2020,40(09):72-76.
[4]刘福荣,周小生,高登义,张勃.宁夏灌区综合业务管理平台的探索与实践[J].中国水利,2021(17):58-61.
[5]代颖,陈伟华.大数据背景下的灌区信息化建设[J].灌溉排水学
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[6]滕文忠.浅谈灌区信息化安全管理建设的重要性和措施[J].农业科技与信息,2020(24):89-90+95.
[7]陈青松.灌区水利管理信息化建设现状与维护管理初探[J].水利科学与寒区工程,2021,4(04):106-108.。