淺談金溝河灌區(qū)信息化建設(shè)效益

李生福（新疆金溝河流域管理局水利管理中心新疆沙灣832100）

淺談金溝河灌區(qū)信息化建設(shè)效益

李生福（新疆金溝河流域管理局水利管理中心新疆沙灣832100）

本文通過簡(jiǎn)述金溝河灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、信息化系統(tǒng)建設(shè)必要性、遵循原則及建設(shè)內(nèi)容，針對(duì)信息化系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)用對(duì)流域管理單位帶來的綜合效益以及對(duì)用水單位帶來的效益與影響加以分析研究，以期對(duì)流域管理機(jī)構(gòu)給予信息化建設(shè)綜合效益及影響的理論支持。

金溝河；信息化；建設(shè)；效益

在金溝河大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目的眾多部分當(dāng)中，灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)有著舉足輕重的地位。為使灌區(qū)水資源運(yùn)行情況掌握更加及時(shí)、準(zhǔn)確，以便更科學(xué)的做出相應(yīng)的調(diào)整方案，來達(dá)到合理的調(diào)配水資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)流域內(nèi)現(xiàn)代化的管理，從而建立灌區(qū)信息化系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)這些預(yù)期目標(biāo)。

1 灌區(qū)基本情況

1.1 自然狀況

金溝河流域位置在沙灣縣境內(nèi)，沙灣縣屬于新疆塔城地區(qū)。在天山山脈北支的依連哈比尕山北麓西側(cè)，即是金溝河流域，向東以瑪納斯河為鄰，向北與準(zhǔn)噶爾盆地為鄰，向西與巴音溝河為鄰，確切位置在東經(jīng)85°22'～85°44'與北緯43°55'～44°28'之間。

金溝河流域中下游便是金溝河灌區(qū)，其分布在沖洪積扇傾斜平原及沖積平原上。金溝河年徑流量為3.15億m3，冰川融雪補(bǔ)給型河流，但是降雨補(bǔ)充也是一方面。金溝河灌區(qū)屬于典型的干旱氣候，其多年平均蒸發(fā)量為降水量的11倍，能夠達(dá)到2046mm。金溝河灌區(qū)引水量有1.9億m3左右，主要用于農(nóng)業(yè)灌溉，屬于典型的灌溉農(nóng)業(yè)。

1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

作為新疆開發(fā)較早的灌區(qū)之一，以金溝河河水作為主要水源的金溝河灌區(qū)，包括兵團(tuán)農(nóng)八師石河子143團(tuán)一營、二營，石河子142團(tuán)31連、144團(tuán)，沙灣縣的元興宮鄉(xiāng)、沙灣縣城鎮(zhèn)、金溝河鄉(xiāng)、良種場(chǎng)、大泉鄉(xiāng)等五個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場(chǎng)）。金溝河灌區(qū)主要是以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，有人口15.235萬人，作為農(nóng)八師及沙灣縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分以及新疆的主要棉花基地，灌區(qū)的耕地面積有67.99萬畝，其中灌溉面積達(dá)到48.77萬畝，國內(nèi)生產(chǎn)總值11.83億元，其中1.8億m3水量用于農(nóng)業(yè)灌溉，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)到5.16億元，棉花總產(chǎn)量1745萬噸，糧食總產(chǎn)量2.15萬噸。

2 信息化系統(tǒng)建設(shè)遵循原則及其必要性

2.1 遵循原則

灌區(qū)信息化建設(shè)按照“規(guī)劃合理科學(xué)、分階段實(shí)施、結(jié)合實(shí)際情況，兼顧可靠性、高效性、實(shí)用性”的原則考慮。根據(jù)金溝河灌區(qū)實(shí)際情況，相當(dāng)一部分終端設(shè)備暴露于戶外，加之山區(qū)自然條件惡劣，這就要求信息化建設(shè)需達(dá)到很高的安全可靠性，同時(shí)在后期安裝維護(hù)中應(yīng)易于維護(hù)、便于操作，節(jié)省成本，預(yù)留升級(jí)擴(kuò)充空間，選擇技術(shù)成熟先進(jìn)的定型產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠，功耗低，保障數(shù)據(jù)不受到非法的或意外的泄露與破壞等。

2.2 必要性分析

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，灌區(qū)內(nèi)牧業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、漁業(yè)等方面的需要，不斷凸顯出水資源的供需矛盾，水資源需求量與日俱增。在這種情況下，加之山區(qū)局部極端天氣的出現(xiàn)，變化無常，使水資源無法得到優(yōu)化配置、合理調(diào)配，對(duì)于突發(fā)性洪水也沒有硬件支持的提前預(yù)警能力。提高水資源的利用率，以及全流域防洪預(yù)警能力、為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化運(yùn)行管理提供科學(xué)、先進(jìn)、安全可靠的技術(shù)手段，不斷提高灌區(qū)管理水平，灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施有著重要意義，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基本要求。

