信息化技术在北赵引黄灌区中的应用

卫 伟

（山西省运城市北赵引黄工程建设管理局 山西万荣 044200）

1 北赵引黄灌区概况

北赵引黄灌区位于山西省运城市西北部的万荣县、临猗县境内，主要任务是解决两县峨嵋台地上旱地灌溉问题，总灌溉面积3.4万hm2。灌区南与临猗县回龙和夹马口北扩两灌区相接，北与万荣县西范灌区相邻，西至黄（汾）河阶地，东达孤山西侧，东北部则绕过孤山、至其东部的运万路。灌溉区域涉及11个乡镇、121个行政村，总受益人口近30万人。

灌区工程包括三级五站和干、支骨干输水渠道。一级站位于万荣县宝井乡庙前村西，现通过靠黄河岸边浮船直接从黄河取水，设计流量15.02 m3/s；三级五站共安装机组24台，总装机容量为73 515 kW；整个灌区地域广阔，各种水利渠道众多，干渠总长93.5 km，其中总干渠7 km，北干渠16.11 km，中干渠31.712 km，南干渠28.745 km，分干3条，长12.34 km。支渠47条，长168.53 km，其中万亩支渠19条，长105.3 km。

截至2017年，灌区覆盖灌溉面积已达到3.3万hm2，其中灌溉苹果作物2.15万hm2，占全市苹果种植面积的15%，受益人口达到14.6万人，年增产值17.32亿元。灌区良好的人工生态环境有利于减轻风沙威胁、净化该区空气、抑制水土流失，具有一定的效果。

2 信息化建设的必要性

2.1 实现新的治水思路的要求

信息化技术发展是水利现代化及灌区现代化发展的必经道路。但在现阶段，灌区发展尚未成熟，还存在着一些缺陷亟待解决。解决发展中存在的问题需突破传统灌区管理枷锁，借助当今科技技术，逐步建立并完善灌区信息化建设体系，推进灌区的现代化发展。灌区信息化发展可提高灌区服务质量，是工作成本降低的有效方式，亦是实现灌区科学化管理的重要保障，是现阶段灌区建设及发展的必经路程。

2.2 提高灌区安全运行的有力措施

北赵引黄灌区傍山渠道较多，集雨面积较大，易形成坡面径流造成山体滑坡，对建筑物渠道安全产生较大威胁。根据实际情况制订针对性防汛预案，并通过信息化建设，对灌区危险区域进行实时监控，最大程度上确保渠道工程安全运行及当地群众生命财产安全。

2.3 提高水利用效率的重要途径

北赵灌区之前的运行管理及数据收集主要以人工为主，存在相对滞后的问题，而且管理局不能及时有效地接收到灌区的运行情况，无法量化灌区管理目标。而通过灌区信息化建设可以较好地解决该问题，大幅度提高管理水平，使工程运行管理更有针对性，对三级提灌减少损耗、提高水利用效率起到积极有效的作用，使得工程效益最大化。此外，可为用水户适时、适量、安全供水，有效提升了灌区的服务质量，还增加了水费计收的透明度，不但灌区农户满意，提高了水费收取率，还大大降低了灌区管理费用。

2.4 合理分配水资源的重要途径

灌区传统配水方案缺乏机动性，无法实现实时适量调配水资源，每到夏季灌区需水量供不应求时，经常出现上游“漫灌”，中游“喷灌”，下游“滴灌”的用水状态，水资源分配极不均衡，不但直接影响灌区的整体效益，而且还给当地百姓生活带来了不稳定的因素。信息化建设的最大优势即可大幅度提高信息传递的时效性及精确性，及时高效地整理依靠人工难以完成的海量信息，运行管理人员可及时、准确地掌握整个灌区的水资源分布与运行数据，并根据数据制定科学合理的灌溉分配方案，为灌区精准调度、迅速反应、高效决策提供现代化手段。

2.5 促进灌区管理现代化的根本手段

传统农村水利建设主要依靠组织群众，管理主要靠以往处理经验决策，并无科学可信的相关数据，且时效性较差，管理缺乏系统性。灌区信息化建设可大力提高行业管理数据的全面性、准确性以及历史查阅性，填补管理区域中的信息空白，为灌区高效管理和决策提供实时精准数据源，促进灌区管理现代化发展。

