面對滔滔洪水，大禹變堵為疏，終成大業(yè)。千百年后，進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，智慧水利不斷迭代升級，民生大計催生數字治水。
地處西北內陸的寧夏回族自治區，人均水資源量是我國平均水平的三分之一，做好水治理文章是永恒主題。然而，從“治水”到“智水”的進(jìn)程中，諸多技術(shù)瓶頸令人棘手。
何以破題？唯有科技。
2020年，寧夏科技廳設立自治區重點(diǎn)研發(fā)計劃重大項目《基于水聯(lián)網(wǎng)全數字治水關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)寧夏數字治水項目），會(huì )同寧夏水利廳、組織寧夏水利科學(xué)研究院，聯(lián)合清華大學(xué)等單位開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。今年5月12日，項目高水平通過(guò)國家和自治區專(zhuān)家驗收。
錨定建設黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區、探索建立全國第一個(gè)百萬(wàn)畝級水聯(lián)網(wǎng)數字治水示范先行區，寧夏要為全國水治理現代化提供范式。
閘門(mén)控制系統進(jìn)入“自動(dòng)駕駛階段” 當前，寧夏引黃灌區的水資源管理仍然相對粗放，總體上自動(dòng)化程度較低，人力成本較高，且供水服務(wù)質(zhì)量不佳。
調度人員通過(guò)提高或降低渠道閘門(mén)開(kāi)度，達到穩定的目標流量。但由于相互影響，即使其他閘門(mén)沒(méi)有任何動(dòng)作，過(guò)閘流量也會(huì )相應變化，這些變化是不可預期的。要使所有閘門(mén)都達到目標，就要不斷調整閘門(mén)的開(kāi)度。
“過(guò)去全憑人的經(jīng)驗來(lái)摸索。每個(gè)灌季，每次灌溉調整，需要特別有經(jīng)驗的人花費兩天時(shí)間?！睂幭拇髮W(xué)副校長(cháng)、清華大學(xué)—寧夏銀川水聯(lián)網(wǎng)數字治水聯(lián)合研究院院長(cháng)王忠靜說(shuō)。
如今，隨著(zhù)寧夏引黃灌區水聯(lián)網(wǎng)全渠系智能控制關(guān)鍵技術(shù)的應用，這項工作變得異常輕松。
5月12日8時(shí)57分，寧夏西干渠管理處。
工作人員打開(kāi)渠道閘門(mén)測控系統，藍色屏幕上，清晰地顯示出第一管理所當前干引流量為3950立方米/秒，實(shí)供流量2620立方米/秒。另外4個(gè)管理所的數據也一目了然。一并顯示的，還有各所測流斷面的平均流速、損失流量、水位與流量的關(guān)系曲線(xiàn)。
這套系統把西干渠的所有感知數據全部接入，每一個(gè)指標口，從用水計劃指標的下達到配水計劃的制定，從用水斗口的配水到管理所水量的結算，全部實(shí)現了智能化管理。
“所有閘門(mén)同時(shí)放到一個(gè)系統里，根據閘門(mén)之間的動(dòng)作和反饋回來(lái)的現時(shí)流量，每5分鐘自動(dòng)調節一次，產(chǎn)生一批指令，15分鐘就能達成目標，整個(gè)系統一般45分鐘左右達成目標?！蓖踔异o強調，“精準灌溉就是這么實(shí)現的?！?br />
工作人員指著(zhù)中間一條縱坐標為“0”的曲線(xiàn)進(jìn)一步解釋?zhuān)霸浇咏@條曲線(xiàn)，代表指標口即時(shí)流量和目標流量的偏差越小。如果某個(gè)指標口的變化曲線(xiàn)與這條重合，代表偏差為零，完全達成目標?！?br />
兩年來(lái)，該課題承擔單位清華大學(xué)通過(guò)不懈努力，實(shí)現了西干渠灌域100多公里渠道管理全程數字化。在王忠靜看來(lái)，“我們的控制系統已經(jīng)像汽車(chē)一樣，進(jìn)入了自動(dòng)駕駛階段?！?br />
打造國內首個(gè)百萬(wàn)畝級智慧灌區 引黃灌區水聯(lián)網(wǎng)全渠系智能控制關(guān)鍵技術(shù)，是寧夏數字治水項目的縮影。水利人和科技人并肩作戰，當起了“現代大禹”。
2020年5月1日，由王忠靜教授負責、寧夏水利科學(xué)研究院擔綱，這一重大研究項目正式啟動(dòng)。4個(gè)課題分別是寧夏引黃灌區水聯(lián)網(wǎng)全渠系智能控制關(guān)鍵技術(shù)，賀蘭山蘇峪口溝洪水精準預報與智能調度技術(shù)，河湖水質(zhì)自動(dòng)監測、智能診斷及智慧河長(cháng)技術(shù)，西干渠灌域百萬(wàn)畝級水聯(lián)網(wǎng)數字治水集成示范。
