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老大河智慧灌区管理体系及应用探究

老大河智慧灌区管理体系及应用探究摘要: [摘要]文章通过对老大河灌区智慧灌区建设中管理体系架构各模块、各环节的分析,理清智慧灌区管理体系建设中存在的问题和不足,为其他灌区现代化建设提供参考依据。 [关键词]智慧灌区;管理;系统构架 1灌区简介 1…

[摘要]文章通过对老大河灌区智慧灌区建设中管理体系架构各模块、各环节的分析,理清智慧灌区管理体系建设中存在的问题和不足,为其他灌区现代化建设提供参考依据。

[关键词]智慧灌区;管理;系统构架

1灌区简介

1.1地理概况

老大河灌区分布于新疆阿克苏河流域,地处塔里木盆地西北部,天山南麓山前冲积平原西部的阿克苏河冲积平原上,南北长约100km,东西宽约90km,土地总面积约137.18万hm2。地势的总趋势是北及北西髙,南及南东低,整个老大河灌区绿洲形状呈1个等腰三角形,三角形的高约100km,底边长约90km,绿洲总面积约4250km2,地形坡度0.5‰~1.6‰、海拔1042~1099m。1.2气象与水文老大河灌区年平均气温10.5℃,降水年内分配不均,年平均降水量47.8mm,年最大降水量86.4mm,年最小降水量13.3mm,年平均蒸发量1162.2mm,日照时数全年可达2862.7~1996.8h。老大河灌区灌溉用水主要为老大河河水,老大河为阿克苏河1条分支,从阿克苏河艾力西渠首引水。老大河多年平均径流量26.24亿m3/a,P=50%时的径流量为26.01亿m3/a,P=75%时的径流量为23.99亿m3/a。老大河灌区地下水补给资源总量为5.05亿m3,地下水可开采量为1.49亿m3,共有灌溉水源井880眼,其中,阿瓦提县644眼,阿克苏市236市眼。作为灌区补充水源,均已办理取水许可证。

2系统组成

2.1总体架构

老大河灌区信息化本着“统一规划、分步实施,统一整合、优化资源,统一标准、充分共享,安全高效、科技引领”的原则,将总体架构设计为:以政策、制度、标准为基础,以网络安全保障,搭建在“立体感知”、“自动控制”、“智能应用”、“信息服务”和“支撑保障”5大体系。

2.2立体感知体系建设

2.2.1水情监测感知在升级改造已建水情监测感知的基础上进一步扩大水情感知范围,采用雷达、超声波、遥感、测控一体化等技术补充上游灌区来水监测、完善对灌区引水监测、健全干支渠分水监测、强化灌区排水和生态监测,水情监测点位统计情况,见表1。2.2.2雨情监测感知。灌区降雨信息是影响老大河来水的重要数据指标,是灌区配水调度、工程安全运行的核心依据。灌区中下游降雨是影响灌溉计划、灌溉配水的重要因素。因此及时掌握降雨量的大小和覆盖范围对提高防洪决策能力、灌溉节约用水有着重要的支撑作用。雨情监测站点统计情况,见表2。2.2.3墒情监测感知。结合灌区种植作物和面积,大范围面上的墒情监测采用遥感影像分析技术进行感知,典型作物地块的墒情监测采用智能传感器、物联网等技术进行感知。通过点面结合的方式,辅助指导灌溉,提升灌区旱情预报预警能力。墒情监测站点统计情况,见表3。2.2.4水环境监测感知。老大河灌区重要引水枢纽、干渠等水环境好坏直接影响着灌溉用水、生活用水和生态用水。水环境监测感知是采用自动化、物联网和水质传感器等技术,提高水质监测效率,提升对突发水质污染事故的预警与处置能力。老大河灌区阿克苏市和阿瓦提县各设置1套。2.2.5地下水水位动态感知。信息化手段具有信息传递实时性、监测数据精准性等特点,因此有利于实现灌区水资源的合理调度利用。为及时掌握地下水总量、分析地下水动态变化、治理地下水超采、维护地下地表水生态平衡情况,采用大数据、物联网和传感器等技术,对老大河灌区一般超采区、严重超采区及未超采区的地下水水位进行全方面监测,真实反映灌区地下水水位的动态变化情况。地下水水位监测站点统计情况,见表4。2.2.6无人机智能感知为节省灌区水源河道、两大山区水库、三大渠首、干渠等安全巡查、非法采砂、岸线管理、生态基流、灌溉面积调查等工作所需人力资源,老大河灌区采用高端无人机进行智能自动化巡检和调查,阿克苏市和阿瓦提县各设置监测站点1个。

