水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用研究

景巧蓮

水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用研究

景巧蓮

(涇川縣水務(wù)局，甘肅 平?jīng)?744300)

灌溉工程是影響水資源合理利用及農(nóng)業(yè)未來發(fā)展方向的關(guān)鍵，為了實(shí)現(xiàn)水資源利用的高效、節(jié)約，我國各地區(qū)開始大面積建設(shè)節(jié)水灌溉工程。要使節(jié)水灌溉工程充分發(fā)揮出自身價(jià)值，需科學(xué)合理地運(yùn)用水利信息化核心技術(shù)。針對(duì)目前我國的水利信息化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，相關(guān)部門和從業(yè)者要樹立正確的節(jié)水意識(shí)，提高運(yùn)用水利信息化技術(shù)的能力，采取優(yōu)化管理方式、細(xì)化灌區(qū)管理、完善節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)等具體措施，推動(dòng)我國水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

水利信息化技術(shù)；灌區(qū)節(jié)水灌溉工程；應(yīng)用路徑

水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的廣泛應(yīng)用，使灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的建設(shè)與發(fā)展實(shí)現(xiàn)了里程碑式的突破，工程管理水平、管理效率得到了大幅度提高。為了充分發(fā)揮水利信息化技術(shù)在節(jié)水灌溉工程中的作用，工程建設(shè)者在水利工程的開發(fā)與建設(shè)期間需要積極響應(yīng)相關(guān)政策，重視水資源的保護(hù)，采用科學(xué)有效的措施提高水資源的利用率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源的基本目標(biāo)。

1　灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中運(yùn)用水利信息化技術(shù)的意義

1.1　提升水利灌溉工程效率

水利信息技術(shù)的廣泛運(yùn)用可以從根本上推動(dòng)水利灌溉行業(yè)的深化改革及轉(zhuǎn)型，通過運(yùn)用現(xiàn)代水利信息技術(shù)，相關(guān)工作人員可以及時(shí)監(jiān)測不同環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對(duì)水資源展開合理化配置，在任務(wù)分配和工程協(xié)作環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、科學(xué)化操作。通過數(shù)據(jù)分析，工作人員可以在第一時(shí)間檢測出工程運(yùn)行期間存在的問題和隱患，并及時(shí)采用有效措施方法予以解決，進(jìn)而提高區(qū)域水資源的利用率，保證灌區(qū)節(jié)水灌溉工程實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)[1]。

1.2　降低運(yùn)行成本，促進(jìn)信息共享與合作

灌區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)和自動(dòng)檢測系統(tǒng)的創(chuàng)建與完善可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一化管理和互通共享，可減少相關(guān)企業(yè)的成本投入。通過應(yīng)用水利信息化管理技術(shù)，企業(yè)可以減少人力成本的支出，各部門之間、監(jiān)管人員之間可以實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)督、相互管理，實(shí)現(xiàn)信息共享，及時(shí)解決各種突發(fā)狀況，有效提高灌溉工程的運(yùn)行效率和安全性。通過對(duì)信息化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次分析，有利于工作人員展開合理的工程解析和方案優(yōu)化，強(qiáng)化各部門間的溝通交流。

1.3　創(chuàng)新工作方式

應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)水利灌溉系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的漏洞，還可以根據(jù)實(shí)際情況不斷優(yōu)化和修改灌溉方案，避免水資源的浪費(fèi)，可以有效提升灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的工作效率以及減輕員工的工作壓力和勞動(dòng)強(qiáng)度[2]。水利信息技術(shù)的合理應(yīng)用推動(dòng)了水利灌溉工程的建設(shè)和運(yùn)營向創(chuàng)新化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，工作人員可以利用信息工作平臺(tái)及時(shí)掌握各地區(qū)降雨情況和基本水情，通過操作自動(dòng)化設(shè)備對(duì)閘門設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2　節(jié)水灌溉工程信息化建設(shè)的內(nèi)容及功能

2.1　節(jié)水灌溉工程信息化建設(shè)內(nèi)容

科學(xué)用水是建設(shè)節(jié)水灌溉工程的依據(jù)和原則。節(jié)水灌溉工程的信息化管理主要是指采用現(xiàn)代化水利信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理自動(dòng)化，以確保節(jié)水灌溉的基本觀念可以貫徹到底。

