濱州市小開(kāi)河引黃灌區(qū)信息化建設(shè)與應(yīng)用

商太業(yè)

（濱州市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東 濱州 256600）

小開(kāi)河引黃灌區(qū)位于山東省北部，黃河下游左岸，縱貫山東省濱州市中部，是山東省大型引黃灌區(qū)之一。灌區(qū)范圍南起黃河，北至無(wú)棣縣德惠新河，東以秦口河、西沙河為界緊鄰韓墩灌區(qū)，西與簸箕李、白龍灣、大崔灌區(qū)接壤。灌區(qū)范圍包括濱州市的濱城區(qū)、惠民縣、陽(yáng)信縣、沾化縣、無(wú)棣縣5個(gè)縣（區(qū)），共有18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，667個(gè)自然村，總?cè)丝?3.87萬(wàn)人，設(shè)計(jì)灌溉面積7萬(wàn)hm2。灌區(qū)自1993年開(kāi)工建設(shè)，于1998年建成運(yùn)行，已建成引黃閘1座，輸沙渠51.3 km，沉沙池 4.16 km，輸水渠33.8 km，以及31條支渠，渠系配套建筑物147座和部分田間配套工程。

1 灌區(qū)信息化建設(shè)的必要性

小開(kāi)河引黃灌區(qū)自1998年通水以來(lái)，測(cè)水量水主要采用傳統(tǒng)流速儀，通過(guò)4個(gè)測(cè)流橋或其它建筑物測(cè)流，由各管理所承擔(dān)任務(wù)。一般引水期間每天測(cè)流2次，測(cè)流誤差大、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大。為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平，2003年進(jìn)行了自動(dòng)化測(cè)水系統(tǒng)建設(shè)，目前已完成中控室、渠首站、里則站、孫集站、大寨河站、清波河站等1個(gè)中心站及5個(gè)站點(diǎn)的建設(shè)，采用超聲波多普勒測(cè)流設(shè)備H-ADCP，對(duì)干渠流量、水位進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和采集，無(wú)線傳輸至管理局的中控室，實(shí)時(shí)顯示流速、水位等數(shù)據(jù)，計(jì)算流量。但由于自動(dòng)化測(cè)流設(shè)備受含沙量的影響較大以及率定等問(wèn)題，目前自動(dòng)化測(cè)流還處于試驗(yàn)階段。灌區(qū)水位流量觀測(cè)仍沿用電動(dòng)手動(dòng)測(cè)流與人工觀測(cè)相結(jié)合，管理局不能及時(shí)收集各測(cè)水點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，水量調(diào)配不夠及時(shí)準(zhǔn)確，造成水量損失較大，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。

隨著大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的實(shí)施以及國(guó)家對(duì)大型灌區(qū)投資力度的加大，建立新型良性運(yùn)行及現(xiàn)代化管理灌區(qū)的需要，提高灌區(qū)用水管理水平，科學(xué)調(diào)配水量，提高水的利用率，節(jié)水減淤，盡早全面實(shí)施灌區(qū)信息化建設(shè)，必將有力推動(dòng)灌區(qū)向節(jié)水型、效益型、持續(xù)性發(fā)展，大大提升灌區(qū)經(jīng)營(yíng)管理的效率和效能。因此，根據(jù)灌區(qū)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并實(shí)施小開(kāi)河引黃灌區(qū)的信息化建設(shè)系統(tǒng)是十分必要的。

2 系統(tǒng)建設(shè)

灌區(qū)信息化建設(shè)應(yīng)按照測(cè)水自動(dòng)化、傳輸無(wú)線化、監(jiān)控現(xiàn)代化、閘門遠(yuǎn)控化、操作界面化、信息共享化的原則，逐步建立自動(dòng)化控制及信息化管理系統(tǒng)。逐步建立一個(gè)以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為手段，以決策支持系統(tǒng)為核心的現(xiàn)代化灌區(qū)管理系統(tǒng)，以最終實(shí)現(xiàn)灌區(qū)灌溉管理、工程管理、決策管理的信息化、現(xiàn)代化。

2.1 建設(shè)目標(biāo)