3 信息化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

3.1 水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)

水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括新建8個(gè)終端站，5個(gè)雨量遙測(cè)站，4個(gè)水位遙測(cè)站，共計(jì)增加30個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，6個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)。建設(shè)要求各終端站數(shù)據(jù)終端與中心站間通過光纖傳輸水情數(shù)據(jù)，水雨情監(jiān)測(cè)點(diǎn)與終端站間可通過無線和有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，各個(gè)遙測(cè)站所監(jiān)測(cè)采集的水雨情數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)置進(jìn)入其他終端站的數(shù)據(jù)庫中，提供數(shù)據(jù)查詢；終端站可現(xiàn)場(chǎng)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并可設(shè)置時(shí)間、站號(hào)及采集頻次，且支持遠(yuǎn)程操作；遙測(cè)站采用太陽能供電方式，電池容量應(yīng)滿足充一次電可連續(xù)供電5天以上，各設(shè)備應(yīng)具有安全可靠的防雷電設(shè)計(jì)。

3.2 工程運(yùn)行視頻監(jiān)視系統(tǒng)的建設(shè)

對(duì)渠首站、3號(hào)閘、5號(hào)閘、11號(hào)閘等重要的節(jié)制分水閘閘門安裝攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)閘室前后工程運(yùn)行情況監(jiān)視。要求分中心與調(diào)度中心都能實(shí)時(shí)收到現(xiàn)場(chǎng)圖像。所有監(jiān)控?cái)z像點(diǎn)都采用高清晰彩色黑白互轉(zhuǎn)式攝像頭。監(jiān)視點(diǎn)布置數(shù)量如表1所示。

表1 監(jiān)視點(diǎn)布置數(shù)量表

3.3 通信傳輸系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

信息化系統(tǒng)運(yùn)行模式分為管理處、終端站、信息采集站（信息采集點(diǎn)和配水控制點(diǎn)）三級(jí)，通過通信傳輸系統(tǒng)，各采集數(shù)據(jù)按照隸屬關(guān)系傳遞給相應(yīng)的終端站，終端站再通過該系統(tǒng)傳遞給信息中心服務(wù)器。該系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足工程運(yùn)行監(jiān)控視頻、水雨情遙測(cè)數(shù)據(jù)、閘門控制、互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。系統(tǒng)組網(wǎng)采用10/100M快速以太網(wǎng)技術(shù)。

3.4 信息中心及終端站的建設(shè)

信息中心是灌區(qū)信息化系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu)，對(duì)渠系關(guān)鍵控制點(diǎn)的水情及工程運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而調(diào)整水資源配置方案，下達(dá)調(diào)度執(zhí)行指令，行使調(diào)度中心職能。每個(gè)終端站布設(shè)一處網(wǎng)絡(luò)，管理所轄的干、支渠水情及工程的監(jiān)測(cè)。終端站通過傳輸系統(tǒng)與信息中心互聯(lián)，可實(shí)時(shí)共享信息。

3.5 應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)

系統(tǒng)按功能分為：管理系統(tǒng)、信息采集傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)等。通過這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)的整理分析出各種所需的信息及預(yù)警。

4 金溝河灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)帶來的綜合效益

4.1 環(huán)境效益分析

金溝河灌區(qū)土壤植被稀少，有著脆弱且易被破壞的生態(tài)系統(tǒng)，并且干旱少雨，經(jīng)過水情信息化系統(tǒng)實(shí)施建設(shè)后，水資源得到一定程度的合理優(yōu)化配置，可更大程度的發(fā)揮水資源的利用效益，增加綠色植被覆蓋面積，有利于改善和提高農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量。信息化系統(tǒng)的建設(shè)均在原有工程占地保護(hù)范圍內(nèi)，不增加新的占地面積，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。實(shí)施信息化系統(tǒng)后，可及時(shí)了解灌區(qū)用水情況，科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)按需調(diào)節(jié)水量，適時(shí)灌溉，可避免土壤產(chǎn)生鹽漬化，有利于調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分，利于作物的吸收，科學(xué)灌溉，使土壤保持了合理的水分，有利于改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，為農(nóng)牧業(yè)豐收奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，農(nóng)牧民人均收入穩(wěn)定增長，同時(shí)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，很大的促進(jìn)了區(qū)域社會(huì)穩(wěn)定和人民經(jīng)濟(jì)收入。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

水情信息化系統(tǒng)的建設(shè)期為一年，項(xiàng)目計(jì)算期為25年，正常運(yùn)行期24年。信息化系統(tǒng)的建成有效的減少洪水災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)灌區(qū)水資源利用率的提高，及指導(dǎo)灌區(qū)合理的灌溉提供有力的技術(shù)支持，從而達(dá)到減少財(cái)產(chǎn)損失，提高灌區(qū)經(jīng)濟(jì)收入，降低用水成本，有效減少水資源浪費(fèi)，增加可灌溉面積。

