贛撫平原灌區(qū)信息化現(xiàn)狀及高質(zhì)量發(fā)展思路探討

楊方福

（江西省贛撫平原水利工程管理局，330096，南昌）

灌區(qū)信息化建設(shè)是實現(xiàn)灌區(qū)管理現(xiàn)代化的必經(jīng)之路，灌區(qū)來水、配水、用水等各環(huán)節(jié)的指標(biāo)監(jiān)管是實現(xiàn)灌區(qū)水量科學(xué)調(diào)配、精準(zhǔn)計量、節(jié)水改造等精細(xì)化管理的基礎(chǔ)，可有效提高灌區(qū)管理水平。近年，贛撫平原灌區(qū)功能有所拓寬，管理要求也隨之提高，灌區(qū)建設(shè)管理進(jìn)入新階段。結(jié)合“十四五”灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造目標(biāo)，實施灌區(qū)信息化、打造數(shù)字灌區(qū)、推進(jìn)灌區(qū)高質(zhì)量發(fā)展，可進(jìn)一步發(fā)揮灌區(qū)效能，提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平，建成江西乃至全國的現(xiàn)代灌區(qū)。

一、概 況

贛撫平原灌區(qū)位于江西省中部偏北，贛江和撫河下游的三角洲平原地帶，是以灌溉為主，兼顧防洪、排澇、航運、發(fā)電、工業(yè)、生活、環(huán)境供水的大型灌區(qū)，地跨南昌、宜春、撫州3市7個縣（市、區(qū)），設(shè)計灌溉面積120萬畝（1畝=1/15 hm2）。

灌區(qū)工程于1958年5月動工興建，1960年基本建成。此后經(jīng)多次續(xù)建與改造，現(xiàn)已建成15座大中型樞紐工程、3 600多座各類取泄水建筑物；各級灌溉渠道543條，總長1 690余km。工程建成運行60多年來，已成為水資源支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

灌區(qū)實行統(tǒng)一管理和分級管理、專業(yè)管理和群眾管理相結(jié)合的管理體制，專管機(jī)構(gòu)分為省、縣、鄉(xiāng)三級，省級專管機(jī)構(gòu)為江西省贛撫平原水利工程管理局（以下簡稱省贛管局），隸屬于江西省水利廳。

二、灌區(qū)信息化建設(shè)現(xiàn)狀

贛撫平原灌區(qū)信息化建設(shè)起步于2003年，目前已經(jīng)取得一定成效，但也存在不足。

①基礎(chǔ)設(shè)施。建成水位測站52個、閘位測站27個、流量測站40個、視頻監(jiān)視點125個、水質(zhì)自動監(jiān)測1處、閘門遠(yuǎn)程控制站6處等。

②數(shù)據(jù)資源。建有網(wǎng)站、水位、閘位、流量等各自獨立的數(shù)據(jù)庫，灌區(qū)數(shù)據(jù)資源體系尚未建立。不同時期建設(shè)的數(shù)據(jù)庫之間相互隔離、數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品不一，存在信息“孤島”現(xiàn)象。

③應(yīng)用支撐。水情自動測報系統(tǒng)具備實時監(jiān)測與報表功能，但尚不具備水情閘位預(yù)警功能、設(shè)備故障告警功能；灌區(qū)GIS地圖的功能比較單一；省贛管局門戶網(wǎng)站超過生命周期，界面老舊，兼容性較差。

④智能應(yīng)用。截至目前，贛撫平原灌區(qū)信息化建設(shè)一定程度上解決了灌區(qū)管理中存在的部分問題，達(dá)到安全運行、降低能源消耗、防止水量損失、減少管理費用、提高管理水平的目標(biāo)。但灌區(qū)的核心業(yè)務(wù)，如工程建設(shè)與管理、水資源管理，尚未建成智能應(yīng)用體系。

三、灌區(qū)信息化高質(zhì)量發(fā)展思路

1.總體思路

依托現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S（遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）技術(shù)、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和軟件應(yīng)用技術(shù)，建立起完善的灌區(qū)信息化基礎(chǔ)設(shè)施、功能完備的灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和安全可靠的保障體系，構(gòu)建與灌區(qū)改革發(fā)展相適應(yīng)的灌區(qū)信息化綜合體系，為灌區(qū)各項工作提供相適應(yīng)的信息化支撐。構(gòu)建灌區(qū)水利運行管理平臺，實現(xiàn)水資源保護(hù)、水量優(yōu)化調(diào)度、行政管理、水生態(tài)保護(hù)、水利工程管理等的全面監(jiān)管，提升標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化管理水平，提高工作效率，最終建成數(shù)字灌區(qū)。

