水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中運(yùn)用探究

肖 曾，雷 鳴

（荊州市水利水電勘測設(shè)計院，湖北 荊州 434020）

0 引言

水利工程作為國家發(fā)展、人民生存的重要民生工程之一，隨著社會不斷進(jìn)步，其逐漸與信息技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)了工作模式、管理效果不斷改善。通過將水利信息技術(shù)與灌區(qū)節(jié)水工作結(jié)合，不僅能夠大幅提升灌區(qū)建設(shè)和管理效率，更能推動傳統(tǒng)工作創(chuàng)新，減少水資源的使用量，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息技術(shù)內(nèi)容

1.1 視頻監(jiān)控

現(xiàn)代視頻監(jiān)控不僅具有傳統(tǒng)的視頻監(jiān)視功能，更具有智能分析、識別和預(yù)警功能。根據(jù)灌區(qū)工程管理可視化、智能化需求，通過對監(jiān)測站點的合理布置，將重要站點、關(guān)鍵渠段、關(guān)鍵部位等處的視頻圖像上傳至信息服務(wù)平臺，為操作人員提供可視化依據(jù)，之后依據(jù)視頻圖像的合理使用和深入分析，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離觀察、判斷，并完成灌區(qū)遠(yuǎn)程指令下達(dá)，降低日常巡查工作強(qiáng)度，并在特殊問題出現(xiàn)后及時精準(zhǔn)處理[1]。

1.2 氣象監(jiān)測

氣象監(jiān)測技術(shù)在灌區(qū)中得到了廣泛應(yīng)用，通過對其的應(yīng)用為灌區(qū)管理工作提供了準(zhǔn)確的氣象信息。例如，工作人員通過采集氣象、雨量、水質(zhì)、墑情等方面數(shù)據(jù)，為灌溉管理人員提供信息依據(jù)，從而在特殊情況出現(xiàn)前及時預(yù)報，在事故出現(xiàn)后及時開展應(yīng)急工作。氣象監(jiān)測如圖1 所示。

圖1 氣象監(jiān)測

2 水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用

2.1 改善信息反饋

灌區(qū)管理人員建立完善程度較高的反饋工作機(jī)制，可將基層地區(qū)中用水單位存在的建議、觀點良好接納，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)之間互通效果的大幅提升，強(qiáng)化其具備的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化特點，使用水單位之間的交流、互動質(zhì)量、次數(shù)大幅提升，并讓工程實際運(yùn)行的質(zhì)量、效率不斷改善。與此同時，系統(tǒng)方案設(shè)計過程中，工作人員還需嚴(yán)格遵守“以人為本”的原則，通過對數(shù)據(jù)信息的采集、分析，制定出科學(xué)、完善的管理機(jī)制。

2.2 精細(xì)澆灌管理

灌區(qū)工作人員在水利信息技術(shù)幫助下，可以實現(xiàn)對灌區(qū)的精細(xì)化管控。

首先，依據(jù)電腦技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的充分利用，完成澆灌位置中農(nóng)作物在水分、溫度、土壤等方面的信息采集。其次，引入現(xiàn)代化設(shè)施，在土地實際水源保存、傳送、調(diào)度情況下，完成灌區(qū)澆灌體系的科學(xué)創(chuàng)建，建立節(jié)約、高效的水資源利用規(guī)劃，精細(xì)澆灌管理如圖2 所示。不僅如此，工作人員還要在土地狀態(tài)、作物用水情況方面完成方案調(diào)整[2]。

圖2 精細(xì)澆灌管理

2.3 信息系統(tǒng)建立

2.3.1 水利信息系統(tǒng)建立

（1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。隨著水利信息技術(shù)的不斷發(fā)展，需要對最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善。工程開展過程中，如果基礎(chǔ)設(shè)施不完善，并且資源使用率較低時，會讓水利信息技術(shù)的發(fā)展成為空談，無法達(dá)到信息化系統(tǒng)的建設(shè)效果。因此實際工作時，管理人員可以通過渠道防滲、建筑配套、高效節(jié)水等項目為建設(shè)工作提供基礎(chǔ)條件[3]。

