聊城市引黃灌區(qū)信息化建設(shè)思路淺析

梁 雪

(聊城市水利勘測設(shè)計院，山東 聊城 252000)

灌區(qū)信息化是一種全新的管理理念，是一種高效的管理手段。無論是工程建設(shè)還是生產(chǎn)管理，決策者要充分利用信息資源，通過整理、分析和量化各種指標(biāo)作為決策依據(jù)，避免“經(jīng)驗論”和“拍腦袋”決策。通過將歷史信息和動態(tài)實時信息作為生產(chǎn)調(diào)度和績效考核的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合機(jī)構(gòu)改革實現(xiàn)各部門之間的信息共享，使管理目標(biāo)更加具體明確，部門之間協(xié)調(diào)得力，最大程度完善管理體制和提高管理水平。灌區(qū)信息化是一個全面的管理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)由硬件和軟件構(gòu)成，硬件是基于計算機(jī)、自動控制、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集信息采集、目標(biāo)控制和信息傳輸為一體的集成化信息系統(tǒng)；軟件則是能使硬件發(fā)揮最大效用的，將信息整理、計算、分析，以實現(xiàn)輔助決策、科學(xué)調(diào)度的計算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)以及相應(yīng)的管理制度和管理方式的總稱。

1 聊城灌區(qū)目前存在主要問題

1.1 測流設(shè)備陳舊，人員勞動強(qiáng)度大

利用流速儀量水準(zhǔn)確度高，但費時、費力，在灌區(qū)上游斷面較大的測站，完成一次測流需要1～2個小時左右的時間，如在此期間流量出現(xiàn)漲落變化，就會引起較大的誤差。

1.2 自動化程度低，不適應(yīng)新形勢下的用水管理要求

各灌區(qū)自黃河引水采用無壩自流方式，黃河來水出現(xiàn)變化時，灌區(qū)渠道流量隨 之波動，為保證渠段流量分配的公平性和水量計算的準(zhǔn)確性，就需要 及時掌握流量的變化，由于流速儀量水需要人工參與，無法實現(xiàn)實時 在線自動監(jiān)測，這種測驗方式已不能滿足灌區(qū)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。

1.3 測驗人員不足，老化嚴(yán)重

各縣(市、區(qū))測驗專業(yè)人員少，投入不足，聘用臨時測流人員難度大，找不到合適的人員，而且費用高，個別縣市的測驗工作呈現(xiàn)下滑態(tài)勢。

1.4 用水糾紛不斷

目前四個灌區(qū)水費計收模式全部采用按畝收 費，部分農(nóng)戶不滿意，希望實現(xiàn)按方收費，多用多交不用不交。

針對目前測水量水工作的現(xiàn)狀和問題，亟需加快各灌區(qū)測水量水工作信息化進(jìn)程。渠道流量自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，能夠有效解決原有傳統(tǒng)的全斷面測流用時長和勞動強(qiáng)度問題，提高測水量水自動化水平。并對引水流量及水位實現(xiàn)實時快速掌握，為及時調(diào)度水量提供準(zhǔn)確的信息。還能夠進(jìn)一步完善灌區(qū)測水量水網(wǎng)絡(luò)體系，提高測水量水的精確性，從而提高測水量水工作自動化水平，為科學(xué)調(diào)配水資源提供科技支撐。還有利于減少用水糾紛。

