三屯河灌区信息化发展步入数字孪生建设

三屯河灌区信息化发展步入数字孪生建设

乔恩春

身份证号码652301197512280040 昌吉市水利管理站(昌吉市三屯河流域管理处)    新疆昌吉州昌吉市     831100

前言

数字孪生建设是智慧水利建设的重要内容，是提升水资源节约集约水平的重要手段，是提升粮食产能的举措，是促进灌区现代化发展的重要途径，深刻认识加快数字孪生灌区建设的重要意义，牢牢把握“需求牵引，应用至上、数字赋能、提升能力”的总要求，以数字化场景、智能化模块、精准化决策为路径、强化分析研究、加强调度指导，推进灌区数字化、监控自动化、调度智能化、建设管用、实用、好用的数字孪生灌区，为新阶段灌区现代化建设提供有力支撑。

近年来，昌吉市认真落实水利部部署要求，以习近平总书记提出的"节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力"的治水思路为引领，坚定不移推动水利高质量发展，统筹数字孪生灌区和现代化灌区试点建设，以水利部先行先试灌区建设为引领，扎实推进信息化和数字化建设，持续提升管理和用水调度数字化、网络化和智能化水平，现代化数字灌区建设迈出坚实步伐，取得扎实成效。目前三屯河灌区重点工程和关键业务实现了监控自动化、调度智能化、灌区水资源配置利用效率和水旱灾害防御能力持续提升，灌区综合效益得到全面提升。

一、三屯河现代化灌区的发展历程

三屯河灌区从1996年到2023年，信息化建设经历了“单机时代”“网络时代”“互联网+时代”演变历程，始终坚持“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”理念，紧密结合三屯河灌区工程基础设施现状、配水调度、防洪调度、水费计收、工程管理的实际需求，统筹规划、分步实施，稳步推进。2023年三屯河灌区被列为全国第一批、全疆唯一数字孪生先行先试大型灌区，正在向智慧灌区稳步迈进，即将进入“数字孪生时代”。

二、灌区信息化建设分布情况

三屯河灌区已建设有信息中心1处、信息分中心8处，建设97处水情监测点、12处山区雨情自动监测站、92孔闸门远程控制系统、263路视频监控系统、2处水库大坝安全监测系统、2处渠首大闸安全监测系统、无人机巡检系统。形成了以“智慧灌区e平台”为核心的数据管理和展示的统一软件系统，主要包括信息采集、量水测水、配水调度、灌溉管理、水费管理、防汛预警、工程管理等功能模块，将水情、雨情、工情、墒情等各类业务数据进行集中统一、分类管理，实现了灌区信息的全面掌控。

三、以“四化”为数字孪生支撑保障

（1）用水管理“高效化”。一是用水计量高效管理。农田灌溉渠系一级取水口、收费断面，实现自动监测、精准计量全覆盖，计量精度达到95%，量水测水效率提高60%。二是末级渠系水量结算高效。水量结算从以前的人工核算，转变成为现在通过灌区智慧e平台水帐核算系统，输入相应变量自动生成，水量结算整编工作效率提高了80%。三是配水流程高效。目前骨干渠系80%的闸门均实现了远程自动控制，配水效率提高35%；运营成本减少10%，提高调供水效率。

（2）灌溉管理“精准化”。一是配水计划精细化。根据年度“三条红线”指标，将用水总量逐级分解至乡镇、村组、户，地表水到取水口，地下水到单井，按作物、轮次制定供水计划，农业灌溉配水不断精细化。农业节水成效突出，农业用水总量2015年至2022年减少1.26亿方，农业综合灌溉定额下降60立方米/亩。二是水费计收精准化。通过信息化软件平台对用水户或用水单位的实用水量、应缴水费进行自动计算，为用水户提供了公平、公正、精准计量的优质用水服务，水费征收率达100%，实现了水费计收精准化和智能化。

（3）工程管理“标准化”。一是灌区建设标准化。一处配套管理站房、一组三个责任人公告牌、一套动态监测运行设备、一个信息分中心、一组关键制度及规程明示、一组安全警示标语、一套完整档案资料，灌区标准化建设配置完善化。二是工程管理数字化。将灌区渠系干、支、斗渠道、建筑物进行属性入库、位置上图、统一编码，通过二维码快速查询属性信息，工程检索、查询效率提高45%，实现了工程台账数字化。三是工程巡检便捷化。管理人员采用手机APP按照统一标准进行工程巡检，实时掌握巡检位置轨迹，传输巡检信息，发现异常及时处理，提高了工作效率。

（4）安全管理“时效化”。一是汛期各级管理人员通过手机及软件平台及时了解山区降雨情况，洪沟汇流情况，预警时间提前2-4小时，在第一时间启动应急预案，在确保人员及工程安全的前提下，实现了防汛管理精准化。二是网络安全按照等保二级标准进行建设，对机房环境、网络信息安全进行全过程的在线监控及预警，发现问题及时处理。

三、以“四预”打造数字孪生示范

一是以实现灌区现代化为目标，补充立体感知体系、扩展自动控制体系、填充信息服务体系、完善支撑保障体系、构建“2+N”水利智能应用体系，建设数据底板、专业模型、知识库，搭建“三屯河数字孪生灌区平台”。

立体感知体系包括水情监测感知97

处，实现了精准测控到田间；雨（雪）情监测感知12处，提高了防汛预警水平；工情监测感知4处，实现了对水库大坝、渠首大闸安全情况的实时掌握；墒情监测感知30处，为灌区旱涝灾害监测、水量调度提供数据支撑；无人机智能感知1处，提高安全管理与灌区服务能力。

自动控制体系包括92孔闸门远程自动控制、9孔一体化闸门以及194路视频监控，提高闸门远行管理水平，实现灌区监控无死角。

信息服务体系包括软件平台二次开发服务接口、数据治理融合和智能移动终端应用，实现数据共享。

支撑保障体系包括信息中心1处、信息分中心8处、区域防雷4处、通信网络与网络安全，搭建了集约高效的基础环境，为数字孪生提供有效保障。

智能应用体系包括“智慧灌区e平台”和“三屯河数字孪生灌区平台”，实现对灌区各类业务数据的科学管理与应用，实现灌区“四预”功能。

二是运用物联网、大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术，以数字化场景、智能化模拟、精准化决策为路径，实现三屯河水库、努尔加水库两库联合调配水、总干渠-西干渠自动化输配水功能。

四、总体成效

三屯河数字孪生灌区平台建成后，可以实现三屯河灌区的全面感知和数据采集，提升灌区洪水预报、旱情预警、调度预演和智能调度能力，提高灌溉效率和质量，降低管理成本，同时加强对数据安全和隐私保护工作，确保数字孪生灌区的安全和稳定运行。为新阶段三屯河灌区高质量发展提供有力支撑和强力驱动。为昌吉市数字化经济发展提供数据参考价值，促进灌区管理体系和管理水平走在全疆、全国前列，为新疆智慧水利数字孪生灌区建设提供“样本”。