1）建立灌區(qū)信息采集系統(tǒng)。對(duì)干渠渠道引水流量、水位、水情實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)各支渠的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

2）建立灌區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過(guò)建設(shè)聯(lián)系主站及各子站之間的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)連接，方便數(shù)據(jù)和圖像的傳輸，并可實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化，提高辦公效率和管理水平。

3）建立灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。逐步建立包括實(shí)時(shí)水情、歷史水情、灌區(qū)基本信息、渠系、灌溉制度、需配水方案、圖像等的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，為灌區(qū)信息管理、用水決策和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

4）建立閘門自動(dòng)控制系統(tǒng)。逐步實(shí)現(xiàn)在干渠節(jié)制閘和支渠進(jìn)水閘的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)閘門快速、及時(shí)、準(zhǔn)確地啟閉，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠程度，并進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

5）建立辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。

2.2 工程建設(shè)內(nèi)容

小開(kāi)河灌區(qū)信息化建設(shè)主要包括以下幾個(gè)方面：纜道測(cè)流系統(tǒng)、水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、閘門遠(yuǎn)控系統(tǒng)、信息共享和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等。

1）纜道測(cè)流和水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在里則、孫集、205管理所及白楊河、清波河等5個(gè)重要測(cè)點(diǎn)建設(shè)纜道測(cè)流系統(tǒng)，計(jì)劃采用EKL-3型全自動(dòng)水文纜道測(cè)流裝置，由水文絞車交流變頻無(wú)級(jí)調(diào)速控制、纜道測(cè)距定位儀、無(wú)線測(cè)流和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成,可通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)纜道進(jìn)行全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)測(cè)流控制，生成斷面流量報(bào)表和斷面流速分布圖，實(shí)時(shí)傳輸。

實(shí)現(xiàn)閘前、渠首、里則、孫集、205管理所及楊河、清波河等7個(gè)重要測(cè)點(diǎn)的水位定時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，利用超聲波水位計(jì)對(duì)水位實(shí)施24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至小開(kāi)河灌區(qū)管理局。

2）視頻監(jiān)控及視頻會(huì)議系統(tǒng)。建設(shè)渡槽、閘門等共45個(gè)重要設(shè)施的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)管理所、管理局對(duì)遠(yuǎn)程視頻的監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)自動(dòng)報(bào)警、語(yǔ)音廣播等功能。系統(tǒng)主要由前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控中心組成。

在監(jiān)控中心及分站點(diǎn)根據(jù)情況,配備16路硬盤錄像機(jī),在水利中心配置電視墻,四臺(tái)存儲(chǔ)管理硬盤錄像機(jī)以及矩陣和操作鍵盤。

建設(shè)遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管理處機(jī)關(guān)和5個(gè)基層單位之間的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)。

3）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是小開(kāi)河灌區(qū)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。小開(kāi)河灌區(qū)45個(gè)監(jiān)控點(diǎn)、5個(gè)纜道測(cè)流點(diǎn)和7個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在相距55 km的干渠上，站點(diǎn)比較分散。計(jì)劃沿渠道鋪設(shè)55 km單模16芯光纜，各站點(diǎn)安裝光端機(jī)將視頻信號(hào)和測(cè)流、水位、水情等參數(shù)傳輸至5個(gè)管理所，以實(shí)時(shí)監(jiān)控。5個(gè)管理所通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸?shù)焦芾砭帧?/p>

4）閘門遠(yuǎn)控系統(tǒng)。建設(shè) 10個(gè)重要設(shè)施的閘門遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，將閘門狀態(tài)隨時(shí)傳輸至管理局，并形成數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

5）信息共享和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。建立灌區(qū)信息管理、用水決策、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)和工程管理、運(yùn)行資料的電子歸檔和查詢系統(tǒng)。能夠?qū)崟r(shí)查看工程運(yùn)行情況、引水情況，為工程管理和運(yùn)行提供信息化保障；建立內(nèi)網(wǎng)辦公系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)信息和文件的無(wú)紙化傳達(dá)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果

