濱州市小開河引黃灌區信息化建設與應用

商太業

（濱州市水利勘測設計研究院，山東 濱州 256600）

小開河引黃灌區位于山東省北部，黃河下游左岸，縱貫山東省濱州市中部，是山東省大型引黃灌區之一。灌區范圍南起黃河，北至無棣縣德惠新河，東以秦口河、西沙河為界緊鄰韓墩灌區，西與簸箕李、白龍灣、大崔灌區接壤。灌區范圍包括濱州市的濱城區、惠民縣、陽信縣、沾化縣、無棣縣5個縣（區），共有18個鄉鎮，667個自然村，總人口43.87萬人，設計灌溉面積7萬hm2。灌區自1993年開工建設，于1998年建成運行，已建成引黃閘1座，輸沙渠51.3 km，沉沙池 4.16 km，輸水渠33.8 km，以及31條支渠，渠系配套建筑物147座和部分田間配套工程。

1 灌區信息化建設的必要性

小開河引黃灌區自1998年通水以來，測水量水主要采用傳統流速儀，通過4個測流橋或其它建筑物測流，由各管理所承擔任務。一般引水期間每天測流2次，測流誤差大、職工勞動強度大。為提高灌區現代化管理水平，2003年進行了自動化測水系統建設，目前已完成中控室、渠首站、里則站、孫集站、大寨河站、清波河站等1個中心站及5個站點的建設，采用超聲波多普勒測流設備H-ADCP，對干渠流量、水位進行實時在線監測和采集，無線傳輸至管理局的中控室，實時顯示流速、水位等數據，計算流量。但由于自動化測流設備受含沙量的影響較大以及率定等問題，目前自動化測流還處于試驗階段。灌區水位流量觀測仍沿用電動手動測流與人工觀測相結合，管理局不能及時收集各測水點的實時數據，水量調配不夠及時準確，造成水量損失較大，水資源浪費現象嚴重。

隨著大型灌區續建配套與節水改造工程的實施以及國家對大型灌區投資力度的加大，建立新型良性運行及現代化管理灌區的需要，提高灌區用水管理水平，科學調配水量，提高水的利用率，節水減淤，盡早全面實施灌區信息化建設，必將有力推動灌區向節水型、效益型、持續性發展，大大提升灌區經營管理的效率和效能。因此，根據灌區的實際情況，設計并實施小開河引黃灌區的信息化建設系統是十分必要的。

2 系統建設

灌區信息化建設應按照測水自動化、傳輸無線化、監控現代化、閘門遠控化、操作界面化、信息共享化的原則，逐步建立自動化控制及信息化管理系統。逐步建立一個以信息采集系統為基礎、以計算機網絡為手段，以決策支持系統為核心的現代化灌區管理系統，以最終實現灌區灌溉管理、工程管理、決策管理的信息化、現代化。

2.1 建設目標

1）建立灌區信息采集系統。對干渠渠道引水流量、水位、水情實現自動化監測，逐步實現對各支渠的自動化監測。

2）建立灌區通信網絡系統。通過建設聯系主站及各子站之間的數據傳輸系統及網絡連接，方便數據和圖像的傳輸，并可實現辦公自動化，提高辦公效率和管理水平。

3）建立灌區綜合數據庫系統。逐步建立包括實時水情、歷史水情、灌區基本信息、渠系、灌溉制度、需配水方案、圖像等的綜合數據庫系統，為灌區信息管理、用水決策和辦公自動化系統提供數據支持。

4）建立閘門自動控制系統。逐步實現在干渠節制閘和支渠進水閘的遠程自動控制，以實現閘門快速、及時、準確地啟閉，提高系統運行的可靠程度，并進行流量監測，實現科學管理。

5）建立辦公自動化系統。

2.2 工程建設內容

小開河灌區信息化建設主要包括以下幾個方面：纜道測流系統、水位自動監測系統、視頻監控系統、視頻會議系統、網絡系統、閘門遠控系統、信息共享和辦公自動化系統等。

1）纜道測流和水位自動監測系統。在里則、孫集、205管理所及白楊河、清波河等5個重要測點建設纜道測流系統，計劃采用EKL-3型全自動水文纜道測流裝置，由水文絞車交流變頻無級調速控制、纜道測距定位儀、無線測流和計算機系統等部分組成,可通過計算機對纜道進行全自動、半自動、手動測流控制，生成斷面流量報表和斷面流速分布圖，實時傳輸。

實現閘前、渠首、里則、孫集、205管理所及楊河、清波河等7個重要測點的水位定時自動監測，利用超聲波水位計對水位實施24小時在線監測，并通過網絡實時將數據傳輸至小開河灌區管理局。

