聊城市引黃灌區信息化建設思路淺析

梁 雪

(聊城市水利勘測設計院，山東 聊城 252000)

灌區信息化是一種全新的管理理念，是一種高效的管理手段。無論是工程建設還是生產管理，決策者要充分利用信息資源，通過整理、分析和量化各種指標作為決策依據，避免“經驗論”和“拍腦袋”決策。通過將歷史信息和動態實時信息作為生產調度和績效考核的標準，結合機構改革實現各部門之間的信息共享，使管理目標更加具體明確，部門之間協調得力，最大程度完善管理體制和提高管理水平。灌區信息化是一個全面的管理系統。這個系統由硬件和軟件構成，硬件是基于計算機、自動控制、信息網絡技術的集信息采集、目標控制和信息傳輸為一體的集成化信息系統；軟件則是能使硬件發揮最大效用的，將信息整理、計算、分析，以實現輔助決策、科學調度的計算機應用軟件系統以及相應的管理制度和管理方式的總稱。

1 聊城灌區目前存在主要問題

1.1 測流設備陳舊，人員勞動強度大

利用流速儀量水準確度高，但費時、費力，在灌區上游斷面較大的測站，完成一次測流需要1～2個小時左右的時間，如在此期間流量出現漲落變化，就會引起較大的誤差。

1.2 自動化程度低，不適應新形勢下的用水管理要求

各灌區自黃河引水采用無壩自流方式，黃河來水出現變化時，灌區渠道流量隨 之波動，為保證渠段流量分配的公平性和水量計算的準確性，就需要 及時掌握流量的變化，由于流速儀量水需要人工參與，無法實現實時 在線自動監測，這種測驗方式已不能滿足灌區現代化發展的需要。

1.3 測驗人員不足，老化嚴重

各縣(市、區)測驗專業人員少，投入不足，聘用臨時測流人員難度大，找不到合適的人員，而且費用高，個別縣市的測驗工作呈現下滑態勢。

1.4 用水糾紛不斷

目前四個灌區水費計收模式全部采用按畝收 費，部分農戶不滿意，希望實現按方收費，多用多交不用不交。

針對目前測水量水工作的現狀和問題，亟需加快各灌區測水量水工作信息化進程。渠道流量自動監測系統的建設，能夠有效解決原有傳統的全斷面測流用時長和勞動強度問題，提高測水量水自動化水平。并對引水流量及水位實現實時快速掌握，為及時調度水量提供準確的信息。還能夠進一步完善灌區測水量水網絡體系，提高測水量水的精確性，從而提高測水量水工作自動化水平，為科學調配水資源提供科技支撐。還有利于減少用水糾紛。

2 引黃灌區農田水利信息化建設的必要性

黨的十九大報告把水利擺在九大基礎設施網絡建設之首，深化了水利工作內涵，指明了水利發展方向。2018 年 2 月 12 日，水利部印發《加快推進新時代水利現代化的 指導意見》(水規計[2018]39 號)，《意見》提出，要全面貫徹落實黨的十九大精神，深入落實“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的新時代水利工作方針。同時，從提升水利管理現代化水平、全方位推進智慧水利建設等八個方面提出了加快推進新時代水利現代化重要舉措。水利部印發《水利部關于印發加快推進智慧水利的指導意見和智慧水利總體方案的通知》(水信息[2019]220 號)，《指導意見》中提出，堅持問題導向，補齊信息化短板，構筑網絡安全防線，支撐行業強監管，加快推進智慧水利，明顯提升水利信息化水平。按照山東省政府印發的《山東省農業水價綜合改革實施方案》的有關要求，需完善量水設施，在全省引黃灌區要完成農業水價改革任務，實現節約用水。在此大背景下，聊城市引黃灌區(位山灌區、彭樓灌區、陶城鋪灌區、郭口灌區)進行量水自動化計量及信息化設施的全面建設，進一步提升聊城市引黃灌區的信息化管理水平。

