灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路

2015（第三届）中国水利信息化与数字水利技术论坛—灌区信息化“十三五”发展趋势及“一体化”技术运用思路陈金水河海大学计算机与信息学院HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China••••••一灌区信息化“十三五”发展趋势；二灌区信息化发展中“一体化”技术的运用思路。讨论两个话题：HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路01依据1：2011年9月7日水利部李国英副部长在“引嫩入白”工程信息化建设可行性研究报告审查会上的讲话。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China一灌区信息化“十三五”发展趋势依据2：《全国现代灌溉发展规划2012-2020》。灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路02李国英副部长2011年9月7日在“引嫩入白”信息化建设方案审查会上讲话指出，从“十二五”开始，灌区要加快开展信息化、数字化和智能化的建设。李国英副部长的讲话给出了灌区现代化“顶层设计”的思路和框架，是灌区现代化发展的方向。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China1.1信息化、数字化、智能化的发展思路奠定了灌区现代化“顶层设计”的基础灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路03“引嫩入白”工程吉林省白城市位于嫩江右岸支流洮儿河流域，是吉林省西部地区老工业基地，土地资源丰富，具有一定的农业发展潜力。但是，白城是一个水资源短缺的城市，全市水资源总量22.72亿立方米，约占全省的5.62％，人均占有水资源1140立方米，约为全国及全省平均水平的51.35％和75％。随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，对水资源的需求急增，供需矛盾加剧。灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路04“引嫩入白”工程“引嫩入白”供水工程从水资源较为丰富的嫩江干流引水，向白城市、镇赉县等城镇和五家子灌区（30万亩）供水，并为向莫莫格湿地补水创造条件。灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路05“引嫩入白”工程（总体布置）灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路06“引嫩入白”工程（取水口）灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路07“引嫩入白”工程（一级泵站）灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路08引嫩入白供水工程2005年开工建设，2011年工程基本完工，届时，编制并申报《吉林省引嫩入白综合信息化可行性研究报告》，并于2011年9月7日在水利部审查。审查会上李国英副部长指出：“灌区事业、灌溉技术是今后发展方向。定额灌溉全国还找不到可借鉴的例子。永远拍脑袋永远实现不了灌区现代化。下决心走下去一定能走出农业灌区现代化的康庄大道。”灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路091需求牵引、应用至上；2统一规划、分步实施3总体设计、模块管理；4数学模拟、注重参数5阶段先进、扩展升级；6稳扎稳打、持续利用李国英副部长对灌区现代化建设的建议灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路10第一步：实现信息化；第二步：实现数字化；第三步：实现智能化。李国英副部长对实现灌区现代化的具体步骤划分灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路11“实现信息化”就是通过各种信息采集技术和手段，全面或较为全面地获取灌区内的水雨情、工情、墒情等信息，并通过通信链路和计算机网络传输给需要这些数据的职能部门和管理人员，借助必要的软件，使这些部门和人员能够浏览、查询所需要的信息，并可以统计、汇总，形成报表等，以此作为灌区建设和管理的依据或参考。灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路12“实现数字化”就是系统地融合水、肥、作物等学科及专家的知识，在信息化的基础上，针对灌区各种作物，以及具体的土壤、气候等条件，建立科学合理、精准的供水（供肥等）过程模型（节水并在边界条件约束下达到最优化）。该模型应能够根据供水过程中发生的情况变迁，以参数变化的形式对模型作随机调整并运用，以此指导灌区灌溉（可能还有生活、工业、防洪等）水资源的调配。灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路13“实现智能化”就是根据信息化所获得的各种数据，作为参数，去选择匹配的模型，通过编制的软件由计算机及各种控制设备和设施自动执行模型，从而控制供水（供肥）建筑物、设备、设施的运行，实现供水、供肥过程自动化和智能化。灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路14水利部水利水电规划设计总院与中国灌溉排水发展中心于2014年8月向水利部提交了《全国现代灌溉发展规划》（2012-2020）。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China1.2《全国现代灌溉发展规划2012-2020》对灌溉现代化发展的部署灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路15这个规划提出，在“十二五”期间，要加快实施规划内大型灌区、大型灌排泵站信息化建设；开展重点中型灌区、小型农田水利建设重点县信息化试点工作。