金溝河流域信息技術的應用與實踐

白西輝 鄧平華

（新疆水利廳金溝河流域管理處，新疆 沙灣縣 832100）

金溝河流域位于新疆塔城地區沙灣縣境內，東以瑪納斯河為臨，西與巴音溝河相伴。金溝河灌區水源主要為金溝河河水，年徑流量3.15億m3，灌區多年平均引水量1.9億m3左右。多年平均蒸發量 2046mm，為降水量的 11倍，屬于冰雪融水補給為主、降雨補給為輔的混合型流域，受氣溫和降水的影響。大河來水年際變化平緩，年內分配極不均勻。

灌區包括沙灣縣的金溝河鎮、大泉鄉、沙灣縣城鎮、元興宮、良種場等五個鄉（鎮、場），兵團農八師142團31連、143團一營、二營，144團及兵團工一師紅旗農場。灌區人口為 15.235萬人，耕地面積51.43萬畝，灌溉面積48.77萬畝，是新疆主要糧棉基地之一。灌區用水由新疆水利廳金溝河流域管理處統一調配。

1 信息化建設情況

自 2005年金溝河開始信息化建設以來，流域管理能力逐年提高。信息化建設為金溝河流域管理處可持續發展奠定了堅實基礎，信息管理已成為流域管理越來越重要的措施。

1.1 辦公自動化系統

2003年，完成了金管處辦公樓的局域網建設；建成了1套LED展屏及大屏幕演示系統；完成了辦公自動化系統的建設；中心局域網，共布設語音、數據信息點94個。

辦公自動化系統是信息化建設的組成部分。目前，金溝河流域管理處已建有對等式局域網，各科室的計算機通過局域網實現了數據資源共享，達到了辦公自動化，并開通訪問Internet。

該系統擁有文件共享、應用軟件及打印資源共享,生產調度、網絡辦公（包括行政事務、日常辦公、檔案人事管理、水情綜合信息管理等）各種功能，它的建成消除了單位內部階段性重復建設，為工作人員拓寬視野，加強與外界的溝通和聯系提供了一個廣闊的平臺。

目前金溝河灌區信息網站建設技術工作已經完成。網站開通后，可以提高金管處對內對外的宣傳窗口，同時為資源共享提供了支撐。

1.2 光纖傳輸系統

進行了通信系統的更新改造，共計鋪設通信光纜41km，完成一處局端及十五處遠端設備的安裝，更換了已運行近10年的無線轉有線電話交換系統，各閘點全部實現程控交換接入，通信條件得到較大改觀，并為后續即將開展的閘門監控及視頻監控提供了可靠的信息傳輸通道。

1.3 水雨情測報系統

建立水情測報系統（見圖1），是為了能有效地掌握流域內的水情、雨情變化；及時了解和掌握灌區內骨干工程的運行情況和灌溉情況；合理調配和使用水資源，提高防洪、抗旱的快速反應能力；充分發揮水利工程的興利除害作用。

目前已建成了1處調度中心，14個分中心，共計29個水位監測點和3個雨量站；完成對金溝河渠首站及總干渠 3#閘、5#閘、11#閘等重要的節制分水閘閘門啟閉情況的實時視頻監視，及其閘室前后工程運行情況的視頻監視。

1.3.1 調度中心、分中心設置與功能

新疆金溝河灌區信息化系統，主要負責新疆金溝河灌區輸、配、蓄水工程水雨情及供水數據采集與整理。基于現代通信技術和計算機網絡技術，是一個數據采集準確，系統反應迅速，決策科學的水雨情自動測報系統。

它的建立，使金溝河灌區的防汛抗旱和供水調度工作走上高效實用的水利信息化大道。

中心站可以對全流域的水雨情進行實時監控、分析和儲存。分中心可以對各轄區的水雨情進行觀測、儲存。實現了全流域統一指揮管理和現場管理的有機結合，為整個流域提供了安全保障。

1.3.2 水位監測的方式

（1）超聲波水位計。

將換能器固定在空氣中某一高處，向水面發射超聲波應用聲波反射的原理來測量水位。其優點是不受水草、泥沙等影響，缺點是要對氣溫影響進行校正、造價高。主要應用于波幅較大主干渠監測斷面，效果十分顯著，解決了之前人工觀測隨機性較大的問題。

（2）浮子式水位傳感器。

利用浮子跟蹤水位升降，以機械方式直接傳動記錄。用浮子式水位計需有測井設備，適合岸坡穩定、河床沖淤不大的低含沙河段，造價相對超聲波水位計便宜得多。從目前來看，浮子式水位計是產品成熟，性能最穩定的一種水位計。主要應用于每個配水斷面，比以前的人工摘錄更省時、省力，而且更科學，得到了用水戶的高度認可。

1.3.3 遙測雨量站

利用太陽能發電，把野外的降雨情況自動記錄，并轉化為數字信號，通過無線傳輸到中心。無需人員守候，操作方便、準確無誤、安全快捷。目前已建了兩個雨量站，分別位于上游兩個主要匯流區鹿角灣和博爾通古，為整個流域的防洪決策提供了科學依據。

