寶雞峽灌區水量調度仿真系統設計分析

摘要：水量調度仿真是灌區信息化、科學化建設的重要內容和載體。文章結合寶雞峽灌區實際，對灌區水量調度仿真系統設計目標、結構、功能、應用等做了全面分析，提出了加強系統管理運用的具體建議。

關鍵詞：灌區水量調度；仿真系統設計；結構功能；灌溉系統

中圖分類號：TV213 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0024-02

1 灌區概況

寶雞峽灌區是陜西省第一大灌區，水源以引用渭河徑流為主，輔之以地下水。灌溉著關中西部寶雞、咸陽、楊凌、西安4市14個縣（區、市）的296萬畝農田。灌區分塬上、塬下兩大灌溉系統。塬下灌區由原渭惠渠擴建而成，渠首在眉縣魏家堡，設計引水流量45m3/s，總干渠和南北兩條干渠總長197km，灌溉面積7.2萬公頃。塬下灌區從寶雞市林家村引渭河水，設計引水流量50m3/s，灌溉面積12.8公頃。灌區現有總干、干渠6條，支（分支）渠76條，干支退水渠22條，排水工程7處，水庫6座，總庫容3.3億m3，抽水站17座，發電站6座，裝機容量3.39萬kW。灌區以占全省1/18的耕地面積生產出占全省1/7的糧食和1/4的商品糧，為保障全省糧食安全、推動經濟社會發展做出了重要貢獻。

2 系統目標設計

水量調度作為系統工程，涉及自然、經濟、工程等方面大量確定和不確定即時信息的采集、存儲、管理和使用。寶雞峽引渭灌區供、用、排水設施并存，加之天氣晴陰雨變化，情況比較復雜，因而對水量調度仿真管理精度要求更高。水量調度仿真設計目標是采用現代高新科技，通過系統仿真方法建立水流仿真模型，使管理方及時、準確計算各區域用戶引水實情，科學合理調度水量，實現用水高效優化管理。用戶也可參照調度結果或根據需要，改變模型參數和約束條件，形成多個調控方案，擇優選用，力求用水及時高效，實現雙贏。

3 系統結構設計

仿真系統采用基于C/S+B/S體系結構（見圖1）。系統管理模塊包括系統管理、用戶管理、屬性字典管理、權限管理等。

設計模型庫儲存有降雨預測模型、灌溉滲漏計算模型、作物耗水模型、灌溉制度擬定模型、渠系配水模型等。

數據庫是按照數據結構組織、存儲和管理數據的倉庫。在灌區仿真系統設計中考慮到兼容性和處理數據的能力等方面，繼續選用Microsoft SQL server。

4 系統主要功能設計

4.1 基礎GIS數據管理與水量調度

通過灌區空間數據采集和入庫，圖形與屬性數據的瀏覽、編輯和關聯，可以打開不同的地圖窗口和屬性數據窗口，進行對象操作和字段運算與統計。有權限的管理站人可在任何一臺裝有本系統的客戶機上將客戶端的基本數據和實時信息（如土壤墑情、氣象數據、作物種植、渠系用水信息等）通過網絡傳輸到服務器上。此時服務器客端系統將結合作物需水量、灌溉預報、優化配水模型計算出灌區干支斗渠的供水量，并可視化于灌區地圖。管理局人員通過服務器，可對全灌區的數據進行查詢、管理、決策，指導客戶端用戶高效進行水量

調配。

4.2 閘門控制場景交互仿真

利用灌區地圖編輯和顯示，對灌區空間信息進行編輯和修改，并在圖層中得到即時反映。在二維電子地圖上選準某閘門后，設置閘門開啟參數，發送給三聯系統，三維場景將動態演示閘門開啟過程，屏幕實時顯示閘門監控數據（閘門開度、閘上水位、閘下水位），當閘門某監控數據發生報警時，將向二維系統發送指令，指示做出對應操作。

4.3 洪水淹沒交互分析與顯示

空間分析具有距離、面積、角度的量算功能以及地理編碼和數據疊加分析功能。在三維場景中基于三維地形對洪水淹沒面積的計算，并將淹沒區域、面積發送給二維系統，不僅在二維地圖上可顯示涉水淹沒區域、面積，而且能將淹沒區域與相關電子地圖疊加分析，計算出不同土地耕地類型被洪水淹沒的情況，并估算出洪災損失大小。

4.4 渠系水量仿真系統應用

水量仿真系統，即是對灌區水量數據的獲取、管理、處理、分析、顯示和應用。主要功能是：查看各重點引水口、退水口的水流過程；顯示查看干渠各重點測站處來水過程；演算上游來水在渠道中傳播和到達下游測站處的水量過程；顯示查看水流由上游測站到達下游測站處的結果，顯示在匯流處測站的水流過程。

4.5 交互式查詢

主要基于屬性數據庫和空間數據庫，通過灌區地圖進行基礎數據、實時數據的查詢，通過水庫、抽水站、測流點信息集成顯示，將灌區水庫等運行信息通過仿真系統在灌區地圖顯示，提供交互式查詢和歷史報表信息。

5 建議

水量調度仿真系統是灌區在改革發展中遇到的新事物，對全面提升灌溉管理水平具有重要意義。為此，建議管理單位：

5.1 及早著手開展培訓，建立專業化隊伍

水量調度仿真系統的建設和運用是一項科技含量高、技術性特強的工作。管理局目前在系統設施招標建設中，應及早著手考慮專業隊伍建設問題，對相關部門職工分期分批進行專業理論技術培訓，切實提高職工對系統的操作使用管護技能。

5.2 加強維護保養，精細管護設備

對水量調度仿真系統內在安全運行狀況，應定期組織全面檢查，發現問題及時安排人員處理解決；對系統外在觀測、信息采集傳輸設備應加強平時檢查保護，一旦出現水毀或人為損壞，必須及時組織修復加固，確保系統設備完整、功能健全，使其在系統運行中充分發揮“千里眼”和“順風耳”的作用。

5.3 強化職責落實，提高使用效能

灌區水量調度仿真系統運用涉及范圍廣，內外設施并存，形式多樣，管理局應按照系統化控制要求，逐級逐崗位制定工作人員職責，建立健全日常系統管理、維護、運行辦法和規章制度，督促全員按規范要領操作，用好技術軟件，全面提升系統運用水平。同時要妥善處理人、物、技三方面的關系，堅持以人為本抓管理，以設備、技術管理為支撐，實現三方有機結合，高效運作，不斷提高灌區灌溉管理科技化、現代化水平。

6 結語

寶雞峽灌區水量調度仿真系統設計，在GIS技術上建立了包含水文、氣象、地形地貌、土壤植被、環境生態等資料的空間地理信息庫，在GIS平臺和遙感數據處理基礎上，通過建設水文預報模型庫、水庫調度和水資源系統管理等仿真模型庫，實現模擬、預報、調度、決策等灌區系統仿真功能，其實施應用必然大幅度提高灌區水資源可持續利用分析管理水平和實際效果。

作者簡介：杜靜（1982-），女，陜西楊凌人，陜西省寶雞峽管理局助理工程師，研究方向：水利工程管理。

（責任編輯：周加轉）