巍巍賀蘭山東麓，長(cháng)約290公里，寬約33公里，涵蓋寧夏4個(gè)地級市共11個(gè)縣區和10個(gè)工業(yè)園區，涉及人口379萬(wàn)人，占總人口的一半以上。該課題構建了衛星、雷達、地表多源雨情監測與耦合優(yōu)化布局體系，建立了氣候模式、氣象雷達聯(lián)合降水預測模型，建立了暴雨洪水預報與山前攔洪庫聯(lián)合調度技術(shù)，將洪水預報的預見(jiàn)期由0.5小時(shí)提高至2.5小時(shí)，可支撐山區取得防洪和非常規水資源利用雙贏(yíng)。
塞上江南好，縱橫“七十二連湖”。讓銀川平原永葆清波蕩漾、鷗戲鷺翔，是每個(gè)人心中的愿景。
民之所向，我之所往。
課題組研發(fā)了監測與仿真實(shí)時(shí)耦合的河湖水質(zhì)在線(xiàn)智能分析模型及其智慧河長(cháng)云平臺，實(shí)現了河湖水質(zhì)全天候自動(dòng)監測、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬及水環(huán)境突變預警預報。
三管齊下，國內首個(gè)百萬(wàn)畝級智慧灌區躍然而出。該項目第四課題組將前三項技術(shù)在西干渠灌域集成示范，效果顯著(zhù)。
水聯(lián)網(wǎng)現代化灌區技術(shù)應用，可節水6%、節勞50%、節能15%；洪水精準預報與智能調度技術(shù)應用，把洪水預報預見(jiàn)期提高2小時(shí)，精度提高到85%；河湖水質(zhì)智能診斷及智慧河長(cháng)技術(shù)應用，可大幅減輕河長(cháng)巡河工作強度，提前3天智能預測水華發(fā)生的可能性和程度。
在同類(lèi)型灌區具有廣闊應用前景 寧夏數字治水項目驗收當天，專(zhuān)家組經(jīng)查看現場(chǎng)、聽(tīng)取匯報、審閱資料、質(zhì)詢(xún)評議，一致認為項目開(kāi)展水聯(lián)網(wǎng)數字治水關(guān)鍵技術(shù)研究與示范，對于促進(jìn)水資源節約集約利用、水利高質(zhì)量發(fā)展、智慧水利建設具有重大意義?！敖裉鞂?shí)地走訪(fǎng)了三個(gè)試驗點(diǎn)，感覺(jué)各有特點(diǎn)，在科研應用方面也有共同之處，那就是實(shí)現了技術(shù)、管理和服務(wù)的融合?！彼克乃Y源監測預報中心副主任成建國表示。
中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所研究員賈紹鳳也稱(chēng)，項目在灌區渠系輸配水精量智能控制技術(shù)、干旱區多源信息耦合雨洪預報與智能調度技術(shù)、河湖水質(zhì)在線(xiàn)監測及水質(zhì)水動(dòng)力實(shí)時(shí)計算模擬技術(shù)等方面創(chuàng )新突出。
按照專(zhuān)家組驗收意見(jiàn)，寧夏數字治水項目取得的11項關(guān)鍵技術(shù)及其在寧夏的示范應用，將大幅提高寧夏水資源利用效率和管理水平，在水資源利用的精量、智能、低碳、節水和經(jīng)濟等方面支撐黃河流域水資源高效利用和水利事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
記者注意到，專(zhuān)家認為項目研究成果在西干渠、秦漢渠和銀川市水務(wù)局得到推廣應用，在我國同類(lèi)型灌區具有廣闊應用前景。
“在高速公路上開(kāi)車(chē)，什么時(shí)候最省油？答案是自動(dòng)駕駛的時(shí)候。這次我們把傳統灌區的灌溉管理從‘手動(dòng)駕駛模式’切換到‘自動(dòng)駕駛模式’，為的就是準確配水，準確調度，達到灌溉節水的目標?！蓖踔异o表示。
他仔細算了一筆賬：灌區通過(guò)自動(dòng)管理，節水能達到6%，如果寧夏40億立方米的黃河用水指標都能依靠這種手段進(jìn)行管理，節約的2.4億立方米用水總指標按照現在國家水權長(cháng)期交易價(jià)，價(jià)值應該是75億元左右。
“假如將來(lái)寧夏600多萬(wàn)畝的黃河灌區都用上這一技術(shù)，必將推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展到新的階段?！睂幭目萍紡d農村科技處處長(cháng)徐小濤如是憧憬。
來(lái)源：科技日報
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