圖1 水情測報系統示意圖

1.3.4 視頻監測站

完成對金溝河渠首站及總干渠3#閘、5#閘、11#閘等重要的節制分水閘閘門啟閉情況的實時視頻監視，及其閘室前后工程運行情況的視頻監視。所有監控攝像點都采用高清晰彩色黑白互轉式攝像機，保證系統在白天和夜晚都能進行監視。以保證工程的安全高效運行、減輕值班人員的工作強度。

1.3.5 防雷電設施建設

金溝河灌區 1998年開始進行水情自動測報模式的摸索,10多年間系統曾多次遭受雷擊(一次直擊雷),直接經濟損失 5萬余元,對正常的供水管理工作產生了較為嚴重的影響。

在做好各分中心防雷電設施的同時，2010年在金溝河渠首樞紐建設三座防雷塔及相關防雷設施，有效解決了渠首站雷電擊壞設備的問題，同時也保障了操作人員的安全。

2 金溝河灌區信息化建設實施后所獲成效

信息化在保障工程安全，確保灌區用水，做好防汛與抗旱，維護一方平安等方面都發揮了重要作用；有效地改善了金溝河流域的運行狀況；提高了工作人員的積極性和工作效率；使流域管理上了一個臺階，并取得了顯著效益。

2.1 雨量站的建立

雨量站的建立增強了流域的預測預判能力，為防洪決策提供依據。

調度中心可以及時、全面地了解整個渠系的運行狀況，并據此做出科學決策，實現對水量的合理調度。通過及時采集的水雨情信息，可初步判斷來水情況，提高了全流域防洪預警能力。

如雨量站建成后，調度中心通過分析上游四個主要集雨區（八家戶、鹿角灣、博爾通古、渠首站）各個雨量站傳輸的數據，掌握上游降雨情況，估計匯流大小，增強了預測預判能力，即可采取與之相應的防洪措施。

這樣不僅避免了洪水無法預測的緊張局面，而且可以促進各水利工程有效運行并減少風險，維護了流域正常引用水秩序。

雨量站的建立，為流域防汛抗旱、科學管理提供強有力的數字依據，并填補了金溝河流域上游山區雨量數據采集的空白，為金溝河流域今后實施資源水利建設、水土保持建設等奠定了堅實基礎。

2.2 保障了工程運行安全，提高了流域服務質量

金溝河的特點是泥沙含量大，斷面流速快。由于上游沒有調蓄性水利樞紐工程，水量全天變化幅度大，給水量調配帶來了困難。受地形影響，金溝河的部分支渠存在沖淤變化現象，個別較大支渠（143團豐產渠）還會出現偏流現象。

信息平臺建立后，閘點值班人員可通過水情軟件設定水位越限報警（聲音、提示框），依據報警提示，及時調整引（配）水流量，將事故消滅于萌芽之內，不僅大大降低了因引（配）水發生工程性事故的機率，而且保證引配水工作的正常進行，提高灌溉保證率，提高了流域服務質量。

在解決排沙與引水這一矛盾的時候，信息平臺無疑起了關鍵作用，渠首工作人員通過電腦模擬，何時排沙，排沙水量，排沙時間等都可做出決策，從而保證了操作的科學性、合理性，以最大限度地滿足灌區用水。

2.3 農民增產增收，使灌區更加和諧穩定

信息化的建設，提高了引水效率，積極影響著農民的生產熱情，其生產效率也就提高，從而增產增收，灌區也就更加和諧、穩定。表1是部分灌區近年來收入情況，可以明顯看出其逐年增長趨勢。

表1 部分灌區近年來收入情況

2.4 減輕了勞動強度，提高了工作效率

金溝河的大部分分水渠測配水斷面離閘點較遠。信息平臺建立后，閘點值班人員通過設在分中心的計算機，可及時查詢斷面水情，計算各斷面日平均流量，自動生成流量測驗計算成果表，自動生成各種所需的統計分析報表。消除了人工出錯因素，徹底改變了之前人工定時觀測，手工摘錄，甚至斷面多的閘點很難按時完成任務的局面。

因此信息化建設的實施，有效地降低了職工的工作強度，提高了工作效率，真正體現了以人為本的管理模式。

如1#閘調閘由原來人工觀測時的15～20min，縮短至現在的 3min，測報精度約提高 1%～2%。因提高水的利用率，年節水約150萬m3。一個自動測報點可減少觀測人員1名，折合年節省開支1萬余元。自動測報顯示出巨大的優越性。

3 運行管理中存在的問題

(1)信息化工程的建設應用科技含量較高，在灌區的應用無統一模式借鑒，需根據自身特點進行探索，工作難度較大。

(2)電子信息產品更新發展較快，應加大對灌區信息化工程建設的投資力度，使分期實施計劃如期進行，防止重復投資，充分發揮前期工程的效益。

(3)在灌區信息化工程建設上，上級業務主管部門應進一步加強對灌區信息化建設的技術指導與培訓，以取得預期效果。

(4)應用人員的計算機及網絡應用的整體水平不高，距充分發揮現代化管理技術的作用，尚有一定的距離，還需加強學習。

4 結 語

金溝河灌區作為全國信息化建設試點單位，信息化工程建設根據規劃和實施方案內容，堅持“總體規劃，分步實施，先重點后一般，先干渠后斗支渠”的原則，分階段有序進行。

通過對金溝河灌區信息化工程的建設，極大的提高了金溝河灌區的管理水平，為灌區信息化后續建設項目的順利實施打下了良好的基礎。