
数字赋能 “智”水有方
——聊城市位山灌区高质量打造数字孪生先行先试样板
■ 夏旭光
“我们针对水资源紧缺现实,围绕‘数字孪生+’,构建集管理、制度、数字、水价、宣传于一体的节水体系,切实提高供用水效率。近年来,灌区农业年引黄用水量由5.1亿立方米降为4.5亿立方米,节水6000万立方米;通过加强水资源的科学调度和优化配置,以占全国约0.2‰的水资源,灌溉了全国约2.7‰的耕地,生产了全国约5.8‰的粮食、4.6‰的蔬菜,确保了聊城粮食‘二十一连丰’。”10月8日,市水利局党组成员、市位山灌区管理服务中心党委书记、主任王会忠说。
近年来,市位山灌区不断夯实灌排基础设施体系,加快推进信息化建设,积极构建1个孪生平台,突出“水资源优化调度、水旱灾害预警、输沙减淤”3项需求,强化N项业务应用的“1+3+N”数字孪生体系,推动实现供水精准调度、水资源优化配置、工程智能调控、管理标准规范,为新阶段灌区高质量发展提供强力支撑和科技驱动。
需求牵引,提升管理效能
聊城“十年九旱、旱涝急转”特点明显,市位山灌区肩负抗长旱、抗大旱、保粮食安全的重任。一直以来,我市往往采取“你申请我统筹”的供水模式。受水县申请农业生产用水计划,市位山灌区管理服务中心统筹黄河来水、指标、墒情等因素,制定静态配水计划,并根据降雨等情况进行调整。这种供水模式易造成配水不及时、调水不科学等问题。
市位山灌区以需求和问题为导向,高标准编制数字孪生灌区先行先试建设实施方案,总投资5800万元,着力打造“1+3+N”数字孪生体系,推进“四预”功能实现,解决实际问题,全面提升现代化管理水平。
如今,市位山灌区通过预测预报、分析研判和数字孪生,利用空天地感知网、旱情预报模型等,对灌区受旱状况进行模拟分析、预报预警,有效预留“提前量”,从而变被动抗旱到主动预警、主动应对;利用配水调度、水动力学仿真等手段,提供调配水最优方案,促使灌区供用水管理从经验决策向模型智慧精准决策转变,供用水管理由“粗放低效”变“集约节约”,提高水资源优化配置能力和集约节约利用水平;利用泥沙动力学模型,探究不同工况下水流特性及泥沙淤积分布规律,结合群闸调控,推进渠道泥沙淤积最优化调节,最终实现泥沙科学输送与处置,解决引黄灌区治理的难点。
完善要素,夯实数字基底
“灌区285公里渠道、800多处建筑物、4.63万亩确权范围等,全部实现数字上图、一图管理。”在市位山灌区智慧调度中心,一块硕大的屏幕占据整个东墙,调度中心工作人员梁以昌介绍。图上显示了灌区工程分布、灌溉面积、堤防确权边界、管理范围等信息,并可实时监控水情、各站所等,可以一体化进行配水调度管理,打造了管理与运行监控“一张图”。
2022年以来,市位山灌区自筹资金3500多万元,在前期建成的灌区E平台基础上,从底层整合量测水、水量整编、闸门远程控制、视频监控、灌溉试验信息化管理等系统,推进模型建设,并把40多年信息化运行形成的工情、水情、沙情、灌溉、水量调度等高质量数据资产以及累计采集的长序列监测数据2000多万条、近20年的通量观测数据全部纳入,强化算据、算法、算力,升级形成统一的数字孪生平台。目前,建成了智慧调度中心1处,分中心15处。
如今,市位山灌区建成全自动缆道、轨道测流设施35处,水情监测站点1182处,增设土壤墒情等监测设备148套,实现灌区骨干渠道数据监测全覆盖;沿渠敷设光缆247公里,建成高清视频监控1077处,实现干渠监管全覆盖;建成13处大型节制闸和39处支渠闸远程控制系统,实现重点闸门远程自动化监控启闭和业务数据稳定高效传输。
管理精细,实现智慧治水
“远程闸控、自动量测和智能整编系统的广泛应用,实现了指令传达网络化、工程调控自动化、水情整编数字化、决策支持精准化,每年节省人工700余工日、节水800多万立方米;量水测水效率提高50%,测验精度提高3%;配水效率提高11%。”市位山灌区管理服务中心党委委员、副主任杨玉广说,调水配水、水旱防御、运行管理、水费收支、考核评价、档案管理等业务在数字孪生平台上实现了管理更精细、科学、高效,有力促进了减水稳产增效,灌区有效灌溉面积增加10万亩以上。
建成后的姜支渠末级供水示范区,通过射频卡刷卡灌溉可精准计量到农户,地表水和地下水一卡通用,综合管控、联合调度,供水效率提高20%以上,亩均用水量由170立方米降为140立方米,节水成效明显。
配置15辆工程巡查专用车,依托车载感知设备“智能巡渠”,全天候监测灌区骨干渠道沿线,对堤防损坏、道路损毁、倾倒垃圾、戏水游泳等进行监控记录,通过手机终端实时上传问题,形成“水域岸线全监测、巡检轨迹实时查、异常情况随手拍、巡查资料网上管”的管理机制。
设立司法协作模块,建立水政与司法协作机制,针对发现的河湖“四乱”等违法行为,分类同步推送至公安、检察院、法院和河湖长制信息平台,实现了无人值守智获证据、协作流程数字可视、问题处置线上联动、网络确认闭环管理,有力维护“渠畅、水净、岸绿、景美”的幸福河湖。