2 引黃灌區(qū)農(nóng)田水利信息化建設(shè)的必要性

黨的十九大報告把水利擺在九大基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之首，深化了水利工作內(nèi)涵，指明了水利發(fā)展方向。2018 年 2 月 12 日，水利部印發(fā)《加快推進(jìn)新時代水利現(xiàn)代化的 指導(dǎo)意見》(水規(guī)計[2018]39 號)，《意見》提出，要全面貫徹落實黨的十九大精神，深入落實“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時代水利工作方針。同時，從提升水利管理現(xiàn)代化水平、全方位推進(jìn)智慧水利建設(shè)等八個方面提出了加快推進(jìn)新時代水利現(xiàn)代化重要舉措。水利部印發(fā)《水利部關(guān)于印發(fā)加快推進(jìn)智慧水利的指導(dǎo)意見和智慧水利總體方案的通知》(水信息[2019]220 號)，《指導(dǎo)意見》中提出，堅持問題導(dǎo)向，補齊信息化短板，構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)安全防線，支撐行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管，加快推進(jìn)智慧水利，明顯提升水利信息化水平。按照山東省政府印發(fā)的《山東省農(nóng)業(yè)水價綜合改革實施方案》的有關(guān)要求，需完善量水設(shè)施，在全省引黃灌區(qū)要完成農(nóng)業(yè)水價改革任務(wù)，實現(xiàn)節(jié)約用水。在此大背景下，聊城市引黃灌區(qū)(位山灌區(qū)、彭樓灌區(qū)、陶城鋪灌區(qū)、郭口灌區(qū))進(jìn)行量水自動化計量及信息化設(shè)施的全面建設(shè)，進(jìn)一步提升聊城市引黃灌區(qū)的信息化管理水平。

3 引黃灌區(qū)農(nóng)田水利信息化建設(shè)的功能性

3.1 建設(shè)原則

1)需求牽引、彰顯特色

系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)緊緊圍繞灌區(qū)管理的業(yè)務(wù)需求，以需求為主導(dǎo)，滿足灌區(qū)管理業(yè)務(wù)的實際需要；同時，要彰顯特色，系統(tǒng)的建設(shè) 要突出引黃灌區(qū)的管理目標(biāo)和業(yè)務(wù)特點。

2)實用先進(jìn)、安全可靠

系統(tǒng)首先要滿足實用性，適合灌區(qū)各級管理人員使用，切實提高工作效率和水量分配的科學(xué)性。在滿足實用性的基礎(chǔ)上，充分考慮到技術(shù)的飛速發(fā)展，使系統(tǒng)具有一定的先進(jìn)性。系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)一定充分考慮各種邊界條件、各類影響因素，確保采用的各種設(shè)備設(shè)施能在當(dāng)?shù)丨h(huán)境下穩(wěn)定、可靠、安全的運行；建立完善的網(wǎng)絡(luò)與信息安全保障體系，確保系統(tǒng)運行有高度的可靠性和安全性。

3)突出重點、逐步推進(jìn)

緊密圍繞應(yīng)用需求，以干、支渠水量信息采集和關(guān)鍵閘門控制為重點，先建設(shè)信息采集、量測水、水量調(diào)度、水費計收和灌區(qū)管理急迫需要的內(nèi)容，在管理條件和資金條件成熟后，逐步建設(shè)完善的灌區(qū)信息化系統(tǒng)。

4)立足已建，充分共享

立足各灌區(qū)已建的信息化內(nèi)容，在已有的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)。依據(jù)《水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計》和《水利應(yīng)用門戶集成技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃統(tǒng)一編碼、統(tǒng)一名稱、統(tǒng)一數(shù)據(jù) 指標(biāo)、統(tǒng)一存儲類型、統(tǒng)一發(fā)布形式、二次開發(fā)接口和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)等支撐保障體系，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)集成能力和數(shù)據(jù)信息橫向縱向的共享能力。

圖1 工程能上圖

3.2 建設(shè)目標(biāo)

3.2.1 實現(xiàn)四能六有，建設(shè)數(shù)字灌區(qū)

1)四能

(1)信息能入云

信息化建設(shè)中存在大量的數(shù)據(jù)，例如水情、視頻和閘控等數(shù)據(jù)信息，如此繁多的數(shù)據(jù)信息如何進(jìn)行存儲和管理是信息化建設(shè)中的重點。

依據(jù)《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范(GBT 21303—2017)》《水利對象分類與編碼總則(SL213—2019)》《水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(SL61—2015)》《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約(SL651—2014)》《水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約(SZY206—2016)》《水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計》和《水利應(yīng)用門戶集成技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃統(tǒng)一編碼、統(tǒng)一名稱、統(tǒng)一數(shù)據(jù)指標(biāo)、統(tǒng)一存儲類型、二次開發(fā)接口和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)集成能力和數(shù)據(jù)信息橫向縱向的共享能力。使已建、在建 和擬建的灌區(qū)信息化、農(nóng)業(yè)水價綜合改革、山洪災(zāi)害防治等項目的監(jiān) 測站都能進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。