(1)控制泵站及閥門。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程管理及自動(dòng)化管理部門需要將閘門的控制終端接入閘門的控制系統(tǒng)中，以便隨時(shí)監(jiān)測瞬時(shí)流量，并及時(shí)對(duì)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，最后再通過GPRS傳輸將數(shù)據(jù)輸送并儲(chǔ)存在系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備中，方便工作人員后續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次研究；水位測量環(huán)節(jié)需運(yùn)用液位變送器，通過液位變送器中的模數(shù)電路將水位信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息進(jìn)行存儲(chǔ)記錄，并在此基礎(chǔ)上分析水位的變化趨勢(shì)和規(guī)律；閘門是節(jié)水灌溉工程信息化系統(tǒng)中的重要組成部分，閘門的動(dòng)態(tài)監(jiān)控工作需要專業(yè)人員負(fù)責(zé)。

(2)數(shù)據(jù)采集。相關(guān)工作人員需要建立以雨水利用、雨量觀測、計(jì)量供水等為主要內(nèi)容的信息采集系統(tǒng)，再利用水利信息化技術(shù)對(duì)灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的基本狀況作出全面分析，建立完善的信息數(shù)據(jù)庫，以此來提高工作人員之間的溝通效率。

(3)水量調(diào)度管理。水量調(diào)度管理主要包括灌區(qū)需配水計(jì)算模擬、決策支持和水量調(diào)度等。

(4)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)信息平臺(tái)搭建。

2.2　節(jié)水灌溉工程信息化系統(tǒng)功能

在灌區(qū)節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)搭建完畢后，工作人員還需要對(duì)水資源的利用與配置、灌區(qū)的雨情與水情進(jìn)行自動(dòng)化控制。灌區(qū)節(jié)水灌溉工程信息化系統(tǒng)的主要功能體現(xiàn)在以下6點(diǎn)：①實(shí)現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)部水渠信息、客戶信息的動(dòng)態(tài)化管理；②實(shí)現(xiàn)灌區(qū)配水工作的動(dòng)態(tài)化管理；③使灌溉進(jìn)度、成本支出狀況以及設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化；④實(shí)現(xiàn)灌區(qū)地理信息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化管理；⑤灌區(qū)各部門單位可以利用信息化系統(tǒng)為用戶提供灌溉量的統(tǒng)計(jì)系數(shù)，并將計(jì)量單位落實(shí)到戶；⑥可以在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行多渠道、多樣化的資源收集，充分掌握現(xiàn)代化的灌溉技術(shù)，并對(duì)灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的發(fā)展作出合理規(guī)劃，以此推動(dòng)水利灌溉工程的發(fā)展。

3　水利信息技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用

3.1　優(yōu)化信息反饋機(jī)制

工作人員利用信息技術(shù)構(gòu)建完善的信息反饋機(jī)制，可以方便地接納基層用水單位的建議及觀點(diǎn)，促使整個(gè)灌區(qū)信息數(shù)據(jù)的互通更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，使不同地區(qū)用水單位之間的溝通與互動(dòng)更加順暢，切實(shí)提升整個(gè)工程的運(yùn)行質(zhì)量和效率。除此之外，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案時(shí)，管理人員需要始終堅(jiān)持“以人為本”的基本觀念，依據(jù)數(shù)據(jù)信息采集與分析的結(jié)果來建立科學(xué)完善的工作機(jī)制。在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改和優(yōu)化時(shí)，要充分考慮到各個(gè)部門和基層單位的意見建議，提升設(shè)計(jì)方案的實(shí)施水平，保證方案的最終落實(shí)效果。

