甘谷县清溪灌区管道输水信息化建设规划目标及策略

甘谷县清溪灌区管道输水信息化建设规划目标及策略

王维峰

          甘谷县水务局 甘肃甘谷 741200

摘要：灌区信息化建设是提升灌区管理水平和灌溉效益的有效手段之一。针对甘谷县清溪灌区为引洮供水二期配套农业灌溉工程，采用管道输水的特殊性，总结分析信息化建设规划目标要求、设备配置、网络管理和计量维护相关问题，提升农田水利信息化水平。

关键词：灌区 管道输水 信息化 规划策略

甘谷县清溪灌区主要涉及礼辛镇、大石镇、安远镇3镇12个行政村，共有45个自然村，67个村民小组，5263户，设计灌溉面积为20165亩，工程信息化建设规划包括供水主、干管道各计量井、检修井内阀门安装、流量计安装、压力传感器安装、压力表安装、信号传输-光纤布署、摄像头安装、软件开发、调度中心、闸门安装等。

1建设目标与内容

1.1规划建设目标

建成甘谷县清溪灌区农业灌溉工程信息化管理平台，能够及时、全面地掌握灌区的运行状况，形象、直观地为管理部门提供灌区运行实时流量查询、报表管理等服务，实现灌区灌溉的流量计量、收费信息化管理；资源配置均衡管理，管网供水的精细化管理，灌区管网Gis一张图管理，现场动态和静态的实时远监远控管理，强化灌区智慧信息化平台。

1.2建设内容与规模

1.2.1智慧信息化平台建设

建设清溪灌区调度中心1处，通过光纤网络数据交换、传输和处理，实现对整个清溪灌区管网供水和农田灌溉情况的远监、远控及收费管理。调度中心安装配置服务器、监控设备、存储设备、通信网络设备、GPS 卫星时钟系统、UPS 供电设备、视频会商等硬件设备及相关软件系统。

1.2.2主管线信息化设备

主管线信息化工程主要包括：建成输水干管计量井4座，主要设施设备包括压力传感器、DN150压力表、红外摄像头、PLC控制柜各4台；新建输水干管控制阀井6座，主要设施设备包括压力传感器、压力表、摄像头、信号柜各6台；新建输水干管排水阀井10座，主要设施设备包括压力传感器、压力表、摄像头各10台；新建输水干管、支管减压阀井3座，主要设施设备包括压力传感器、压力表、摄像头、信号柜各3台。

1.2.3输水支管信息化设备

   输水支管信息化工程主要包括：建成输水支管计量井设备26座，主要设施设备包括压力传感器、DN150压力表、红外摄像头、PLC控制柜各26台；输水支管控制阀井设备26座，主要设施设备包括压力传感器、压力表、摄像头、信号柜各26台；对接阀井4座，主要设施设备包括压力传感器、压力表、摄像头、信号柜各4台。沿灌区主管线布设光纤27km。

2信息化总体设计与规划

2.1规划设计思路

采用开放型分层分布式结构，设置调度管理中心，建立集中监控平台和信息管理网络平台，负责整个管道供水工程运行和调度管理。建立主管线、输水支管等关键点计量井流量、压力及视频监控；闸阀井自动化闸门（调流调压）、压力及视频监控；排水井压力及视频监控；减压井压力及视频监控；通过网络通信传输调度管理中心，快速、连续、实时地获取动态监测的信息，实现工程的运行管网运行设备远程自动监测和控制功能。

2.2管理控制框架

基于供水工程管理体制和运行机制的建立，甘谷县清溪灌区管道输水信息化系统框架结构采用三级树状管理控制层次：领导决策层，生产执行层，现场测控层。

2.3信息化系统建立

基于甘谷县清溪灌区信息化管理目标要求，建立通信网络系统、现地设备监控系统、视频图像监视系统、水情监测系统、调度管理中心平台建设、应用软件系统、办公系统等。

3预期功能与效果

3.1灌溉数据采集和处理

通过清溪灌区信息化建设实现农田灌溉运行内外部数据共享服务。从各部门吸纳与当地经济社会、土地利用、气象、遥感、水系关联等相关数据，同时及时收集、整理、分析清溪灌区布置的各个控制单元发送的农田灌溉运行情况有关数据，并存入灌区平台数据库，用于显示器画面更新、控制调节、记录检索、操作指导及故障记录分析。生成各种数据报表和文件，供显示、刷新、打印、检索使用。