（2）閘門與泵站控制。水利信息化技術(shù)應(yīng)用過程中，重點之一便是自動化、智能化技術(shù)的科學(xué)利用，通過將其融入工作中，來完成對閘門開度、泵站啟停的精準(zhǔn)控制，實現(xiàn)對水量的精準(zhǔn)控制，創(chuàng)建“無人值班、少人值守”的工作新方式。無人澆灌如圖3 所示。工程實施過程中，技術(shù)人員需安裝液位變送器、閘門遙控終端、閘門開度儀等設(shè)備，來實現(xiàn)水位、流量的科學(xué)分析。與此同時，遙控終端還能依據(jù)水量使用需求對閘門打開程度精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。不僅如此，為保障灌區(qū)中的信息化技術(shù)全面應(yīng)用，還要對內(nèi)部設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行科學(xué)配置。

圖3 無人澆灌

（3）開展高效節(jié)水澆灌工作。近期，隨著高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作的不斷開展，地區(qū)澆灌方式逐漸由原來的地埋式變?yōu)楦咝Ч?jié)水方式，隨著土地平整、滴灌工作的實施，田地溝渠逐漸被管道取代，供水也逐漸使用閥門控制，這為水利信息建設(shè)的發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)。土地管道鋪設(shè)如圖4 所示。在自動化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，工作人員可以對澆灌中的水泵、過濾器械、閥門等設(shè)備實現(xiàn)自動化控制，根據(jù)預(yù)先設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)自動化開關(guān)，設(shè)定澆灌時間，這不僅保障了澆灌用水量，還可保障澆灌的均勻程度，充分提高水資源利用率。通過對信息化系統(tǒng)的應(yīng)用，工作人員只需在控制中心完成閥門管控，便可以避免24h 下地開關(guān)的情況，將勞動人員工作強(qiáng)度大幅降低。通過對水體流量情況的嚴(yán)格監(jiān)測，可以讓系統(tǒng)24h 不間斷地完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計、傳送工作，為費(fèi)用征收提供關(guān)鍵參考依據(jù)。

圖4 土地管道鋪設(shè)

（4）灌區(qū)信息建設(shè)。進(jìn)行水利信息化建設(shè)工作時，需要與灌區(qū)實際特點相結(jié)合，然后進(jìn)行渠道、河道水位測量，以及雨水?dāng)?shù)量觀測、用水戶信息等方面的數(shù)據(jù)采集，為管理人員工作提供依據(jù)。為此，現(xiàn)實澆灌中進(jìn)行水資源的科學(xué)分配工作時，灌區(qū)管理人員要對用水信息充分掌控，并保障其全面性、完整性。該過程中如果只利用人工，不僅無法保證其全面性，還會在采集工作上花費(fèi)大量時間，使得到的內(nèi)容無法在工作中合理使用。不僅如此，提升水利信息化技術(shù)的信息共享程度，能讓重要信息的采集、處理都實現(xiàn)自動化轉(zhuǎn)變，可以直接與工程開展結(jié)合，從而提升用水決策的科學(xué)合理性。

2.3.2 節(jié)水灌溉信息系統(tǒng)建立

節(jié)水灌溉工作信息化系統(tǒng)的創(chuàng)建涉及范圍較為廣泛，主要包含著了動態(tài)管控、調(diào)度配置、數(shù)據(jù)匯總等功能。節(jié)水灌溉信息系統(tǒng)如圖5 所示。想要讓信息化系統(tǒng)展現(xiàn)出自身的實際作用，便要保障系統(tǒng)建立的有效性，實際情況中節(jié)水灌溉水利信息系統(tǒng)主要包含3 個方面。

圖5 節(jié)水灌溉信息系統(tǒng)

（1）水資源調(diào)度系統(tǒng)。灌區(qū)管理人員通過對水資源科學(xué)調(diào)度系統(tǒng)的高效利用，不僅能夠?qū)喔葏^(qū)域的水體開展全方位、多角度的監(jiān)控、管理工作，例如，知曉灌溉位置中農(nóng)作物具備的關(guān)鍵特點、澆灌數(shù)量、使用頻率等；還可在種類多樣的數(shù)據(jù)信息上建立多維數(shù)字模型，接著通過其來對澆灌需求數(shù)量進(jìn)行直接、準(zhǔn)確的評估，提升決策工作合理性。與此同時，灌區(qū)管理人員還可在系統(tǒng)內(nèi)完成對水體流量、流動速度方面的準(zhǔn)確檢測，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)內(nèi)容的全面化運(yùn)算，最后在信息技術(shù)輔助下完成資源調(diào)度系統(tǒng)的改善，防止發(fā)生資源浪費(fèi)的問題[4]。