3.2　精細(xì)化灌區(qū)管理

灌區(qū)的工作人員可以在信息技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)細(xì)化灌區(qū)管理，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的精準(zhǔn)運(yùn)算，對(duì)灌區(qū)中農(nóng)作物用水狀況、溫度條件及土壤條件等信息加以收集和處理。通過積極引入現(xiàn)代化灌溉設(shè)施，使灌溉設(shè)備具備防雷擊、防雨淋、防冰凍等功能。在綜合考慮當(dāng)?shù)毓鄥^(qū)水資源蓄水、傳輸及調(diào)度等功能的基礎(chǔ)上建立科學(xué)完善的灌區(qū)灌溉體系、節(jié)水制度、以及合理的用水計(jì)劃。工作人員可根據(jù)灌區(qū)的土壤狀況、農(nóng)作物用水量等具體信息及時(shí)調(diào)整用水計(jì)劃。

3.3　節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)建設(shè)

節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)建設(shè)的涉及面很廣，主要涵蓋了動(dòng)態(tài)管理、配置調(diào)度以及數(shù)據(jù)匯總等功能，若要發(fā)揮出系統(tǒng)各項(xiàng)功能的作用，就需要建立科學(xué)有效的節(jié)水灌溉水利信息化系統(tǒng)[3]。節(jié)水灌溉水利信息化系統(tǒng)主要由以下3個(gè)部分組成。

(1)水資源調(diào)度系統(tǒng)。合理運(yùn)用水資源調(diào)度系統(tǒng)可以對(duì)灌區(qū)內(nèi)部的水資源展開全方位的監(jiān)控與管理，比如灌區(qū)農(nóng)作物基本特點(diǎn)、灌溉數(shù)量、用水頻率等；工作人員可以根據(jù)多樣化的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建出多維化的數(shù)學(xué)模型，并通過此模型對(duì)灌區(qū)的基本灌溉數(shù)量展開直觀、精準(zhǔn)的評(píng)估，進(jìn)而提升最終決策的科學(xué)性和合理性。另外，還可以在此系統(tǒng)中對(duì)水流動(dòng)向及速度展開精準(zhǔn)化監(jiān)測，并對(duì)灌溉數(shù)據(jù)展開全面的動(dòng)態(tài)運(yùn)算，在信息技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)了水資源調(diào)度系統(tǒng)的科學(xué)化、現(xiàn)代化輸出，有效避免水資源的浪費(fèi)。

(2)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與通信網(wǎng)絡(luò)。創(chuàng)建完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及通信網(wǎng)絡(luò)是提升灌區(qū)灌溉信息化系統(tǒng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和通信網(wǎng)絡(luò)可以為工作人員獲取精準(zhǔn)、完整、真實(shí)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并為信息的分析、運(yùn)算、傳輸提供有力的保障；利用冗余技術(shù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以在必要時(shí)刻進(jìn)行備份儲(chǔ)備、內(nèi)容更換。創(chuàng)建完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以切實(shí)提升灌溉系統(tǒng)的工作質(zhì)量、效率以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)程度。

(3)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測系統(tǒng)。灌區(qū)工作人員可以根據(jù)不同灌區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)和基本特點(diǎn)將水渠流量、降水量、河流以及降水分布區(qū)域等作為關(guān)鍵的數(shù)據(jù)監(jiān)控對(duì)象，運(yùn)用數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建出科學(xué)有效的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，切實(shí)提升數(shù)據(jù)采集的能力和效率，提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。另外，還要對(duì)泵站、閘門等區(qū)域展開科學(xué)化管控，提升灌溉工程整體的自動(dòng)化控制水平和工作效率，防止出現(xiàn)因人為操作失誤而造成的安全隱患。工作人員可利用水利灌溉信息化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)、圖像等信息，掌握灌區(qū)的基本情況。在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過程中，工作人員可以全面了解農(nóng)田的實(shí)際狀態(tài)和灌區(qū)氣候條件特點(diǎn)，并運(yùn)用信息技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸至數(shù)據(jù)庫。監(jiān)測系統(tǒng)還可以對(duì)灌區(qū)內(nèi)部設(shè)置的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位展開動(dòng)態(tài)化、全程化監(jiān)測，工作人員可以隨時(shí)隨地掌握灌區(qū)的發(fā)展?fàn)顩r，也可以在第一時(shí)間掌握灌區(qū)內(nèi)部的突發(fā)性問題，并以最快的速度加以處理。

3.4　管理控制系統(tǒng)

