李生福(新疆金溝河流域管理局水利管理中心新疆沙灣832100)
淺談金溝河灌區(qū)信息化建設(shè)效益
李生福(新疆金溝河流域管理局水利管理中心新疆沙灣832100)
本文通過簡(jiǎn)述金溝河灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、信息化系統(tǒng)建設(shè)必要性、遵循原則及建設(shè)內(nèi)容,針對(duì)信息化系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)用對(duì)流域管理單位帶來的綜合效益以及對(duì)用水單位帶來的效益與影響加以分析研究,以期對(duì)流域管理機(jī)構(gòu)給予信息化建設(shè)綜合效益及影響的理論支持。
金溝河;信息化;建設(shè);效益
在金溝河大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目的眾多部分當(dāng)中,灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)有著舉足輕重的地位。為使灌區(qū)水資源運(yùn)行情況掌握更加及時(shí)、準(zhǔn)確,以便更科學(xué)的做出相應(yīng)的調(diào)整方案,來達(dá)到合理的調(diào)配水資源,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)流域內(nèi)現(xiàn)代化的管理,從而建立灌區(qū)信息化系統(tǒng),來實(shí)現(xiàn)這些預(yù)期目標(biāo)。
1.1 自然狀況
金溝河流域位置在沙灣縣境內(nèi),沙灣縣屬于新疆塔城地區(qū)。在天山山脈北支的依連哈比尕山北麓西側(cè),即是金溝河流域,向東以瑪納斯河為鄰,向北與準(zhǔn)噶爾盆地為鄰,向西與巴音溝河為鄰,確切位置在東經(jīng)85°22'~85°44'與北緯43°55'~44°28'之間。
金溝河流域中下游便是金溝河灌區(qū),其分布在沖洪積扇傾斜平原及沖積平原上。金溝河年徑流量為3.15億m3,冰川融雪補(bǔ)給型河流,但是降雨補(bǔ)充也是一方面。金溝河灌區(qū)屬于典型的干旱氣候,其多年平均蒸發(fā)量為降水量的11倍,能夠達(dá)到2046mm。金溝河灌區(qū)引水量有1.9億m3左右,主要用于農(nóng)業(yè)灌溉,屬于典型的灌溉農(nóng)業(yè)。
1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況
作為新疆開發(fā)較早的灌區(qū)之一,以金溝河河水作為主要水源的金溝河灌區(qū),包括兵團(tuán)農(nóng)八師石河子143團(tuán)一營(yíng)、二營(yíng),石河子142團(tuán)31連、144團(tuán),沙灣縣的元興宮鄉(xiāng)、沙灣縣城鎮(zhèn)、金溝河鄉(xiāng)、良種場(chǎng)、大泉鄉(xiāng)等五個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng))。金溝河灌區(qū)主要是以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),有人口15.235萬人,作為農(nóng)八師及沙灣縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分以及新疆的主要棉花基地,灌區(qū)的耕地面積有67.99萬畝,其中灌溉面積達(dá)到48.77萬畝,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值11.83億元,其中1.8億m3水量用于農(nóng)業(yè)灌溉,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)到5.16億元,棉花總產(chǎn)量1745萬噸,糧食總產(chǎn)量2.15萬噸。
2.1 遵循原則
灌區(qū)信息化建設(shè)按照“規(guī)劃合理科學(xué)、分階段實(shí)施、結(jié)合實(shí)際情況,兼顧可靠性、高效性、實(shí)用性”的原則考慮。根據(jù)金溝河灌區(qū)實(shí)際情況,相當(dāng)一部分終端設(shè)備暴露于戶外,加之山區(qū)自然條件惡劣,這就要求信息化建設(shè)需達(dá)到很高的安全可靠性,同時(shí)在后期安裝維護(hù)中應(yīng)易于維護(hù)、便于操作,節(jié)省成本,預(yù)留升級(jí)擴(kuò)充空間,選擇技術(shù)成熟先進(jìn)的定型產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠,功耗低,保障數(shù)據(jù)不受到非法的或意外的泄露與破壞等。
2.2 必要性分析
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,灌區(qū)內(nèi)牧業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、漁業(yè)等方面的需要,不斷凸顯出水資源的供需矛盾,水資源需求量與日俱增。在這種情況下,加之山區(qū)局部極端天氣的出現(xiàn),變化無常,使水資源無法得到優(yōu)化配置、合理調(diào)配,對(duì)于突發(fā)性洪水也沒有硬件支持的提前預(yù)警能力。提高水資源的利用率,以及全流域防洪預(yù)警能力、為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化運(yùn)行管理提供科學(xué)、先進(jìn)、安全可靠的技術(shù)手段,不斷提高灌區(qū)管理水平,灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施有著重要意義,也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基本要求。
3.1 水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)