2.工作構(gòu)想

（1）近期（到2025年）

開展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以完善信息采集、通信設(shè)施、自動控制為重點，逐步開展智能應(yīng)用、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)資源建設(shè)，基本滿足灌區(qū)水利業(yè)務(wù)對信息應(yīng)用的需求，確保灌區(qū)專管和群管交接口水量計量信息化覆蓋率達(dá)50%以上，骨干渠道上的閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控率達(dá)50%以上，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)覆蓋率達(dá)80%。

（2）遠(yuǎn)期（到2035年）

進(jìn)一步強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善智能應(yīng)用、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)資源建設(shè)，確保灌區(qū)專管和群管交接口以上水量計量信息化覆蓋達(dá)100%。骨干渠道上的閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控率達(dá)80%以上，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)覆蓋率達(dá)100%。

四、信息化建設(shè)內(nèi)容

江西省智慧水利“四橫三縱”總體架構(gòu)，“四橫”自上而下分別是全面覆蓋灌區(qū)業(yè)務(wù)的智能應(yīng)用系統(tǒng)，具有水利行業(yè)特點的應(yīng)用支撐系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)提供治理與共享服務(wù)的數(shù)據(jù)資源中心，以及囊括立體感知、網(wǎng)絡(luò)傳輸及計算存儲環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施等四層結(jié)構(gòu)；“三縱”分別是政策制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和組織保障等三項措施。

針對工作實際需求，取水精準(zhǔn)計量、重要節(jié)點視頻監(jiān)控、閘門遠(yuǎn)程調(diào)控、數(shù)據(jù)資源中心、綜合信息平臺等是灌區(qū)優(yōu)先建設(shè)的重點內(nèi)容。

1.基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施體系包含立體感知設(shè)施、配套通信網(wǎng)絡(luò)和計算存儲環(huán)境。依托現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升物聯(lián)感知能力。擴(kuò)大灌區(qū)渠系、水工建筑物的監(jiān)測范圍，提升灌區(qū)管理活動的動態(tài)感知能力，積極推進(jìn)灌區(qū)水位、流量、降雨、水質(zhì)等水情、工情和水事等前端物聯(lián)感知能力建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目如下：

水位監(jiān)測站109個，其中改建50個，新建59個。干渠主要建筑物處、干渠途中每10 km設(shè)有1個水位站，每條支渠取水口處及渠尾各設(shè)有水位站，斗、農(nóng)渠取水口設(shè)有水位站，實現(xiàn)灌區(qū)水位監(jiān)測全覆蓋。

閘位監(jiān)測站120個，其中改造29個，新建91個。干渠上所有節(jié)制閘、泄水閘啟閉設(shè)備全部安裝閘位采集儀，所有支渠閘首安裝啟閉閘位采集儀。實現(xiàn)支渠以上閘位監(jiān)測全覆蓋。

流量監(jiān)測站450個，其中改造40個，新建410個。實現(xiàn)支渠以上取水口、渠道縣、鄉(xiāng)分界斷面供水計量全覆蓋。

水質(zhì)監(jiān)測站21個，對每條干渠渠首、渠尾和中途各安裝3套水質(zhì)監(jiān)測點。采用固定點采集，主要監(jiān)測指標(biāo)包括5個水質(zhì)常規(guī)參數(shù)（水溫、電導(dǎo)率、pH、溶解氧、濁度）及磷、氮共7項。

雨情監(jiān)測，共享灌區(qū)內(nèi)氣象局、水文監(jiān)測中心已建的雨量站。

墑情監(jiān)測，共享灌區(qū)內(nèi)水文監(jiān)測中心已建的墑情站，監(jiān)測田間的地下水水位、土壤pH酸堿度、土壤含水率等。

視頻監(jiān)視，對灌區(qū)內(nèi)的主要建筑物、設(shè)備、干渠險工險段、支渠渠首、管理站段等安裝監(jiān)控設(shè)備，灌區(qū)管理范圍覆蓋率達(dá)80%可視。