3 信息化技术在灌区中的应用

3.1 灌溉通讯骨干网

因为北赵灌区地理跨度较大，东西跨度超过40km，南北跨度超过18 km，南北中三干渠总长近150 km，跨度范围比较大，所以选用自建通讯骨干环网，一次投入，永久受益，易拓展性强，维修方便，而且通信基本不受天气影响。通讯骨干线路主要是用来传输视频信号、流量数据、语音电话等实时数据，便于综合管理，提高工作效益；也可连接水利专线，上级主管单位可实时进行调阅查看，实现“一网控”。

3.2 电话语音调度系统

信息化技术将所有的语音系统集中接入到统一的平台进行集中管理和统一调度，各运行单位间通话状态在语音调度机上一目了然。同时在发生紧急情况时能形成及时互通，实现及时召开临时讨论、临时小组会议。

3.3 调度指挥数字视频监控系统

北赵引黄灌区信息化应用以骨干网为基础，在灌区高危地点安装了高清监控摄像头一百余个。满足灌区运行人员随时观察水流变化，并对一些重要的区域实施统一的监控管理，尤其是一些高危域地段，如209国道以东的无人区倒虹（见图1）以及一些常年处于无人值守状态的偏远渠道设施（见图2）。也可防止人为破坏渠道或是偷水的行为。

图1 杨庄倒虹

图2 焦家营渡槽

3.4 信息中心大屏幕显示系统

北赵引黄信息中心大屏显示系统是由18套67英寸DLP屏幕组成，是整个灌溉信息化的显示窗口，可以将所有的视频监控图像实时显示，并可监控各个生产环节的情况及各子系统的各种视频文件、文本文件、自动化控制的动态显示。

3.5 灌溉信息控制系统

图3 灌溉信息控制系统控制界面

信息中心的灌溉信息控制系统实现了北赵引黄灌区整体的灌溉用水的数据采集、处理、存储（图3）。灌溉信息控制系统主要功能为：泵站监测、配水流程、数据管理三大功能。通过点击控制栏中的“泵站监测”按钮，可以随时监测三级五站的运行参数，包括电机的电流、功率、电压，水泵前后轴承的温度，全面掌握泵站的运行状况。通过点击控制栏中的“配水流程”按钮，可以通过模拟渠道的配水流程图直观地了解到每条干渠的总提水量以及相应支渠的流量，实时更新的水量数据为调度人员科学调配用水需求提供了切实可靠依据。通过点击“实时数据”、“数据查询”、“数据统计”、“数据管理”可以根据不同需求对灌区的运行数据进行针对性的查询，极大的提高了工作效率和数据准确性，为灌区水费收缴、部门绩效考评提供了科学依据。

3.6 自动化控制软件系统

灌区所有采集终端采集的数据通过骨干网传输至信息中心，以自动化控制软件为平台，针对泵船数据采集、泵站数据采集、各渠道流量数据采集的实时状态，绘制成动态界面，便于全面了解灌区灌溉、运行情况；同时，以各服务站或各泵站为终端，并按照服务站或泵站的管辖范围进行用户权限设置，实现服务站或泵站进行区域范围内的信息化管理，方便各部门针对内部运行情况进行及时沟通。管理局信息中心设置为最高级别，方便局领导查阅、决策。

控制软件平台含有汇总数据统计报表的功能，可实现各泵船和各泵站使用电量报表；各泵站电压、电流、功率等报表；各干渠、支渠、斗渠流量报表的自动生成，避免人工填写可能出现的错误。软件还可根据历史存储数据实现查询功能，方便对各浇灌期生产运行状态的查询。

4 结束语

北赵引黄灌区信息化建设一次性投资额度较大，野外敷设受地理条件限制，存在征地和农户干扰纠纷；日常维护任务繁重；严重缺乏既懂水利又懂信息化，从事灌区信息化管理的复合型人才。

下一步需加大投入，完善建设内容，不断开发建设符合北赵灌区业务流程的信息化内容，提高实用性，规范相关数据标准，实现北赵灌区信息化全覆盖，逐步构建具有新时代特色的科学管理体系。