金溝河流域信息技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐

白西輝 鄧平華

（新疆水利廳金溝河流域管理處，新疆 沙灣縣 832100）

金溝河流域位于新疆塔城地區(qū)沙灣縣境內(nèi)，東以瑪納斯河為臨，西與巴音溝河相伴。金溝河灌區(qū)水源主要為金溝河河水，年徑流量3.15億m3，灌區(qū)多年平均引水量1.9億m3左右。多年平均蒸發(fā)量 2046mm，為降水量的 11倍，屬于冰雪融水補(bǔ)給為主、降雨補(bǔ)給為輔的混合型流域，受氣溫和降水的影響。大河來(lái)水年際變化平緩，年內(nèi)分配極不均勻。

灌區(qū)包括沙灣縣的金溝河鎮(zhèn)、大泉鄉(xiāng)、沙灣縣城鎮(zhèn)、元興宮、良種場(chǎng)等五個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場(chǎng)），兵團(tuán)農(nóng)八師142團(tuán)31連、143團(tuán)一營(yíng)、二營(yíng)，144團(tuán)及兵團(tuán)工一師紅旗農(nóng)場(chǎng)。灌區(qū)人口為 15.235萬(wàn)人，耕地面積51.43萬(wàn)畝，灌溉面積48.77萬(wàn)畝，是新疆主要糧棉基地之一。灌區(qū)用水由新疆水利廳金溝河流域管理處統(tǒng)一調(diào)配。

1 信息化建設(shè)情況

自 2005年金溝河開始信息化建設(shè)以來(lái)，流域管理能力逐年提高。信息化建設(shè)為金溝河流域管理處可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，信息管理已成為流域管理越來(lái)越重要的措施。

1.1 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

2003年，完成了金管處辦公樓的局域網(wǎng)建設(shè)；建成了1套LED展屏及大屏幕演示系統(tǒng)；完成了辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)；中心局域網(wǎng)，共布設(shè)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信息點(diǎn)94個(gè)。

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)是信息化建設(shè)的組成部分。目前，金溝河流域管理處已建有對(duì)等式局域網(wǎng)，各科室的計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源共享，達(dá)到了辦公自動(dòng)化，并開通訪問(wèn)Internet。

該系統(tǒng)擁有文件共享、應(yīng)用軟件及打印資源共享,生產(chǎn)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)辦公（包括行政事務(wù)、日常辦公、檔案人事管理、水情綜合信息管理等）各種功能，它的建成消除了單位內(nèi)部階段性重復(fù)建設(shè)，為工作人員拓寬視野，加強(qiáng)與外界的溝通和聯(lián)系提供了一個(gè)廣闊的平臺(tái)。

目前金溝河灌區(qū)信息網(wǎng)站建設(shè)技術(shù)工作已經(jīng)完成。網(wǎng)站開通后，可以提高金管處對(duì)內(nèi)對(duì)外的宣傳窗口，同時(shí)為資源共享提供了支撐。

1.2 光纖傳輸系統(tǒng)

進(jìn)行了通信系統(tǒng)的更新改造，共計(jì)鋪設(shè)通信光纜41km，完成一處局端及十五處遠(yuǎn)端設(shè)備的安裝，更換了已運(yùn)行近10年的無(wú)線轉(zhuǎn)有線電話交換系統(tǒng)，各閘點(diǎn)全部實(shí)現(xiàn)程控交換接入，通信條件得到較大改觀，并為后續(xù)即將開展的閘門監(jiān)控及視頻監(jiān)控提供了可靠的信息傳輸通道。

1.3 水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)

建立水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)（見(jiàn)圖1），是為了能有效地掌握流域內(nèi)的水情、雨情變化；及時(shí)了解和掌握灌區(qū)內(nèi)骨干工程的運(yùn)行情況和灌溉情況；合理調(diào)配和使用水資源，提高防洪、抗旱的快速反應(yīng)能力；充分發(fā)揮水利工程的興利除害作用。

目前已建成了1處調(diào)度中心，14個(gè)分中心，共計(jì)29個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)和3個(gè)雨量站；完成對(duì)金溝河渠首站及總干渠 3#閘、5#閘、11#閘等重要的節(jié)制分水閘閘門啟閉情況的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視，及其閘室前后工程運(yùn)行情況的視頻監(jiān)視。

1.3.1 調(diào)度中心、分中心設(shè)置與功能

新疆金溝河灌區(qū)信息化系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)新疆金溝河灌區(qū)輸、配、蓄水工程水雨情及供水?dāng)?shù)據(jù)采集與整理。基于現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一個(gè)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，系統(tǒng)反應(yīng)迅速，決策科學(xué)的水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。

它的建立，使金溝河灌區(qū)的防汛抗旱和供水調(diào)度工作走上高效實(shí)用的水利信息化大道。

中心站可以對(duì)全流域的水雨情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析和儲(chǔ)存。分中心可以對(duì)各轄區(qū)的水雨情進(jìn)行觀測(cè)、儲(chǔ)存。實(shí)現(xiàn)了全流域統(tǒng)一指揮管理和現(xiàn)場(chǎng)管理的有機(jī)結(jié)合，為整個(gè)流域提供了安全保障。