3.2智慧水务数字孪生平台

通过清溪灌区信息化建设实现智慧水务信息化平台服务。分层建立清溪灌区农田灌溉运行信息化管理的数据底板、模型库、知识库以及孪生引擎；汇集有关的基础数据、监测数据、业务管理数据、地理空间数据、外部共享数据等。完善数据类型、数据范围、数据质量，优化数字汇聚及分析计算能力，实现从空间、时间维度计算推演清溪灌区运行管理中可能产生的变化，通过模拟数据和可视化技术，直观地表现水利要素的变化情况，针对不同业务应用，提出合理的模型方案，支撑灌溉管理部门进行精准化决策。

3.3灌溉用水计量与收费管理

通过清溪灌区信息化建设，实现灌区灌溉用水量与收费管理自动化智能化服务。建立灌溉用水管理、用水效果评估、水费计收管理、灌溉效益调查四个量水与水费计收模块。灌溉用水管理模块根据水情监测设备及计量数据，统计计算出不同时间尺度范围内灌溉用水量，精确到村组、渠系、管理单位、行政区划维度。

水费管理分为农灌水费、生态用水水费二部分，由村级用水组织向灌区水务中心水费管理基本账号自动缴费，系统依据核定水量相应扣取水费，以渠系、管理单位、行政区划等不同维度，统计出不同时间尺度范围内账户总额、农灌应缴水费、账户余额等。用水效果评估和灌溉效益调查管理模块通过智慧水务信息化平台，统计计算出灌区供水效率，依据灌溉水利用系数计算方法，对水资源利用效率进行评价，综合汇总和分析灌区灌溉面积、灌溉作物、用水量、水费投入、其他生产投入、农业生产产值、净效益等因素，为加强后续管理提供数据支撑。

3.4灌区农业灌溉一张图

通过清溪灌区信息化建设，实现灌区灌溉一张图服务。依据《水利一张图空间信息服务规范》（SL/T 801-2020），采用2000国家大地坐标系（CGCS2000）为空间基准，综合运用GIS、服务融合、二维与三维相结合、空间和属性相结合等技术手段，将灌区影像数据、地形数据、部分重点区域的倾斜摄影数据等进行融合处理，从全局、局部、微观等多个视角，构建灌区农业灌溉一张图，满足了智慧水务三维场景展示和地图可视化服务的需要，为用户提供集浏览、查询、统计、分析于一体的一张图系统。

4 结论与讨论

甘谷县清溪灌区是新时期甘谷县规划建设的首座管道输水农田灌溉工程，将成为礼辛镇、大石镇、安远镇3镇12个行政村发展特色农业生产的“命脉”，为清溪河流域川道区设施粮食、优质果品、特色农产品产业蓬勃发展，促进农业稳产增产、保障粮食安全和乡村振兴、农业现代化和生态建设提供重要支撑。灌区信息化建设为加强灌区运行管理构建了一个自动化、网络化、智能化、数字化的信息系统，为灌区高质量发展奠定了基础。工程建成后，加强对信息化及监测设施设备的后续运行管理是充分发挥信息化平台作用的关键。应指定专人，对系统的性能、安全、硬件设施设备、软件升级、备份进行监控，及时发现和纠正信息化工程运行中的问题，要加强信息化人才培训，引进专业技术人员，从事网管工作，要加强对灌区信息化网络架构、通信网络安全审计、通信网络数据传输的完整性保护、通信网络数据传输保密性保护和可信连接验证，定期进行漏洞扫描和安全检测，降低系统安全风险，确保运行稳定、高效、安全。

参考文献：

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