（2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)、通信網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)人員建立完善的數(shù)據(jù)庫、通信網(wǎng)絡(luò)，可以將灌溉區(qū)域中的信息化系統(tǒng)運(yùn)行效率大幅提升。現(xiàn)實工作開展中，數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)能夠為管理人員獲取更加準(zhǔn)確、完善、實際的內(nèi)容，為之后進(jìn)行的信息研究、傳輸工作開展提供最基礎(chǔ)的保障。與此同時，通過冗余技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息還能在重要時間段完成備份、儲備，以及對關(guān)鍵內(nèi)容的及時更新。由此能夠分析出，完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫能將工作質(zhì)量、效率、準(zhǔn)確程度大大提升。

（3）檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。灌區(qū)管理人員可根據(jù)實際情況發(fā)展趨勢和基本特征，將水體的分布作為關(guān)鍵的檢測對象，之后通過信息采集的標(biāo)準(zhǔn)建立高效、科學(xué)的信息系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)采集能力、效率大幅提升，保障決策支撐的準(zhǔn)確程度。與此同時，管理人員還要對泵站、閘門等相應(yīng)位置進(jìn)行科學(xué)控制，提升灌溉整體自動化控制水平、完成效率，防止由于管理人員的失誤操作而產(chǎn)生安全隱患。并且管理人員還可通過水利澆灌系統(tǒng)生成的圖像、收集到的數(shù)據(jù)信息，來完成實際狀態(tài)的全面掌握。不僅如此，管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)信息分析時，還需對農(nóng)田實際狀況、澆灌氣候方面特點全面了解，然后利用信息技術(shù)將其中重要數(shù)據(jù)上傳。除此之外，檢測系統(tǒng)還可實現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)部各個監(jiān)測點位的動態(tài)化、全程化監(jiān)測，以及對場地中可能發(fā)生的狀態(tài)24h 掌控，以便在第一時間科學(xué)解決、處理問題。

2.4 完善主要功能

目前在節(jié)水灌溉子系統(tǒng)中，存在的功能主要如下：①灌區(qū)管控，通過對渠道、用水等方面信息內(nèi)容的動態(tài)管理，便可明確方案內(nèi)容，之后通過對其的科學(xué)利用，來完成水資源節(jié)約的工作目標(biāo)。②用水量收集、水量運(yùn)算工作。工作人員將水利信息技術(shù)融入灌區(qū)各部門中后，便可以達(dá)到計量到戶、統(tǒng)計到人的效果，對每戶用水的總量進(jìn)行精準(zhǔn)計算，接著在網(wǎng)絡(luò)資源基礎(chǔ)上，吸收最為先進(jìn)的技術(shù)，對每戶用水量進(jìn)行細(xì)致查詢，及時掌控未來的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)對水資源的高效節(jié)省。③灌區(qū)內(nèi)部量測水、動態(tài)配水、費(fèi)用征收的動態(tài)化管控。工作人員通過對電腦、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理使用，可完成對地區(qū)中氣象、土地、作物等方面情況的實時觀測，再結(jié)合灌區(qū)中水體存儲、輸水等方面情況，來實現(xiàn)工作的自動化開展。④澆灌工作進(jìn)行時，信息化系統(tǒng)還可以對過程中產(chǎn)生的改變及時觀察測算，并第一時間進(jìn)行調(diào)整，將內(nèi)部渠系的配水、作物需求條件、土壤水體分布等方面的情況進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃、整改。但野外的澆灌區(qū)域中，水資源會受到天氣產(chǎn)生的影響，對設(shè)備應(yīng)用產(chǎn)生了一定要求，為此，面對驚雷、大雨等狀態(tài)惡劣的天氣時，工作人員需制定適宜的應(yīng)對方案[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，通過將水利信息技術(shù)與節(jié)水澆灌工程結(jié)合，不僅能大幅提升工作效率，還可以實現(xiàn)對其的自動化管控。與此同時，通過對水利信息化技術(shù)作用、技術(shù)內(nèi)容、技術(shù)應(yīng)用的細(xì)致分析，了解到當(dāng)前工作進(jìn)行時，管理者需要逐漸加深對信息化技術(shù)特征的掌控，然后對實際的澆灌工作情況深入掌握，再結(jié)合先進(jìn)措施，建立工作系統(tǒng)，從而在推動地區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對水資源的高效利用。