1.3.2 水位監(jiān)測(cè)的方式

（1）超聲波水位計(jì)。

將換能器固定在空氣中某一高處，向水面發(fā)射超聲波應(yīng)用聲波反射的原理來(lái)測(cè)量水位。其優(yōu)點(diǎn)是不受水草、泥沙等影響，缺點(diǎn)是要對(duì)氣溫影響進(jìn)行校正、造價(jià)高。主要應(yīng)用于波幅較大主干渠監(jiān)測(cè)斷面，效果十分顯著，解決了之前人工觀測(cè)隨機(jī)性較大的問(wèn)題。

（2）浮子式水位傳感器。

利用浮子跟蹤水位升降，以機(jī)械方式直接傳動(dòng)記錄。用浮子式水位計(jì)需有測(cè)井設(shè)備，適合岸坡穩(wěn)定、河床沖淤不大的低含沙河段，造價(jià)相對(duì)超聲波水位計(jì)便宜得多。從目前來(lái)看，浮子式水位計(jì)是產(chǎn)品成熟，性能最穩(wěn)定的一種水位計(jì)。主要應(yīng)用于每個(gè)配水?dāng)嗝妫纫郧暗娜斯ふ浉r(shí)、省力，而且更科學(xué)，得到了用水戶的高度認(rèn)可。

1.3.3 遙測(cè)雨量站

利用太陽(yáng)能發(fā)電，把野外的降雨情況自動(dòng)記錄，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)街行?。無(wú)需人員守候，操作方便、準(zhǔn)確無(wú)誤、安全快捷。目前已建了兩個(gè)雨量站，分別位于上游兩個(gè)主要匯流區(qū)鹿角灣和博爾通古，為整個(gè)流域的防洪決策提供了科學(xué)依據(jù)。

圖1 水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)示意圖

1.3.4 視頻監(jiān)測(cè)站

完成對(duì)金溝河渠首站及總干渠3#閘、5#閘、11#閘等重要的節(jié)制分水閘閘門啟閉情況的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視，及其閘室前后工程運(yùn)行情況的視頻監(jiān)視。所有監(jiān)控?cái)z像點(diǎn)都采用高清晰彩色黑白互轉(zhuǎn)式攝像機(jī)，保證系統(tǒng)在白天和夜晚都能進(jìn)行監(jiān)視。以保證工程的安全高效運(yùn)行、減輕值班人員的工作強(qiáng)度。

1.3.5 防雷電設(shè)施建設(shè)

金溝河灌區(qū) 1998年開始進(jìn)行水情自動(dòng)測(cè)報(bào)模式的摸索,10多年間系統(tǒng)曾多次遭受雷擊(一次直擊雷),直接經(jīng)濟(jì)損失 5萬(wàn)余元,對(duì)正常的供水管理工作產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的影響。

在做好各分中心防雷電設(shè)施的同時(shí)，2010年在金溝河渠首樞紐建設(shè)三座防雷塔及相關(guān)防雷設(shè)施，有效解決了渠首站雷電擊壞設(shè)備的問(wèn)題，同時(shí)也保障了操作人員的安全。

2 金溝河灌區(qū)信息化建設(shè)實(shí)施后所獲成效

信息化在保障工程安全，確保灌區(qū)用水，做好防汛與抗旱，維護(hù)一方平安等方面都發(fā)揮了重要作用；有效地改善了金溝河流域的運(yùn)行狀況；提高了工作人員的積極性和工作效率；使流域管理上了一個(gè)臺(tái)階，并取得了顯著效益。

2.1 雨量站的建立

雨量站的建立增強(qiáng)了流域的預(yù)測(cè)預(yù)判能力，為防洪決策提供依據(jù)。

調(diào)度中心可以及時(shí)、全面地了解整個(gè)渠系的運(yùn)行狀況，并據(jù)此做出科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)水量的合理調(diào)度。通過(guò)及時(shí)采集的水雨情信息，可初步判斷來(lái)水情況，提高了全流域防洪預(yù)警能力。

如雨量站建成后，調(diào)度中心通過(guò)分析上游四個(gè)主要集雨區(qū)（八家戶、鹿角灣、博爾通古、渠首站）各個(gè)雨量站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，掌握上游降雨情況，估計(jì)匯流大小，增強(qiáng)了預(yù)測(cè)預(yù)判能力，即可采取與之相應(yīng)的防洪措施。

這樣不僅避免了洪水無(wú)法預(yù)測(cè)的緊張局面，而且可以促進(jìn)各水利工程有效運(yùn)行并減少風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)了流域正常引用水秩序。

雨量站的建立，為流域防汛抗旱、科學(xué)管理提供強(qiáng)有力的數(shù)字依據(jù)，并填補(bǔ)了金溝河流域上游山區(qū)雨量數(shù)據(jù)采集的空白，為金溝河流域今后實(shí)施資源水利建設(shè)、水土保持建設(shè)等奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 保障了工程運(yùn)行安全，提高了流域服務(wù)質(zhì)量