3 引黃灌區農田水利信息化建設的功能性

3.1 建設原則

1)需求牽引、彰顯特色

系統的設計和建設緊緊圍繞灌區管理的業務需求，以需求為主導，滿足灌區管理業務的實際需要；同時，要彰顯特色，系統的建設 要突出引黃灌區的管理目標和業務特點。

2)實用先進、安全可靠

系統首先要滿足實用性，適合灌區各級管理人員使用，切實提高工作效率和水量分配的科學性。在滿足實用性的基礎上，充分考慮到技術的飛速發展，使系統具有一定的先進性。系統設計和建設一定充分考慮各種邊界條件、各類影響因素，確保采用的各種設備設施能在當地環境下穩定、可靠、安全的運行；建立完善的網絡與信息安全保障體系，確保系統運行有高度的可靠性和安全性。

3)突出重點、逐步推進

緊密圍繞應用需求，以干、支渠水量信息采集和關鍵閘門控制為重點，先建設信息采集、量測水、水量調度、水費計收和灌區管理急迫需要的內容，在管理條件和資金條件成熟后，逐步建設完善的灌區信息化系統。

4)立足已建，充分共享

立足各灌區已建的信息化內容，在已有的基礎上進行建設。依據《水利信息化資源整合共享頂層設計》和《水利應用門戶集成技術規范》等相關規范和標準規劃統一編碼、統一名稱、統一數據 指標、統一存儲類型、統一發布形式、二次開發接口和數據交換系統等支撐保障體系，實現與其他系統集成能力和數據信息橫向縱向的共享能力。

圖1 工程能上圖

3.2 建設目標

3.2.1 實現四能六有，建設數字灌區

1)四能

(1)信息能入云

信息化建設中存在大量的數據，例如水情、視頻和閘控等數據信息，如此繁多的數據信息如何進行存儲和管理是信息化建設中的重點。

依據《灌溉渠道系統量水規范(GBT 21303—2017)》《水利對象分類與編碼總則(SL213—2019)》《水文自動測報系統技術規范(SL61—2015)》《水文監測數據通信規約(SL651—2014)》《水資源監測數據傳輸規約(SZY206—2016)》《水利信息化資源整合共享頂層設計》和《水利應用門戶集成技術規范》等相關規范和標準規劃統一編碼、統一名稱、統一數據指標、統一存儲類型、二次開發接口和數據交換系統，實現與其他系統集成能力和數據信息橫向縱向的共享能力。使已建、在建 和擬建的灌區信息化、農業水價綜合改革、山洪災害防治等項目的監 測站都能進入數據庫。

(2)工程能上圖

利用 3S 技術、高分辨圖像處理、多服務融合等技術，實現灌區工程信息矢量化，抽象出灌區“一張圖”。“一張圖”是包括基礎地形 圖、行政區圖、土地利用現狀圖、水系分布圖、防汛工程分布圖、灌 溉工程分布圖、灌溉面積分布圖、水工情監測分布圖、水資源紅線圖 等多源信息的地圖集合。監測數據、照片等能在圖上顯示。

(3)圖上能管理

實現灌區管理“一張圖”，“一張圖”與灌區水資源及工程管理等業務管理系統疊加，共同構建統一的“地下測、網上控、平臺管”的 灌區綜合監管“一張圖”。

通過灌區“一張圖”建設，形成灌區管理核心數據庫，全面、快速和準確地掌灌區水資源、水利工程、耕地面積、灌溉面積、種植 作物、農戶等各類資源的數量、質量、結構和空間布局，準確記錄各 資源開發利用情況，并監測水情、工情、費情(水費)等的發生情況，做到對資源狀況(家底)“一覽無余”。

在“一張圖”上疊加水位、流量、視頻等監測圖，實現最嚴格水資源管理“三條紅線”的“地下測、網上控、平臺管”，實現灌 溉管理的“引、分、配、量、計”的日常管理，從而達到水資源管理 的“總量控制、定額管理、階梯水價”動態監控目的。

綜合上述功能結合農戶的需水信息，灌溉進度及輔助決策模 型等，加強各種資源的空間統籌，在“一張圖”上實現向“以圖管工 程，以圖澆地，以圖管地，以圖管費和以圖防災”的轉變。以信息化 帶動管理精細化，為灌區管理提供輔助決策支持，實現科學配水、合 理灌溉，精準計量、透明收費，減少人情水和水事糾紛，保障工程安 全，提高預警及減災能力，促進灌區現代化建設。