閘門控制15處，對骨干渠道上的進(jìn)水閘、節(jié)制閘、泄水閘，實現(xiàn)閘門遠(yuǎn)程控制。

2.數(shù)據(jù)資源中心

基于云技術(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，依托江西省水利廳水利數(shù)據(jù)底座提供的服務(wù)，將灌區(qū)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用有序移植到云端，建設(shè)可擴(kuò)展的云端超算能力，提高灌區(qū)數(shù)據(jù)處理、分析及業(yè)務(wù)應(yīng)用能力，為灌區(qū)水資源優(yōu)化配置管理及防汛抗旱預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警和預(yù)案提供技術(shù)保障。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)判水位、流量變化規(guī)律，有效進(jìn)行水資源調(diào)度。

3.應(yīng)用支撐系統(tǒng)

應(yīng)用3S等技術(shù)，建立防洪決策支持、水資源管理系統(tǒng)，形成應(yīng)用支撐體系。RS（遙感技術(shù)）監(jiān)測灌區(qū)灌溉區(qū)域、水系分布影像，獲取灌區(qū)變化的基本數(shù)據(jù)畫面，確定洪旱災(zāi)害位置、識別洪水淹沒情況和受災(zāi)情況、分析旱災(zāi)影響范圍和受災(zāi)面積、評估可能受到的災(zāi)情影響，以及根據(jù)遙感影像分析渠道水質(zhì)變化情況。GPS（全球定位系統(tǒng)）和傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)及時提供土壤墑情、雨情、水情等站點數(shù)據(jù)。GIS（地理信息系統(tǒng)）是對多種來源時空數(shù)據(jù)的綜合處理和應(yīng)用分析的平臺，結(jié)合基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和專業(yè)應(yīng)用模型，進(jìn)行干旱或洪澇災(zāi)害評估、預(yù)警，快速制圖和報表分析，為管理部門進(jìn)行綜合會商決策提供快速、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。3S技術(shù)的組合應(yīng)用，為防汛指揮、救災(zāi)活動、水資源管理提供信息支持。

建立灌區(qū)模型中心，構(gòu)建灌區(qū)AI（人工智能）預(yù)警模型、灌區(qū)渠系工程概化模型、供需水預(yù)測模型、配水調(diào)度模型，為灌區(qū)運行管理與配水調(diào)度提供智能化支撐。

4.智能應(yīng)用系統(tǒng)

建立渠道配水調(diào)度智能應(yīng)用系統(tǒng)，面向灌區(qū)進(jìn)水閘、節(jié)制閘、分水涵閘等工程設(shè)施，根據(jù)水位流量變化關(guān)系以及用水需求，按照智能決策、遠(yuǎn)程監(jiān)控和人工現(xiàn)地控制相結(jié)合的方式，逐步進(jìn)行灌區(qū)控水工程的遠(yuǎn)程控制改造。開發(fā)手機(jī)APP，面向灌區(qū)管理人員、維養(yǎng)人員、用水戶提供灌區(qū)信息服務(wù)，用于水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理、項目建設(shè)管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實時傳送信息。

5.政策制度體系

在江西省智慧水利政策制度體系框架下，制定贛撫平原灌區(qū)信息化“十四五”時期相關(guān)規(guī)定，落實省水利廳智慧灌區(qū)相關(guān)要求。制定灌區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接收與數(shù)據(jù)資源管理辦法，落實“一數(shù)一源、一源多用”的數(shù)據(jù)管理機(jī)制。協(xié)調(diào)推進(jìn)信息化工程建設(shè)工作，保障贛撫平原灌區(qū)現(xiàn)代化整體穩(wěn)步前進(jìn)。

6.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

在江西省智慧水利標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系框架下，結(jié)合贛撫平原灌區(qū)實際，制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、安全運維標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實施與評估，及時組織修訂完善，推動贛撫平原灌區(qū)信息化標(biāo)準(zhǔn)貫徹落實。

7.組織保障體系

在江西省智慧水利組織保障體系框架下，由省贛管局明確工作領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，設(shè)立信息化工程建設(shè)專職組織，落實工作分工和協(xié)調(diào)機(jī)制，建立并完善信息化工程建設(shè)與運行管理機(jī)制，加強(qiáng)信息化技能培訓(xùn)，提高省贛管局各級管理人員信息化素養(yǎng)。在省贛管局現(xiàn)有的工作考核中融入灌區(qū)智慧水管理相關(guān)內(nèi)容，保障信息化工程建得快、用得好。