2.3自动控制体系建设

自动控制体系中主要包括闸门控制系统、视频控制系统、水源井控制系统3部分,闸门控制系统主要对灌区引水渠首、干支渠分水闸采用自动化控制技术实现闸门现地、远程、自动控制功能,安装闸门控制系统724孔。视频监控是在枢纽、渠道水情监测点、闸门控制站点、引水枢纽、管理站、值班室等安防重点位置安装网络摄像机、声光报警器和外置音箱等设备,达到视频巡检、动态报警等功能,提升日常巡检巡查工作效率,安装球机93套。因加强地下水资源的管理和保护、严格控制地下水开采,安装水源井控制系统758套。

2.4智能应用体系建设

围绕老大河灌区在用水管理、工程管理、调度管理3方面核心业务展开,结合当前最为先进的云计算、大数据、人工智能、微服务、区块链、移动应用、地理信息等技术,致力于打造一个以“智能化、平台化、组件化、微服务化、个性化”为总体思路的老大河灌区智能应用平台。分为灌区水权交易管理、灌区防汛调度管理、灌区工程档案管理、灌区工程安全监管、无人机智能巡检管理、智能移动终端应用6大功能模块。

2.5信息服务体系建设

为解决已建灌区信息化、山洪灾害系统等与本次规划信息化系统的集成融合,以及提高水资源调度、洪旱灾害等辅助决策能力。将灌区信息服务体系规划设计成系统融合服务、决策支持服务和二次开发服务3大功能体系。

2.6支持保障体系建设

调度指挥中心解决数据存储、集中控制、调度决策、综合展示等问题,合理利用现地服务器存储、通信机房、多媒体会议室和信息化办公设备搭建。采用阿克苏地区大数据中心云平台,已建物理服务器作为现地存储备用。342处水情站,4处雨情站、212处水源井监测、商情15处、地下水监测15处、水质监测1处、巡检无人机1处全部采用GPRS/3G/4G通信方式。将灌区闸门控制系统等调度和运行系统的安全保护等级应定为三级,灌区内部局域网、办公网络和相关软件系统的安全保护等级应定为二级。通过梳理运维管理需求、规范运维流程,建设一套科学有效的、融合组织、制度、流程、技术的统一运维管理体系。

3智慧灌区建设建议

(1)充分发挥“产学研”引领作用,促进智慧灌区科研成果高效转化。在智慧灌区建设过程中积极探索“公司———灌区管理单位———科研院所高校”联动机制,各自发挥优势,将智慧灌区建设所需的技术及理念落地应用,将科研成果服务于生产实际。(2)积极建设示范基地,推动智慧灌区建设的力度和范围。目前,水利信息化建设中智慧灌区是重中之重,关乎农业生产水平发展水平高低。要从上到下予以重视,积极建设示范区,引领周边地区建设高水平智慧灌区。(3)加强专业人才梯队培养力度,为保障智慧灌区良性运行提高保障。智慧灌区建设完成后施工企业代运行期限结束,灌区运行管理就要靠管理部门,但管理部门中人工智能、互联智慧专业人员缺少。管理部门应该通过购买服务、委托培训等方式提高运行管理人员的专业水平,保障智慧灌区可持续高质量发展。

4结语

老大河灌区信息化建设项目的实施,突破了传统灌区管理模式,极大地增加了灌区管理的科技含量。通过智慧管理,灌区内有限水资源得到优化配置和调度,对灌区作物生长指标及用水情况进行了监测分析,有效提高了用水效率,解放了大量人力资源,灌区管理水平得到提高,是灌区现代化建设和高质量发展的最优方案。

参考文献

[1]张鹏,陈宇飞,孙秀峰.灌区信息化管理平台系统的设计与实现[J].广东水利水电,2020,9(9)

[2]梁灿忠.建设现代化灌区初探[J].中国水利,2001(1)

[3]赵晓丽.简析灌区水利信息化管理的现状问题及其措施[J].建筑工程技术与设计,2018(10)

作者:田军 单位:新疆维吾尔自治区塔里木河流域巴音郭楞管理局博斯腾湖管理处泵站管理站

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作者: 论文库

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