1）大大提高灌區(qū)的現(xiàn)代化管理水平。灌區(qū)信息化建設(shè)工程實(shí)施后，能有效解決目前灌區(qū)渠系長(zhǎng)、點(diǎn)多、面廣、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)施不齊全的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全渠道水情自動(dòng)測(cè)報(bào)，灌區(qū)需水、用水、水量計(jì)算和水量調(diào)配自動(dòng)監(jiān)測(cè)，使管理工作有質(zhì)的飛躍，提高工作效率，減少人力、物力投入，大大提高控制水平和現(xiàn)代化管理水平。

2）實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)配，節(jié)約用水。實(shí)施灌區(qū)信息化建設(shè)工程，是灌區(qū)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)計(jì)劃用水，科學(xué)調(diào)配，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。及時(shí)掌握各縣區(qū)用水情況，根據(jù)來(lái)水量與用水戶需水情況，編制科學(xué)的供配水計(jì)劃，大大提高對(duì)水資源的宏觀調(diào)控能力。系統(tǒng)的實(shí)施可將干渠水的有效利用系數(shù)提高5至10個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)水達(dá)3000萬(wàn)m3，對(duì)節(jié)約用水，有效控水，科學(xué)管水都有極其重要的意義。在水資源日趨緊張的情況下，為灌區(qū)水資源平衡、合理調(diào)度提供科學(xué)的依據(jù)和保障，可實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，提高水資源利用率。支渠口水位流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，還為灌區(qū)下一步實(shí)行量水到支、按方收費(fèi)打下基礎(chǔ)。

3）為水費(fèi)收繳提供了技術(shù)保障。灌區(qū)信息化建設(shè)工程實(shí)施后，使水量計(jì)算更加準(zhǔn)確，解決了因人工觀測(cè)造成的實(shí)際水量與計(jì)算水量之間的誤差，為水費(fèi)收繳提供可靠的依據(jù)和保障，避免了因人工測(cè)流、水量計(jì)算帶來(lái)的不必要的爭(zhēng)議。

4）優(yōu)化水沙調(diào)度方案，減少干渠泥沙淤積。灌區(qū)在引進(jìn)黃河水的同時(shí)，也引進(jìn)了大量泥沙，造成輸水干渠泥沙淤積嚴(yán)重，影響灌區(qū)效益的正常發(fā)揮。灌區(qū)信息化工程實(shí)施后，可對(duì)渠道運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集測(cè)站數(shù)據(jù)，進(jìn)行趨勢(shì)分析，管理軟件可進(jìn)行優(yōu)化配水，提供最佳的水沙調(diào)配方案，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸沙，減少干渠泥沙淤積，節(jié)約灌區(qū)清淤費(fèi)用，為灌區(qū)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 幾點(diǎn)建議

1）信息化建設(shè)要因地制宜，不能相互照搬，更不是移植。要緊緊圍繞灌溉管理的大目標(biāo)，確定實(shí)施方案，循序漸進(jìn)，不要貪大求洋，要講投資效益。

2）信息系統(tǒng)要與灌溉試驗(yàn)相結(jié)合。根據(jù)墑情、作物種植、降雨及蒸發(fā)、滲漏等情況，預(yù)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)各級(jí)渠道作物的最佳需水量，進(jìn)而與市場(chǎng)調(diào)節(jié)下的實(shí)際用水需求作對(duì)比，評(píng)價(jià)灌區(qū)的灌溉水平。

3）加快信息化人才培養(yǎng)的力度。灌區(qū)目前現(xiàn)有的技術(shù)人員，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了信息化建設(shè)的發(fā)展要求，要努力營(yíng)造吸引人才的環(huán)境，加快信息化人才培養(yǎng)的力度。

[1]于洪廣，商太業(yè)，紀(jì)磊，等.濱州市小開(kāi)河引黃灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程（第三期）可行性研究報(bào)告[R].山東省濱州市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2006.12.

[2]張學(xué)會(huì).山西省夾馬口灌區(qū)的水利管理信息化[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2004(01).

[3]紀(jì)曉華，湯方平.灌區(qū)灌溉自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].灌溉排水，2002(04).

[4]喬鐵柱.虛擬儀器技術(shù)在灌區(qū)水情測(cè)控中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005(09).