水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括新建8個(gè)終端站,5個(gè)雨量遙測(cè)站,4個(gè)水位遙測(cè)站,共計(jì)增加30個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn),6個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)。建設(shè)要求各終端站數(shù)據(jù)終端與中心站間通過光纖傳輸水情數(shù)據(jù),水雨情監(jiān)測(cè)點(diǎn)與終端站間可通過無線和有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,各個(gè)遙測(cè)站所監(jiān)測(cè)采集的水雨情數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)置進(jìn)入其他終端站的數(shù)據(jù)庫中,提供數(shù)據(jù)查詢;終端站可現(xiàn)場(chǎng)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并可設(shè)置時(shí)間、站號(hào)及采集頻次,且支持遠(yuǎn)程操作;遙測(cè)站采用太陽能供電方式,電池容量應(yīng)滿足充一次電可連續(xù)供電5天以上,各設(shè)備應(yīng)具有安全可靠的防雷電設(shè)計(jì)。
3.2 工程運(yùn)行視頻監(jiān)視系統(tǒng)的建設(shè)
對(duì)渠首站、3號(hào)閘、5號(hào)閘、11號(hào)閘等重要的節(jié)制分水閘閘門安裝攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)閘室前后工程運(yùn)行情況監(jiān)視。要求分中心與調(diào)度中心都能實(shí)時(shí)收到現(xiàn)場(chǎng)圖像。所有監(jiān)控?cái)z像點(diǎn)都采用高清晰彩色黑白互轉(zhuǎn)式攝像頭。監(jiān)視點(diǎn)布置數(shù)量如表1所示。
表1 監(jiān)視點(diǎn)布置數(shù)量表
3.3 通信傳輸系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)
信息化系統(tǒng)運(yùn)行模式分為管理處、終端站、信息采集站(信息采集點(diǎn)和配水控制點(diǎn))三級(jí),通過通信傳輸系統(tǒng),各采集數(shù)據(jù)按照隸屬關(guān)系傳遞給相應(yīng)的終端站,終端站再通過該系統(tǒng)傳遞給信息中心服務(wù)器。該系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足工程運(yùn)行監(jiān)控視頻、水雨情遙測(cè)數(shù)據(jù)、閘門控制、互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。系統(tǒng)組網(wǎng)采用10/100M快速以太網(wǎng)技術(shù)。
3.4 信息中心及終端站的建設(shè)
信息中心是灌區(qū)信息化系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu),對(duì)渠系關(guān)鍵控制點(diǎn)的水情及工程運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控,進(jìn)而調(diào)整水資源配置方案,下達(dá)調(diào)度執(zhí)行指令,行使調(diào)度中心職能。每個(gè)終端站布設(shè)一處網(wǎng)絡(luò),管理所轄的干、支渠水情及工程的監(jiān)測(cè)。終端站通過傳輸系統(tǒng)與信息中心互聯(lián),可實(shí)時(shí)共享信息。
3.5 應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)
系統(tǒng)按功能分為:管理系統(tǒng)、信息采集傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)等。通過這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)的整理分析出各種所需的信息及預(yù)警。
4.1 環(huán)境效益分析
金溝河灌區(qū)土壤植被稀少,有著脆弱且易被破壞的生態(tài)系統(tǒng),并且干旱少雨,經(jīng)過水情信息化系統(tǒng)實(shí)施建設(shè)后,水資源得到一定程度的合理優(yōu)化配置,可更大程度的發(fā)揮水資源的利用效益,增加綠色植被覆蓋面積,有利于改善和提高農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量。信息化系統(tǒng)的建設(shè)均在原有工程占地保護(hù)范圍內(nèi),不增加新的占地面積,不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。實(shí)施信息化系統(tǒng)后,可及時(shí)了解灌區(qū)用水情況,科學(xué)決策,實(shí)現(xiàn)按需調(diào)節(jié)水量,適時(shí)灌溉,可避免土壤產(chǎn)生鹽漬化,有利于調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分,利于作物的吸收,科學(xué)灌溉,使土壤保持了合理的水分,有利于改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,為農(nóng)牧業(yè)豐收奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),農(nóng)牧民人均收入穩(wěn)定增長(zhǎng),同時(shí)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展,很大的促進(jìn)了區(qū)域社會(huì)穩(wěn)定和人民經(jīng)濟(jì)收入。
4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析