管理控制系統(tǒng)的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測水利灌溉系統(tǒng)中的相關(guān)信息，并針對(duì)灌區(qū)內(nèi)部各類水源進(jìn)行全方位的精準(zhǔn)調(diào)控和分配，確保灌區(qū)灌溉系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。水利信息化技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了水資源管理控制系統(tǒng)的高度優(yōu)化。

4　完善節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)主要功能

在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的建設(shè)過程中，可以利用利信息化技術(shù)構(gòu)建出節(jié)水灌溉的信息化系統(tǒng)，此系統(tǒng)通常由用水決策支持子系統(tǒng)和水資源信息收集子系統(tǒng)等組成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的自動(dòng)化管理及精準(zhǔn)化決策，以實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的目標(biāo)。利用節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)可以對(duì)各類信息數(shù)據(jù)的變化規(guī)律展開全面化觀測和調(diào)整，并對(duì)灌區(qū)內(nèi)部的渠系配水框架、農(nóng)作物生長要求以及土壤水源分布狀況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。灌溉系統(tǒng)易受天氣條件、地理環(huán)境等外界因素影響，所以灌溉系統(tǒng)中的各項(xiàng)工作設(shè)備不但要結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，還要具備抵抗惡劣環(huán)境的能力。同時(shí)，相關(guān)工作人員需要針對(duì)冰雹、大雨、驚雷等惡劣環(huán)境構(gòu)建出科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)策略，比如針對(duì)位置偏僻的側(cè)流點(diǎn)，相關(guān)人員為了可以充分收集水位數(shù)據(jù)，需要在全面考慮天氣因素和環(huán)境限制因素的前提條件下，盡量選擇無電狀態(tài)下也可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的記錄儀；部分關(guān)鍵閘口需要提供電力來進(jìn)行實(shí)時(shí)流量的傳輸，可以運(yùn)用VPN、加密防病毒和科技網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化信息技術(shù)保障整體系統(tǒng)的安全性、可靠性以及時(shí)效性。

5　結(jié)語

水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的實(shí)踐應(yīng)用可以切實(shí)提升灌溉工作的效率及質(zhì)量，加快灌區(qū)水利灌溉工程的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展進(jìn)程，在提升水資源利用率等方面也有著不容小覷的作用。水利信息化技術(shù)在灌溉系統(tǒng)的未來發(fā)展中有廣闊的應(yīng)用前景，整體技術(shù)也會(huì)不斷趨于成熟和完善，相關(guān)部門和工作者要樹立正確的節(jié)水意識(shí)，掌握并運(yùn)用水利信息化技術(shù)為灌區(qū)節(jié)水灌溉工程提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，以此推動(dòng)我國水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 烏云高娃.農(nóng)田灌區(qū)節(jié)水灌溉工程水利信息化技術(shù)的作用與應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2021,41(26):48,50.

[2] 徐春梅.水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用[J]. 住宅與房地產(chǎn),2021(24):235-236.

[3] 陶建民,張志鵬,李建軍. 灌區(qū)節(jié)水灌溉工程水利信息化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2021,41(24):44-45.

Application of water conservancy information technology in the water-saving irrigation engineering

JING Qiaolian

(Jingchuan Water Bureau, Pingliang, Gansu 744300, China)

The irrigation project is a key project involving the future development of water resources and agriculture. To fundamentally realize the efficient and economical utilization of water resources, the scale of water-saving irrigation projects is gradually expanded in various regions of China. The scientific and rational use of the core technology of water conservancy informatization can make the water-saving irrigation project give full play to its value. Because of the problems existing in the practical application of water conservancy information technology in China. Relevant departments and practitioners need to establish a correct awareness of water conservation and fully grasp the ability to use water conservancy information technology. By taking specific measures such as optimizing management methods, refining irrigation area management, and improving water-saving irrigation information systems, we will provide better services for water-saving irrigation projects in irrigation areas, to promote the sustainable development of China's water conservancy projects.

water conservancy information technology; water-saving irrigation project in irrigation area; application path

S274

A

2096–8736(2022)03–0011–03

景巧蓮(1968—)，女，大學(xué)?？疲备呒?jí)水利工程師，主要研究方向?yàn)樗こ獭?/p>

責(zé)任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立