(2)工程能上圖

利用 3S 技術(shù)、高分辨圖像處理、多服務(wù)融合等技術(shù)，實現(xiàn)灌區(qū)工程信息矢量化，抽象出灌區(qū)“一張圖”。“一張圖”是包括基礎(chǔ)地形 圖、行政區(qū)圖、土地利用現(xiàn)狀圖、水系分布圖、防汛工程分布圖、灌 溉工程分布圖、灌溉面積分布圖、水工情監(jiān)測分布圖、水資源紅線圖 等多源信息的地圖集合。監(jiān)測數(shù)據(jù)、照片等能在圖上顯示。

(3)圖上能管理

實現(xiàn)灌區(qū)管理“一張圖”，“一張圖”與灌區(qū)水資源及工程管理等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)疊加，共同構(gòu)建統(tǒng)一的“地下測、網(wǎng)上控、平臺管”的 灌區(qū)綜合監(jiān)管“一張圖”。

通過灌區(qū)“一張圖”建設(shè)，形成灌區(qū)管理核心數(shù)據(jù)庫，全面、快速和準(zhǔn)確地掌灌區(qū)水資源、水利工程、耕地面積、灌溉面積、種植 作物、農(nóng)戶等各類資源的數(shù)量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和空間布局，準(zhǔn)確記錄各 資源開發(fā)利用情況，并監(jiān)測水情、工情、費情(水費)等的發(fā)生情況，做到對資源狀況(家底)“一覽無余”。

在“一張圖”上疊加水位、流量、視頻等監(jiān)測圖，實現(xiàn)最嚴(yán)格水資源管理“三條紅線”的“地下測、網(wǎng)上控、平臺管”，實現(xiàn)灌 溉管理的“引、分、配、量、計”的日常管理，從而達(dá)到水資源管理 的“總量控制、定額管理、階梯水價”動態(tài)監(jiān)控目的。

綜合上述功能結(jié)合農(nóng)戶的需水信息，灌溉進(jìn)度及輔助決策模 型等，加強(qiáng)各種資源的空間統(tǒng)籌，在“一張圖”上實現(xiàn)向“以圖管工 程，以圖澆地，以圖管地，以圖管費和以圖防災(zāi)”的轉(zhuǎn)變。以信息化 帶動管理精細(xì)化，為灌區(qū)管理提供輔助決策支持，實現(xiàn)科學(xué)配水、合 理灌溉，精準(zhǔn)計量、透明收費，減少人情水和水事糾紛，保障工程安 全，提高預(yù)警及減災(zāi)能力，促進(jìn)灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)。

(4)過程能監(jiān)督

通過傳感器技術(shù)、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，

通過水位、流量、閘門運行情況的照片、視頻、航拍遙感、日常工程 巡檢媒體等過程信息記錄，實現(xiàn)灌區(qū)管理的過程監(jiān)督。

2)六有

(1)決策有支持

通過水情信息、閘門運行信息等，結(jié)合當(dāng)前的灌溉進(jìn)度及歷年的渠道引配水情況、閘門調(diào)節(jié)情況、不同灌溉周期用水情況等數(shù)據(jù)的綜 合分析，為灌區(qū)的全年引配水調(diào)度、水閘安全運行和田間灌溉提供及 時有效的信息支撐。

(2)管理有規(guī)范

2011 年中央一號文件明確提出，實行最嚴(yán)格的水資源管理制度，劃定用水總量、用水效率和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”。通過在灌 區(qū)所有渠首引水口建設(shè)水情監(jiān)測實現(xiàn)對用水總量的計量。通過建設(shè)干支渠道流量的監(jiān)測對配水量進(jìn)行計量，同時結(jié)合引黃灌區(qū)特點及管理規(guī)范，實現(xiàn)灌區(qū)水管理的規(guī)范化。

(3)量水有技術(shù)