水情信息化系統(tǒng)的建設(shè)期為一年,項(xiàng)目計(jì)算期為25年,正常運(yùn)行期24年。信息化系統(tǒng)的建成有效的減少洪水災(zāi)害的發(fā)生,對(duì)灌區(qū)水資源利用率的提高,及指導(dǎo)灌區(qū)合理的灌溉提供有力的技術(shù)支持,從而達(dá)到減少財(cái)產(chǎn)損失,提高灌區(qū)經(jīng)濟(jì)收入,降低用水成本,有效減少水資源浪費(fèi),增加可灌溉面積。
4.2.1 可提前預(yù)防洪水災(zāi)害,提高預(yù)警能力
該系統(tǒng)的建設(shè),為及時(shí)、準(zhǔn)確全面的掌握流域上游極端天氣所造成的區(qū)域性洪澇災(zāi)害信息提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持,根據(jù)來水信息,及全線工程運(yùn)行情況的監(jiān)控反饋,提前做好防洪準(zhǔn)備工作,便于管理人員科學(xué)決策,及時(shí)有效的調(diào)配水水量,可最大程度的降低洪水災(zāi)害所造成的損失,有效降低防洪成本,通過分析每年可減少約20.8萬元的損失。
4.2.2 減少水資源的損失浪費(fèi)
系統(tǒng)建成后,可準(zhǔn)確計(jì)量供水、用水量,可提高灌區(qū)的節(jié)約用水意識(shí),減少水資源的損失和浪費(fèi),提高水資源的利用效益。金溝河灌區(qū)多年平均用水量約1.8億m3,系統(tǒng)建成后,通過優(yōu)化調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控等措施,可使水資源的利用效益提高2%左右,平均每年可增加約360萬m3農(nóng)業(yè)灌溉水量,而由此給單位帶來額外的21.5萬元水費(fèi)收入。
4.2.3 降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高觀測(cè)精度
灌區(qū)信息化的建成,通過工程運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及雨水情遙測(cè)系統(tǒng)便可觀測(cè)水位水情及工程運(yùn)行情況,將以往單一靠人工觀測(cè)的模式變?yōu)橐栽撓到y(tǒng)觀測(cè)為主,人工校測(cè)為輔的工作模式,不僅減輕了職工的工作量,而且大大降低了勞動(dòng)成本,保證了職工工作的安全性,該系統(tǒng)全天候運(yùn)行,同時(shí)也提高了水雨情觀測(cè)的精確度及保證度。
4.2.4 提高工程正常運(yùn)行的保證度
信息化系統(tǒng)的運(yùn)用,通過先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)控沿線工程的運(yùn)行情況,對(duì)于渠道、水庫超過警戒水位、危機(jī)安全運(yùn)行的非常情況能夠及時(shí)掌握、處理,避免日常工程運(yùn)行中的跨堤、跨渠。同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程病險(xiǎn)狀況,為制定并實(shí)施維修、治理方案提供依據(jù)。從而大大提高了工程正常運(yùn)行的保證度,可以更好的服務(wù)灌區(qū)。
4.3 社會(huì)效益分析
金溝河灌區(qū)范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較發(fā)達(dá),沙灣縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值居全疆十強(qiáng)之列。隨著金溝河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉制度及種植模式的優(yōu)化,灌區(qū)農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展,對(duì)需水量精度控制要求較高,需水量也在逐年攀升,供需矛盾凸顯,對(duì)流域管理單位水量供給精度及快速科學(xué)的調(diào)配水量提出更高的要求,該系統(tǒng)的應(yīng)用可通過對(duì)流域全線工程運(yùn)行情況及水資源分配量實(shí)時(shí)監(jiān)控,全局考慮,及時(shí)調(diào)整,科學(xué)合理的分配水資源,有效的緩解供水矛盾。
該系統(tǒng)的建成,對(duì)于提高流域管理單位的供水能力,提高水資源的利用系數(shù)有十分重要的意義,但工程性措施無法解決水資源的優(yōu)化配置和科學(xué)調(diào)度問題,以及粗放的水資源管理模式問題。系統(tǒng)建成后,可充分發(fā)揮水利信息系統(tǒng)在基礎(chǔ)信息采集和傳遞、信息處理,用水調(diào)度決策支持、計(jì)劃管理、行政管理中的優(yōu)勢(shì),通過對(duì)有限水資源實(shí)施優(yōu)化管理和科學(xué)調(diào)度,并輔以有效的管理手段、行政管理措施和管理考核措施,可大大降低水資源的浪費(fèi),由粗放型供水到精確穩(wěn)定的水量供給模式,增加灌溉面積,促使科學(xué)的灌溉模式,提高灌區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,增加人民經(jīng)濟(jì)收入,從而促進(jìn)灌區(qū)范圍社會(huì)的穩(wěn)定。
灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性,通過金溝河灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)用使金溝河灌區(qū)水利信息數(shù)字化水平大幅提升,為實(shí)現(xiàn)高效管理、科學(xué)決策、合理配置水資源提供信息支持,為節(jié)約用水與合理灌溉提供依據(jù),通過先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備不僅增加了灌區(qū)水費(fèi)收入,而且緩解了水利與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的諸多矛盾,有效防止了重大安全事故的發(fā)生,為保護(hù)灌區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定起到重要作用。陜西水利
(責(zé)任編輯:暢妮)
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