張輝萍

（甘肅省疏勒河流域水資源局，甘肅玉門735211）

1 灌區(qū)概況

疏勒河流域位于甘肅省河西走廊西端，流域面積4.13 萬km2，年平均降水量47～63 mm，年蒸發(fā)量2 897～3 042 mm，年平均氣溫6.9～8.8℃，屬典型的內(nèi)陸干旱性氣候。流域年水資源總量為11.31 億m3，灌區(qū)內(nèi)有昌馬、雙塔、赤金峽三座水庫，總庫容4.722億m3，承擔(dān)著玉門市、瓜州縣22 個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、6 個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)8.96 萬hm2耕地的農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)，是甘肅省百萬畝以上大型自流灌區(qū)之一。

2 灌區(qū)現(xiàn)狀

2.1 灌區(qū)物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

疏勒河灌區(qū)已建設(shè)完成現(xiàn)地閘門遠(yuǎn)程控制33孔，地表水監(jiān)測(cè)27 處，地下水監(jiān)測(cè)15 處，泉水監(jiān)測(cè)2 處，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視終端34 處，植被監(jiān)測(cè)點(diǎn)6 處；開發(fā)完成了地表水資源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、閘門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視系統(tǒng)、水信息綜合管理系統(tǒng)、地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、綜合效益評(píng)價(jià)系統(tǒng)、水權(quán)交易系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等8 個(gè)子系統(tǒng)和移動(dòng)應(yīng)用及微信平臺(tái)；并將2015 年、2016 年陸續(xù)建設(shè)完成的698 個(gè)斗口水量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、24 處斗口測(cè)控一體化閘門系統(tǒng)、雙塔水庫大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、各水庫及各干渠主要分水口網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視、16 處雷達(dá)監(jiān)測(cè)斷面信息集成到了信息平臺(tái)。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過230 km 傳輸鏈路或VPN 將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯聚到信息中心數(shù)據(jù)庫，結(jié)合灌區(qū)GIS 電子地圖與8 個(gè)子系統(tǒng)綜合展示，形成交互應(yīng)用的業(yè)務(wù)操作界面，建成了一張網(wǎng)、一張圖、一個(gè)庫、一個(gè)門戶的物聯(lián)網(wǎng)信息化系統(tǒng)。

2.2 灌區(qū)防汛調(diào)度現(xiàn)狀

灌區(qū)有昌馬、雙塔、赤金峽3 座水庫，3 座水庫水位、出庫流量都用雷達(dá)水位計(jì)監(jiān)測(cè)，庫容是根據(jù)庫水位、庫容關(guān)系曲線獲得，進(jìn)庫流量是根據(jù)庫容差來推算，進(jìn)庫流量的動(dòng)態(tài)變化沒有監(jiān)測(cè)條件，在汛期若出現(xiàn)大的洪峰流量也只能等水文站工作人員上報(bào)到酒泉市防汛辦后再由防汛辦值班員電話通知。另外，水庫調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃中年初預(yù)測(cè)來水量與實(shí)際年來水量相差很大，預(yù)測(cè)來水量對(duì)水庫調(diào)度沒有任何參考價(jià)值。因此，汛期水庫防汛調(diào)度實(shí)際上沒有依據(jù)可詢，只能根據(jù)水位上漲或回落趨勢(shì)及經(jīng)驗(yàn)來判斷。

3 智能分析系統(tǒng)

根據(jù)昌馬峽、潘家莊水文站歷史水文數(shù)據(jù)，灌區(qū)地下水觀測(cè)資料和地表水、地下水、泉水等監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，利用云計(jì)算大數(shù)據(jù)理論，增強(qiáng)信息的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、共享性，用智能模型分析等技術(shù)實(shí)現(xiàn)河源來水量預(yù)測(cè)分析、水質(zhì)安全分析、灌區(qū)作物生態(tài)評(píng)價(jià)等，為及時(shí)掌握洪峰流量狀態(tài)、發(fā)布預(yù)警信息、適時(shí)采取必要的調(diào)控手段等提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為灌區(qū)生態(tài)平衡分析應(yīng)用及決策提供技術(shù)支撐。

3.1 云計(jì)算服務(wù)器功能

疏勒河灌區(qū)有3 個(gè)基層灌區(qū)管理處，在灌區(qū)業(yè)務(wù)管理中數(shù)據(jù)上報(bào)、更新維護(hù)是由不同部門分別進(jìn)行的，各部門之間相對(duì)封閉，可數(shù)據(jù)又是交叉應(yīng)用的。在統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù)時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)的來源不同，信息之間會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的情況，給下一步工作造成困難，需要占用大量的時(shí)間和精力來核對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

疏勒河灌區(qū)2018 年完成了160 臺(tái)云桌面電腦建設(shè)，是灌區(qū)云計(jì)算技術(shù)的開端，若將灌區(qū)所有的灌溉、防汛、工程及其他各種類型的數(shù)據(jù)存入服務(wù)器，需要時(shí)按需取用，形成“一數(shù)一源”，既可以增強(qiáng)信息資源的共享利用，加快工作進(jìn)程，又可以提高領(lǐng)導(dǎo)的綜合決策能力。提高云桌面服務(wù)器功能，建立汛情旱情信息、水量水質(zhì)信息、水環(huán)境信息和水利工程信息等，并與相關(guān)行業(yè)共享氣象信息、地理地質(zhì)信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息。在服務(wù)器中建立豐富的信息源，強(qiáng)化數(shù)據(jù)整合，促進(jìn)信息共享，建設(shè)有序共享的水利信息資源體系，逐步提高疏勒河多元化采集、主體化匯聚和知識(shí)化分析的大數(shù)據(jù)能力。