(4)過程能監督

通過傳感器技術、移動終端、物聯網技術、無線數據傳輸等技術，

通過水位、流量、閘門運行情況的照片、視頻、航拍遙感、日常工程 巡檢媒體等過程信息記錄，實現灌區管理的過程監督。

2)六有

(1)決策有支持

通過水情信息、閘門運行信息等，結合當前的灌溉進度及歷年的渠道引配水情況、閘門調節情況、不同灌溉周期用水情況等數據的綜 合分析，為灌區的全年引配水調度、水閘安全運行和田間灌溉提供及 時有效的信息支撐。

(2)管理有規范

2011 年中央一號文件明確提出，實行最嚴格的水資源管理制度，劃定用水總量、用水效率和水功能區限制納污“三條紅線”。通過在灌 區所有渠首引水口建設水情監測實現對用水總量的計量。通過建設干支渠道流量的監測對配水量進行計量，同時結合引黃灌區特點及管理規范，實現灌區水管理的規范化。

(3)量水有技術

結合灌區在量測水管理工作中的實際情況，以水情信息采集為基

礎，以《灌溉渠道系統量水規范》為理論依據，并結合應用軟件開發 技術、數據庫技術和地理信息技術，針對曲線擬合、資料存檔、數據 關聯等各流程進行優化，實現灌區量水的便捷、精準、科學、高效。

(4)收費有依據

通過水量的實時監測計量，利用智能移動終端、無線網絡和數據

庫等技術，協助灌區工作人員快速、準確的進行水量計算和水費結算，順利完成水費計收工作。促進水量、水價、水費“三公開”，提高水費 收取的透明度。

(5)巡檢有記錄

對灌區工程的基本屬性、地理分布、維護巡檢情況等信息進行管理，根治管理信息零碎不全、存儲格式五花八門、信息資源無法共享 的頑疾，實現工程管理的信息化，最大限度地發揮工程效益，保護水資源，提高工程管理的整體水平。

(6)運行有保障

建立運行維護服務站和落實運維經費，利用運維監管系統，實現對各信息化系統運維管理，發現問題及時維護，保障系統的正常運行，使系統持續發揮作用。

3.2.2 圍繞五位一體，建設現代灌區

用人與自然相和諧的現代化理念指導灌區建設，用先進技術、先 進工藝、先進設備打造灌區工程設施，用現代科技引領灌區發展，用 現代管理制度、良性管理機制優化灌區管理，圍繞“五位一體”建設模式，建成與經濟社會發展相適應的防災抗災有力、灌排設施完備、灌溉用水高效、管理服務先進、生態環境健康的灌區，大幅度提高農業 綜合生產能力與生產效率，為農業現代化提供基礎支撐，滿足水利現 代化與國家現代化進程對灌區發展的要求。

“五位一體”建設模式即“工程節水、技術節水、管理節水”以及“信 息化和生態化”，其中“信息化管理”既是五位一體中重要的一項，同 時也為其它四項提供重要的技術支撐。工程節水需要采取信息化管理手段，直觀、形象、高效地完成各 類水利工程設施的管理工作。技術節水需要采取信息化管理手段，及時掌握精確的作物需水信息。管理節水需要采取信息化管理手段，實現管理工作的便捷、高效、準確及規范性。

生態化及建設經驗的推廣工作，同樣需要采取信息化管理手段，豐富表現形式，擴展宣傳渠道。

4 結語

(1)聊城市引黃灌區工程測水、量水及信息化建設完成后，由各灌區管理單位及水利局作為灌區信息化運行的管理機構，同時建立比較完善的運行管理體制和日常管理制度，保證系統正常運行，迅速、準確、全面、及時地為灌區管理、用水調度、工程管理和行政辦公等提供有力支持。

(2)聊城市引黃灌區測水、量水及信息化建設由信息采集與監測監控系統、通信系統、計算機網絡系統、灌區 管理專業應用軟件系統等系統組成。各信息采集站與監測監控站的運行管理由下屬管理服務站負責，軟件平臺由管理機構負責。各部門應各司其職、互相協調、通力合作、密切配合，共同把灌區管理工作做好。