2）視頻監控及視頻會議系統。建設渡槽、閘門等共45個重要設施的遠程視頻監視系統。實現管理所、管理局對遠程視頻的監控，并實現各站點自動報警、語音廣播等功能。系統主要由前端視頻監控系統、傳輸系統、監控中心組成。

在監控中心及分站點根據情況,配備16路硬盤錄像機,在水利中心配置電視墻,四臺存儲管理硬盤錄像機以及矩陣和操作鍵盤。

建設遠程視頻會議系統，實現管理處機關和5個基層單位之間的遠程視頻會議系統。

3）網絡系統。網絡系統是小開河灌區信息化建設的基礎。小開河灌區45個監控點、5個纜道測流點和7個水位監測點分布在相距55 km的干渠上，站點比較分散。計劃沿渠道鋪設55 km單模16芯光纜，各站點安裝光端機將視頻信號和測流、水位、水情等參數傳輸至5個管理所，以實時監控。5個管理所通過寬帶網絡將信息傳輸到管理局。

4）閘門遠控系統。建設 10個重要設施的閘門遠程自動控制，將閘門狀態隨時傳輸至管理局，并形成數據庫文件。

5）信息共享和辦公自動化系統。建立灌區信息管理、用水決策、辦公自動化系統和工程管理、運行資料的電子歸檔和查詢系統。能夠實時查看工程運行情況、引水情況，為工程管理和運行提供信息化保障；建立內網辦公系統，逐步實現信息和文件的無紙化傳達。

3 系統應用效果

1）大大提高灌區的現代化管理水平。灌區信息化建設工程實施后，能有效解決目前灌區渠系長、點多、面廣、自動化監測設施不齊全的問題，實現全渠道水情自動測報，灌區需水、用水、水量計算和水量調配自動監測，使管理工作有質的飛躍，提高工作效率，減少人力、物力投入，大大提高控制水平和現代化管理水平。

2）實現科學調配，節約用水。實施灌區信息化建設工程，是灌區實現動態計劃用水，科學調配，提高經濟效益的重要途徑。及時掌握各縣區用水情況，根據來水量與用水戶需水情況，編制科學的供配水計劃，大大提高對水資源的宏觀調控能力。系統的實施可將干渠水的有效利用系數提高5至10個百分點，年節水達3000萬m3，對節約用水，有效控水，科學管水都有極其重要的意義。在水資源日趨緊張的情況下，為灌區水資源平衡、合理調度提供科學的依據和保障，可實現水資源優化配置，提高水資源利用率。支渠口水位流量數據的監測，還為灌區下一步實行量水到支、按方收費打下基礎。

3）為水費收繳提供了技術保障。灌區信息化建設工程實施后，使水量計算更加準確，解決了因人工觀測造成的實際水量與計算水量之間的誤差，為水費收繳提供可靠的依據和保障，避免了因人工測流、水量計算帶來的不必要的爭議。

4）優化水沙調度方案，減少干渠泥沙淤積。灌區在引進黃河水的同時，也引進了大量泥沙，造成輸水干渠泥沙淤積嚴重，影響灌區效益的正常發揮。灌區信息化工程實施后，可對渠道運行狀況實時監測，采集測站數據，進行趨勢分析，管理軟件可進行優化配水，提供最佳的水沙調配方案，實現遠距離輸沙，減少干渠泥沙淤積，節約灌區清淤費用，為灌區帶來巨大的經濟和社會效益。

4 幾點建議

1）信息化建設要因地制宜，不能相互照搬，更不是移植。要緊緊圍繞灌溉管理的大目標，確定實施方案，循序漸進，不要貪大求洋，要講投資效益。

2）信息系統要與灌溉試驗相結合。根據墑情、作物種植、降雨及蒸發、滲漏等情況，預測區域范圍內各級渠道作物的最佳需水量，進而與市場調節下的實際用水需求作對比，評價灌區的灌溉水平。

3）加快信息化人才培養的力度。灌區目前現有的技術人員，遠遠滿足不了信息化建設的發展要求，要努力營造吸引人才的環境，加快信息化人才培養的力度。

[1]于洪廣，商太業，紀磊，等.濱州市小開河引黃灌區續建配套與節水改造工程（第三期）可行性研究報告[R].山東省濱州市水利勘測設計研究院，2006.12.

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[3]紀曉華，湯方平.灌區灌溉自動化監控系統的設計與研究[J].灌溉排水，2002(04).

[4]喬鐵柱.虛擬儀器技術在灌區水情測控中的應用[J].科技情報開發與經濟，2005(09).