基于智慧水利建設水資源效能的提高

摘要：世界發達國家把水資源網絡化和水資源智能化作為水資源信息化和現代化快速發展的革命性方向。可以說，在不久的將來，水資源網絡化和智能化將成為嚴格實施水資源管理體系的有力工具，也是大大提高水資源效率的重要途徑。

關鍵詞：智慧水利;水聯網;水資源效能

1 基本概念

1.1 智慧水利

智慧水利（ smart water）是水聯網的另一種表達，更加易懂，更有號召力。后文中將水聯網與智慧水利視為一體，互為代表。

1.2 水資源效能

水資源利用效率的概念與水資源開發利用、渠道系數、渠道系統利用（效率）、灌溉水利用（效率）、供水管網損失率屬于同一范疇，代表了水資源開發、交通和直接利用項目及設施本身的效率內涵。例如，2030年我國最嚴格的水資源管理體系中設置的灌溉用水利用系數將達到0.60，即水利工程本身的效率。通常，水的使用效率是有限的，小于1（或100%）。只有在極端情況下，水資源利用率才會大于1，這通常意味著該地區水資源的開發利用已經進入超負荷狀態。水資源生產力與水資源效率、單位產量、CDP、生產力屬于同一范疇，是水資源參與經濟生產活動的乘數效率。

2 水庫信息化建設必要性

水庫調度系統以數據庫為中心。水庫管理建立了信息采集、洪水預報、洪水調度、結果管理、綜合信息查詢、數據庫管理等子系統。大多數系統都是獨立運行的，無法實現系統間的數據共享和協作。利用數據庫技術、計算機技術、網絡技術和通信技術，整合各自動化子系統，建立統一的信息平臺，使水庫管理工作邁上新臺階，是水庫信息工作的發展趨勢。

3 提高水資源效能關鍵技術

3.1 水資源預測云計算

云計算技術基于互聯網來實現一個更專業的信息資源管理，通過需求信息的采集和透明消費的計算模式，提供一個良好的基礎發展的智能水資源。智能水資源云計算收集不同地區的水文信息、水分布和水調節數據。通過計算機仿真，計算出一段時間內的水資源狀況。智能水資源是水網絡。通過云計算，建立了水網數學模型參數管理、水網數學模型服務標準等水網的關鍵技術。

3.2 水資源需求云服務

計算機技術提供的云服務為智能水資源提供了便利。在供水環節，可以通過云計算合理配置智能水資源，滿足當前用戶的需求，同時兼顧未來供水高峰。

3.3 多水源供給智慧調度

水網絡提供的徑流預測和需求預測可以為多種水源的實時調度提供重要的前提和依據。多源供水智能調度包括水庫多目標實時調度、地表水與地下水實時聯合調度、非常規水調度管理、水資源中長期安全儲備評等。多目標水庫實時調度需要優化水庫調度中存在的許多權衡，包括時間尺度、空間尺度、目標尺度以及各種權衡和不確定性風險響應。地表水和地下水的聯合開采不僅要充分利用地下水的儲水能力，而且要考慮地下水開采對地下含水層和地下水恢復的不可逆影響。污水、中水、微咸水、雨水等非常規水源的調控與管理，應考慮標準與技術、非常規水源與常規水源互補調度與利用風險兩個層面的實時調度與管理策略。

3.4 水效能評價過程控制

水網下水資源利用的需水量分布不受控制，水資源利用的及時性、效率和準確性與傳統的水資源利用模式不同，對水資源利用提出了新的要求。水網的性能和服務能力決定著水資源利用效率的提高與否，配水的準確性和及時性決定著水資源的利用效率，水資源保障可靠性下的水體結構決定著水資源的利用效率。水網絡性能的分級評價、水資源利用效率的分級評價和兩者的聯合評價已成為下游城市水網絡體系建設和水資源高效利用開發的重要內容。

4 設想與實踐智能管理系統

目前，我國一些高科技節水滴灌示范區已經實現了滴灌和噴灌的智能化，但由于對水源和能源的特殊要求，滴灌和噴灌的發展和應用受到了具體條件的限制。然而，隨著科學技術的進步，新一代的土壤水分傳感器和用于測量和控制的綜合配水設施已經被發明和發展。在借鑒國外先進技術的同時，引入集成自動門和全過程控制系統，增加多層水分傳感器，實現了灌區引水、供水、配水和用水量的優化控制?，F在對用水量和經濟效益進行同步監測，除此之外，還可以對水資源效率的改善效果和關鍵環節進行分析，效果顯著。目前，初步評價的智能灌溉面積，可以看出，主要有兩個步驟：首先，使用相關的數據收集和運輸儲存設施的水網絡來獲取相應的水和土壤濕度的實時信息和條件;二是全面發展社會經濟供水預測模型和水資源高效利用優化配置模型。實現了對水資源使用者的準確預測和優化配置，實現了水資源的高效分配和高效利用。

5 水資源的綜合利用

水資源綜合利用不僅是一種開發水資源的方式，也是水利建設必須堅持的項重要原則。然而，不同的水利部門，對水資源的利用方式和特點各不相同。因此，為了緩解各部門之間的用水矛盾，同時滿足其用水需要，我們應加強智慧水利建設，將除水害和興水利結合起來，統籌解決，使得同一河流或者同一地區的水資源同時滿足不同部門的需要，這種水資源的開發方式就是水資源的綜合利用，從而使寶貴的水資源得到充分的利用，以較少的代價取得較大的綜合效益，大大提高了水資源的利用效率。

在水資源開發利用過程中，各水利部門不可避免的存在一定的矛盾，例如，上中游的大量用水，可能造成下游灌溉和工業用水的不足;疏沒河道對于航運和防洪都有好處，但是降低了河水位，對農業灌溉帶來不利影響;汛期要求騰空水庫以備攔洪和消弱下泄流量，導致發電效率降低等等。我們可以看到，不僅是除水害和興水利之間存在矛盾，各水利部門間也存在矛盾，這就要求通過先進的信息技術及網絡安全技術構建水利的一體化信息系統，及時向領導提供準確、全面、及時的信息支持。初步形成信息共享，提高全體工作人員的管理效率和服務水平的綜合應用系統，管理一體化和決策科學化。

6 結語

隨著人們對資源保護意識的提升，水利資源日益受到人們的關注，尤其近年來我國不少地區都出現了較嚴重的缺水現象，保護水資源刻不容緩，而智慧水利建設對保護水資源具有極為重要的意義。利用現代計算機技術，可以實時準確地獲取水資源數據，為水資源管理提供技術支持。隨著物聯網技術的發展，為水資源管理提供了更高的平臺，為水資源信息技術的進步提供了發展機遇。把握信息技術改革，將使我國水資源現代化水平進一步提高。

參考文獻：

[1]王浩.王建華.中國水資源與可持續發展[J]中國科學院院刊，2012，27（3）：352-358.

[2]錢正英.中國水資源戰略研究中幾個問題的認識[J].河海大學學報（自然科學版），2001，29（3）：1-7.

（作者單位：河北省邢臺市朱莊水庫管理處）

作者簡介：田獻文，（1978.9），男，河北省邢臺市人，漢族，大學本科，高級工程師，從事工程管理、水資源保護等工作。