4.2.1 可提前預(yù)防洪水災(zāi)害，提高預(yù)警能力

該系統(tǒng)的建設(shè)，為及時(shí)、準(zhǔn)確全面的掌握流域上游極端天氣所造成的區(qū)域性洪澇災(zāi)害信息提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，根據(jù)來水信息，及全線工程運(yùn)行情況的監(jiān)控反饋，提前做好防洪準(zhǔn)備工作，便于管理人員科學(xué)決策，及時(shí)有效的調(diào)配水水量，可最大程度的降低洪水災(zāi)害所造成的損失，有效降低防洪成本，通過分析每年可減少約20.8萬元的損失。

4.2.2 減少水資源的損失浪費(fèi)

系統(tǒng)建成后，可準(zhǔn)確計(jì)量供水、用水量，可提高灌區(qū)的節(jié)約用水意識(shí)，減少水資源的損失和浪費(fèi)，提高水資源的利用效益。金溝河灌區(qū)多年平均用水量約1.8億m3，系統(tǒng)建成后，通過優(yōu)化調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控等措施，可使水資源的利用效益提高2%左右，平均每年可增加約360萬m3農(nóng)業(yè)灌溉水量，而由此給單位帶來額外的21.5萬元水費(fèi)收入。

4.2.3 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高觀測(cè)精度

灌區(qū)信息化的建成，通過工程運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及雨水情遙測(cè)系統(tǒng)便可觀測(cè)水位水情及工程運(yùn)行情況，將以往單一靠人工觀測(cè)的模式變?yōu)橐栽撓到y(tǒng)觀測(cè)為主，人工校測(cè)為輔的工作模式，不僅減輕了職工的工作量，而且大大降低了勞動(dòng)成本，保證了職工工作的安全性，該系統(tǒng)全天候運(yùn)行，同時(shí)也提高了水雨情觀測(cè)的精確度及保證度。

4.2.4 提高工程正常運(yùn)行的保證度

信息化系統(tǒng)的運(yùn)用，通過先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)控沿線工程的運(yùn)行情況，對(duì)于渠道、水庫超過警戒水位、危機(jī)安全運(yùn)行的非常情況能夠及時(shí)掌握、處理，避免日常工程運(yùn)行中的跨堤、跨渠。同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程病險(xiǎn)狀況，為制定并實(shí)施維修、治理方案提供依據(jù)。從而大大提高了工程正常運(yùn)行的保證度，可以更好的服務(wù)灌區(qū)。

4.3 社會(huì)效益分析

金溝河灌區(qū)范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較發(fā)達(dá)，沙灣縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值居全疆十強(qiáng)之列。隨著金溝河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉制度及種植模式的優(yōu)化，灌區(qū)農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)需水量精度控制要求較高，需水量也在逐年攀升，供需矛盾凸顯，對(duì)流域管理單位水量供給精度及快速科學(xué)的調(diào)配水量提出更高的要求，該系統(tǒng)的應(yīng)用可通過對(duì)流域全線工程運(yùn)行情況及水資源分配量實(shí)時(shí)監(jiān)控，全局考慮，及時(shí)調(diào)整，科學(xué)合理的分配水資源，有效的緩解供水矛盾。

該系統(tǒng)的建成，對(duì)于提高流域管理單位的供水能力，提高水資源的利用系數(shù)有十分重要的意義，但工程性措施無法解決水資源的優(yōu)化配置和科學(xué)調(diào)度問題，以及粗放的水資源管理模式問題。系統(tǒng)建成后，可充分發(fā)揮水利信息系統(tǒng)在基礎(chǔ)信息采集和傳遞、信息處理，用水調(diào)度決策支持、計(jì)劃管理、行政管理中的優(yōu)勢(shì)，通過對(duì)有限水資源實(shí)施優(yōu)化管理和科學(xué)調(diào)度，并輔以有效的管理手段、行政管理措施和管理考核措施，可大大降低水資源的浪費(fèi)，由粗放型供水到精確穩(wěn)定的水量供給模式，增加灌溉面積，促使科學(xué)的灌溉模式，提高灌區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，增加人民經(jīng)濟(jì)收入，從而促進(jìn)灌區(qū)范圍社會(huì)的穩(wěn)定。

5 結(jié)語

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性，通過金溝河灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)用使金溝河灌區(qū)水利信息數(shù)字化水平大幅提升，為實(shí)現(xiàn)高效管理、科學(xué)決策、合理配置水資源提供信息支持，為節(jié)約用水與合理灌溉提供依據(jù)，通過先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備不僅增加了灌區(qū)水費(fèi)收入，而且緩解了水利與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的諸多矛盾，有效防止了重大安全事故的發(fā)生，為保護(hù)灌區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定起到重要作用。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

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