汾河灌区二坝东干渠全渠道控制方案简述

郭 涛，刘春艳

（太原市水利勘测设计院，山西 太原 030002）

1 概况

汾河灌区是山西最大的自流灌区，位于山西省中部太原盆地，南北长140 km，东西宽约20 km。灌区跨3市、11个县（区），控制面积13.7万hm2。其中耕地约10.46万hm2，设计灌溉面积9.97万hm2。汾河灌区由一坝灌区、二坝灌区、三坝灌区3个灌区组成，其中二坝灌区渠首座落在汾河清徐长头村西约1 km，灌区南至平遥县南良庄，南北长约50 km。灌溉面积5.538万hm2，汾东灌区2.103万hm2，汾西灌区3.48万hm2。

汾河灌区二坝汾东灌区东干渠开展节水改造引入全渠道控制系统，采用先进的节水技术和设备（测控一体闸）在灌区开展节水改造。下面结合工作实践，对东干渠全渠道控制方案作一介绍。

2 全渠道控制系统简介

全渠道控制系统能够使灌溉渠系实现“按需供水”，是最先进的灌溉控制技术之一。由澳大利亚Rubicon公司研制开发，广泛应用于澳大利亚、美国等国。全渠道控制系统能够帮助灌区管理机构实现精确的灌溉系统自动化管理和控制，是根据用水户需求进行供水的下游控制系统。在灌溉季节，可将闸与闸之间的每段渠道视为一个“蓄水池”。当下游用户取水时引起渠道水位的下降，闸门会自动调节开度补充水量，直到水位达到设定值为止。依次往上类推，使渠道上的每扇闸门自动调节。通过计算机和通信网络系统，实行整个灌区或部分灌溉渠系输配水的自动化，实现整个渠系网络的智能化调配水量和全局控制。实践应用表明，全渠道控制系统可以将渠系水利用系数提高15%～20%。由于全渠道控制系统为用水户提供了灵活、可靠、公平的供水服务，因而提高了农田配水的效率，减少了配水过程中的弃水损失，在越来越多的国家中得到广泛应用。

3 全渠道控制系统结构

测控一体闸作为全渠道控制系统核心产品，是根据水力学原理设计而成的，是集测、控于一体的顶面溢流式或底流式闸门。该设备以太阳能为动力，通过集成在内部的无线通信系统和SCADA（数据采集与监视控制系统）网络与控制中心及用水户连接，控制中心和用水户通过配套软件系统进行实时动态联系，为用水户提供及时稳定的供水服务。包括闸门门框、水位传感器、开度传感器、闸门、驱动装置、控制器、太阳能板、通讯系统等，具有稳定闸前水位或流量的作用和启闭灵活等特点，水量监测精度可达到98%以上，在SCADA平台和全渠道控制调度软件的支持下，将传统的灌溉供水逐步提升到按需供水。

4 建设方案

4.1 建设内容

根据调研，如果实现东干渠整条渠道水量测控的自动化，需要在现有的节制闸和分水口处安装测控一体化闸门，闸门之间通过无线通讯和网络，相互联动，自动调节，实现整条渠道的测量和控制的现代化和信息化。根据闸与闸之间的测量数据，发现渠道中渗漏严重的地段和险工险段，针对性地进行衬砌或修复。本方案旨在通过全渠道控制系统建设及闸门的优化调度，快速实现控制系统内水资源的优化配置，为用水户提供更加安全、公平、可靠、灵活的供水服务。

若考虑东干渠所有节制闸和分水口，需安装测控一体闸92扇，其中干渠节制闸14处，东一支和东二支分水闸2处，其他为干渠直开口闸。

4.2 投资规模

根据测算，92扇闸门共需设备投资1 833万元，包括太阳能供电系统、无线通讯设备、上下游水位监测系统、闸门开度监测系统、闸门自动控制系统及现地软件系统等。另外，闸门运行调试费4.6万元。因此闸门设备及安装调试费合计约1 838万元。

通讯网络投资除基本的基站建设外，其他各项设备投资已包含在闸门系统中。考虑到闸门系统和汾河灌区管理局信息中心管理站之间的距离，拟安装2处无线中继站，每处中继站塔高15 m，投资30万元，加上通讯系统设置调试费3.13万元，每处需33万元。

5 预期效果

由于闸门漏水、渠道渗漏和无法控制的弃水造成东干渠至少有30%的灌溉水被浪费。安装全渠道控制系统后，从东干渠渠首开始将采用新的测量与控制设备和管理理念，所有节制闸和配水口安装的测控一体化闸门，能够实现东干渠全渠道的精确计量与配水控制，改善灌溉系统的输配水条件，在规定的时间内自动供水，提高输水效率和计费点水量测量的可靠性。

东干渠安装全渠道控制系统后，干渠上的所有闸门均可实现精确计量；彻底改善现有渠系中底流式闸门的漏水现象；保证东干渠的水位稳定，为东干渠闸门间的渠段提供实时水量平衡数据，识别并量化所发生的渗漏等水量损失。实现计算机网络控制后，用水户能够得到公平、可靠、灵活地供水服务，提高了灌区管理人员的服务水平。显著增强了对环境的控制能力，更好地适应了灌区经济和社会发展，基本达到了水资源高效利用和灌区可持续发展的目标。

6 结语

全渠道控制系统中的测控一体化闸门和闸门间自动联动的特性，能够保证灌区实现准确计量和动态控制。选择一个独立的有一定规模的灌溉系统，建立规模化示范区，对现有明渠灌溉系统进行改造，在所有节制闸和分水口处安装测控一体化闸门，利用闸门间的自动调节和联动，可实现对用水户的“按需供水”。通过1年多的运行和监测，积累了一套完整的资料和数据，为该系统的进一步应用推广创造了条件。