3.2 大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

借助地表水優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、灌溉調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃，水資源配置管理和流域水資源綜合效益評(píng)價(jià)系統(tǒng)；基于服務(wù)器中昌馬峽、潘家莊水文站65 年歷史水文資料和信息化系統(tǒng)監(jiān)測(cè)地表水、地下水、泉水?dāng)?shù)據(jù)、攝像頭圖像、植被監(jiān)測(cè)影像等各類設(shè)備所采集的信息；系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出的水庫出庫水量、調(diào)水量、灌溉用水量、水庫生態(tài)水排放量、通過雙塔西湖北河口斷面的生態(tài)水排放量等各類信息資源，利用大數(shù)據(jù)理論，建立完善的數(shù)據(jù)自動(dòng)分析體系，將各類豐富的水利信息數(shù)據(jù)開發(fā)和利用。用大數(shù)據(jù)理論來不斷優(yōu)化分析，隨時(shí)更新水庫、灌溉調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃，使全流域水資源調(diào)度隨時(shí)使用最佳方案，使灌區(qū)農(nóng)作物適時(shí)適量的得到灌溉水，達(dá)到作物增產(chǎn)增收的目的，提高經(jīng)濟(jì)效益。加強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的維護(hù)管理，隨時(shí)更新系統(tǒng)信息，為灌區(qū)管理更新發(fā)展服務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)將是灌區(qū)最核心的生存和發(fā)展的戰(zhàn)略資源庫。

3.3 智能分析模型

疏勒河灌區(qū)已建成的信息化系統(tǒng)基本覆蓋了灌區(qū)灌溉業(yè)務(wù)，但只能完成業(yè)務(wù)處理，應(yīng)利用65 年的水文數(shù)據(jù)建立智能分析模型來預(yù)測(cè)疏勒河灌區(qū)河源來水量，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，為防汛調(diào)度提供決策支持能力，使防汛調(diào)度從被動(dòng)響應(yīng)向主動(dòng)預(yù)警轉(zhuǎn)變，從經(jīng)驗(yàn)判斷向科學(xué)決策轉(zhuǎn)變。

3.3.1 智能分析預(yù)測(cè)疏勒河來水量 疏勒河河水補(bǔ)給主要來源于冰川融水和降雨，年平均徑流量10.31 億m3，干流全長(zhǎng)670 km，昌馬峽以上干流長(zhǎng)346.45 km，屬祁連山區(qū)，冰川分布面積456.46 km2，年融水量約2.77 億m3，占疏勒河（昌馬峽站）全年徑流量的26.9%，是徑流的主要補(bǔ)給區(qū)。流域內(nèi)降水的分布由南向北、由東向西逐漸遞減，降水的年內(nèi)分布也極不均勻，主要集中在6—8 月，年均降水量只有47.4～56 mm，補(bǔ)給量很少。應(yīng)在云服務(wù)器中建立氣象、冰川系列數(shù)據(jù)，與昌馬峽、潘家莊歷史數(shù)據(jù)綜合，智能分析河源來水量，提高來水量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，為灌區(qū)灌溉、防汛調(diào)度提供依據(jù)。

3.3.2 智能分析流域水資源轉(zhuǎn)化過程 昌馬水庫洪水經(jīng)河道流出山外進(jìn)入山前戈壁洪積扇后，地表洪水大量滲漏補(bǔ)給地下水，地下水又在適當(dāng)條件下以泉水形式溢出地面，變?yōu)榈乇硭蔀橄掠喂鄥^(qū)河水的主要補(bǔ)給來源，是“河水—地下水—泉水—河水”的轉(zhuǎn)化過程。2019 年昌馬渠首下泄生態(tài)水量4.39 億m3，灌區(qū)2019 年灌溉斗口引水量6.7 億m3，雙塔水庫下泄生態(tài)水量1.67 億m3。灌區(qū)建設(shè)有58 眼地下水觀測(cè)井，井網(wǎng)分布合理，還有長(zhǎng)期觀測(cè)資料。同時(shí)在2004 年建設(shè)了地下水均衡場(chǎng)，可對(duì)灌溉補(bǔ)給、降雨補(bǔ)給、滲漏蒸發(fā)等地表水與地下水的轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行定量觀測(cè)、分析。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和地形地貌特征、灌區(qū)作物種類、戈壁植被生長(zhǎng)情況，用大數(shù)據(jù)理論智能分析流域水資源轉(zhuǎn)化過程，提高灌區(qū)灌溉有效利用系數(shù)，降低作物灌溉定額，增加生態(tài)水排放量。

4 結(jié)語

利用高速發(fā)展的信息技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)協(xié)同化、防汛調(diào)度科學(xué)化、遠(yuǎn)程閘門控制自動(dòng)化和農(nóng)戶用水服務(wù)泛在化為目的的信息化體系，以疏勒河灌區(qū)信息化資源集、中管理、便捷運(yùn)維、數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同模式為發(fā)展方向，最終建成信息資源利用最大化、運(yùn)行管理一體化的智慧灌區(qū)。