結(jié)合灌區(qū)在量測水管理工作中的實際情況，以水情信息采集為基

礎(chǔ)，以《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》為理論依據(jù)，并結(jié)合應(yīng)用軟件開發(fā) 技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和地理信息技術(shù)，針對曲線擬合、資料存檔、數(shù)據(jù) 關(guān)聯(lián)等各流程進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)灌區(qū)量水的便捷、精準(zhǔn)、科學(xué)、高效。

(4)收費有依據(jù)

通過水量的實時監(jiān)測計量，利用智能移動終端、無線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)

庫等技術(shù)，協(xié)助灌區(qū)工作人員快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行水量計算和水費結(jié)算，順利完成水費計收工作。促進(jìn)水量、水價、水費“三公開”，提高水費 收取的透明度。

(5)巡檢有記錄

對灌區(qū)工程的基本屬性、地理分布、維護(hù)巡檢情況等信息進(jìn)行管理，根治管理信息零碎不全、存儲格式五花八門、信息資源無法共享 的頑疾，實現(xiàn)工程管理的信息化，最大限度地發(fā)揮工程效益，保護(hù)水資源，提高工程管理的整體水平。

(6)運行有保障

建立運行維護(hù)服務(wù)站和落實運維經(jīng)費，利用運維監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)對各信息化系統(tǒng)運維管理，發(fā)現(xiàn)問題及時維護(hù)，保障系統(tǒng)的正常運行，使系統(tǒng)持續(xù)發(fā)揮作用。

3.2.2 圍繞五位一體，建設(shè)現(xiàn)代灌區(qū)

用人與自然相和諧的現(xiàn)代化理念指導(dǎo)灌區(qū)建設(shè)，用先進(jìn)技術(shù)、先 進(jìn)工藝、先進(jìn)設(shè)備打造灌區(qū)工程設(shè)施，用現(xiàn)代科技引領(lǐng)灌區(qū)發(fā)展，用 現(xiàn)代管理制度、良性管理機(jī)制優(yōu)化灌區(qū)管理，圍繞“五位一體”建設(shè)模式，建成與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相適應(yīng)的防災(zāi)抗災(zāi)有力、灌排設(shè)施完備、灌溉用水高效、管理服務(wù)先進(jìn)、生態(tài)環(huán)境健康的灌區(qū)，大幅度提高農(nóng)業(yè) 綜合生產(chǎn)能力與生產(chǎn)效率，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供基礎(chǔ)支撐，滿足水利現(xiàn) 代化與國家現(xiàn)代化進(jìn)程對灌區(qū)發(fā)展的要求。

“五位一體”建設(shè)模式即“工程節(jié)水、技術(shù)節(jié)水、管理節(jié)水”以及“信 息化和生態(tài)化”，其中“信息化管理”既是五位一體中重要的一項，同 時也為其它四項提供重要的技術(shù)支撐。工程節(jié)水需要采取信息化管理手段，直觀、形象、高效地完成各 類水利工程設(shè)施的管理工作。技術(shù)節(jié)水需要采取信息化管理手段，及時掌握精確的作物需水信息。管理節(jié)水需要采取信息化管理手段，實現(xiàn)管理工作的便捷、高效、準(zhǔn)確及規(guī)范性。

生態(tài)化及建設(shè)經(jīng)驗的推廣工作，同樣需要采取信息化管理手段，豐富表現(xiàn)形式，擴(kuò)展宣傳渠道。

4 結(jié)語

(1)聊城市引黃灌區(qū)工程測水、量水及信息化建設(shè)完成后，由各灌區(qū)管理單位及水利局作為灌區(qū)信息化運行的管理機(jī)構(gòu)，同時建立比較完善的運行管理體制和日常管理制度，保證系統(tǒng)正常運行，迅速、準(zhǔn)確、全面、及時地為灌區(qū)管理、用水調(diào)度、工程管理和行政辦公等提供有力支持。

(2)聊城市引黃灌區(qū)測水、量水及信息化建設(shè)由信息采集與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、灌區(qū) 管理專業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。各信息采集站與監(jiān)測監(jiān)控站的運行管理由下屬管理服務(wù)站負(fù)責(zé)，軟件平臺由管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。各部門應(yīng)各司其職、互相協(xié)調(diào)、通力合作、密切配合，共同把灌區(qū)管理工作做好。