“十三五”期间，全面完成大型灌区和泵站信息化建设任务，全面开展并基本完成重点中型灌区、小型农田水利建设重点县信息化建设任务。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路16具体措施：“十二五”期间，要完成全国农田水利综合数据库建设和基础数据采集，启动国家灌区监测系统建设，基本形成灌区监测体系框架。“十三五”期间，要形成覆盖全国的农田水利数据库体系，为农田水利管理信息化提供全面支撑。基本建成国家灌区监测系统，实现对灌区灌溉排水的宏观管理。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路17投资测算：经初步测算，全国现代灌溉发展规划总投资约为14,627亿元（不含大中型水源工程投资）。其中，已有灌区改造投资8,640亿元，占59.1%；已有灌区升级投资3,536亿元，站24.2%，新建大中型灌区投资1,552亿元，站10.6%；灌排泵站更新改造投资500亿元，占3.4%；信息化系统等投资400亿元，占2.7%。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路18预期目标：按照上述投资计划，2020年基本完成大型灌区、重点中型灌区的续建配套与节水改造以及大型泵站的更新改造，力争完成约3000处一般中型灌区的续建配套与节水改造以及120处中型泵站的更新改造，力争完成5.6亿亩已有灌区升级为现代灌区的任务，力争新建654处现代大中型灌区。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China大型灌区：≥30万亩重点中型灌区：≥5万亩一般中型灌区：≥1万亩大型泵站：流量≥50m3/s功率≥10000kw中型泵站：流量≥10m3/s功率≥1000kw灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路19特别要强调的是：（1）“十三五”要新建70座大型灌区，这些大型灌区近一半分布在黑龙江、四川和河南三省。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路20（2）“十三五”要新建203座重点中型灌区，这些重点中型灌区主要分布在四川、黑龙江、重庆、云南和贵州五省市。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路21二灌区信息化发展中“一体化”技术的运用思路所谓“一体化”技术，是指在机电一体化的基础上，进一步结合信息技术，乃至“土建”（安装体），实现机、电、信息一体化，逐步完成灌区建设从“工程化”到“工业化”直至“现代化”的发展过程。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路222.1智能“渠灌”控制系统虽然“渠灌”水量损失大，不容易控制，但是，它设施成本低，管理方便，因此仍然是目前运用最广泛的灌溉方式。如何对“渠灌”实现节水、智能控制是“十二五”乃至“十三五”大、中型灌区续建配套节水改造以及现代化管理的重要任务。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路23“一体化闸门”（FlumeGate）是水利部的“948”项目，该项目引进澳大利亚Rubicon公司的技术和装置，已经应用到安徽的淠史杭（安装了5扇）、宁夏的青铜峡（安装了11扇）、山西的汾河（安装了4扇）、甘肃的昌马（9扇）等灌区。“一体化闸门”不仅是“十二五”灌区信息化建设中“全渠道控制系统”（TotalChannelControlSystem）的一项重要内容，也是水利工程及其设施“工业化制造”的改革性尝试。HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路24老式手摇闸门一体化闸门（上游）HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路25一体化闸门的安装一体化闸门的结构HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路26一体化闸门实例：澳大利亚的灌溉及河流控制一体化闸门（顶流式）HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路27一体化闸门实例：澳大利亚的灌溉一体化闸门（底流式）HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路28一体化闸门实例：中国山西汾河灌区HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路29一体化闸门实例：中国宁夏青铜峡灌区HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路30一体化闸门实例：中国安徽淠史杭灌区HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路31一体化闸门实例：中国甘肃昌马灌区HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路32一体化闸门实例：中国水利部节水灌溉示范基地（北京顺义）HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路33“全渠道控制系统”示意HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思路34“全渠道控制系统”通信网络HohaiUniversity1XikangRoad,Nanjing210098P.R.China灌区信息化“十三五”发展趋势及一体化技术运用思