金溝河的特點(diǎn)是泥沙含量大，斷面流速快。由于上游沒(méi)有調(diào)蓄性水利樞紐工程，水量全天變化幅度大，給水量調(diào)配帶來(lái)了困難。受地形影響，金溝河的部分支渠存在沖淤變化現(xiàn)象，個(gè)別較大支渠（143團(tuán)豐產(chǎn)渠）還會(huì)出現(xiàn)偏流現(xiàn)象。

信息平臺(tái)建立后，閘點(diǎn)值班人員可通過(guò)水情軟件設(shè)定水位越限報(bào)警（聲音、提示框），依據(jù)報(bào)警提示，及時(shí)調(diào)整引（配）水流量，將事故消滅于萌芽之內(nèi)，不僅大大降低了因引（配）水發(fā)生工程性事故的機(jī)率，而且保證引配水工作的正常進(jìn)行，提高灌溉保證率，提高了流域服務(wù)質(zhì)量。

在解決排沙與引水這一矛盾的時(shí)候，信息平臺(tái)無(wú)疑起了關(guān)鍵作用，渠首工作人員通過(guò)電腦模擬，何時(shí)排沙，排沙水量，排沙時(shí)間等都可做出決策，從而保證了操作的科學(xué)性、合理性，以最大限度地滿足灌區(qū)用水。

2.3 農(nóng)民增產(chǎn)增收，使灌區(qū)更加和諧穩(wěn)定

信息化的建設(shè)，提高了引水效率，積極影響著農(nóng)民的生產(chǎn)熱情，其生產(chǎn)效率也就提高，從而增產(chǎn)增收，灌區(qū)也就更加和諧、穩(wěn)定。表1是部分灌區(qū)近年來(lái)收入情況，可以明顯看出其逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表1 部分灌區(qū)近年來(lái)收入情況

2.4 減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率

金溝河的大部分分水渠測(cè)配水?dāng)嗝骐x閘點(diǎn)較遠(yuǎn)。信息平臺(tái)建立后，閘點(diǎn)值班人員通過(guò)設(shè)在分中心的計(jì)算機(jī)，可及時(shí)查詢斷面水情，計(jì)算各斷面日平均流量，自動(dòng)生成流量測(cè)驗(yàn)計(jì)算成果表，自動(dòng)生成各種所需的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。消除了人工出錯(cuò)因素，徹底改變了之前人工定時(shí)觀測(cè)，手工摘錄，甚至斷面多的閘點(diǎn)很難按時(shí)完成任務(wù)的局面。

因此信息化建設(shè)的實(shí)施，有效地降低了職工的工作強(qiáng)度，提高了工作效率，真正體現(xiàn)了以人為本的管理模式。

如1#閘調(diào)閘由原來(lái)人工觀測(cè)時(shí)的15～20min，縮短至現(xiàn)在的 3min，測(cè)報(bào)精度約提高 1%～2%。因提高水的利用率，年節(jié)水約150萬(wàn)m3。一個(gè)自動(dòng)測(cè)報(bào)點(diǎn)可減少觀測(cè)人員1名，折合年節(jié)省開支1萬(wàn)余元。自動(dòng)測(cè)報(bào)顯示出巨大的優(yōu)越性。

3 運(yùn)行管理中存在的問(wèn)題

(1)信息化工程的建設(shè)應(yīng)用科技含量較高，在灌區(qū)的應(yīng)用無(wú)統(tǒng)一模式借鑒，需根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行探索，工作難度較大。

(2)電子信息產(chǎn)品更新發(fā)展較快，應(yīng)加大對(duì)灌區(qū)信息化工程建設(shè)的投資力度，使分期實(shí)施計(jì)劃如期進(jìn)行，防止重復(fù)投資，充分發(fā)揮前期工程的效益。

(3)在灌區(qū)信息化工程建設(shè)上，上級(jí)業(yè)務(wù)主管部門應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)灌區(qū)信息化建設(shè)的技術(shù)指導(dǎo)與培訓(xùn)，以取得預(yù)期效果。

(4)應(yīng)用人員的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的整體水平不高，距充分發(fā)揮現(xiàn)代化管理技術(shù)的作用，尚有一定的距離，還需加強(qiáng)學(xué)習(xí)。

4 結(jié) 語(yǔ)

金溝河灌區(qū)作為全國(guó)信息化建設(shè)試點(diǎn)單位，信息化工程建設(shè)根據(jù)規(guī)劃和實(shí)施方案內(nèi)容，堅(jiān)持“總體規(guī)劃，分步實(shí)施，先重點(diǎn)后一般，先干渠后斗支渠”的原則，分階段有序進(jìn)行。

通過(guò)對(duì)金溝河灌區(qū)信息化工程的建設(shè)，極大的提高了金溝河灌區(qū)的管理水平，為灌區(qū)信息化后續(xù)建設(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ)。