踔厉奋发新征程 | 大国粮仓背后的水利力量
中央纪委国家监委网站 王雅婧
湖南省欧阳海灌区干渠。 受访者供图
四川省都江堰灌区指挥中心内景。受访者供图
桂西北治旱百色水库灌区工程正式通水，广西左江治旱黑水河现代化灌区工程开工建设，小浪底北岸灌区工程进入了预验收阶段……最近，我国不少灌区工程建设迎来新进展。灌区是保障国家粮食安全、落实农业节水的主力军，推进现代化灌区建设是灌区高质量发展的必由之路。水利部发布的数据显示，我国现代化灌区建设不断推进，已建成大中型灌区7300多处，党的十八大以来，耕地灌溉面积由9.37亿亩增加到10.75亿亩，形成相对完善的蓄水、引水、提水、输水、排水工程网络体系。同时，在科技手段的助力下，灌溉水利用效率和效益不断提升，农田灌溉水有效利用系数由0.516提高到0.576，耕地灌溉亩均用水量由404立方米下降到347立方米，单方灌溉水的粮食生产力从1.58公斤增加到1.8公斤以上。
闸门自动控制、灌溉智慧调配 老旧灌区展现现代化新面貌
最近，地处湖南省湘江支流舂陵水和耒水下游地区的欧阳海灌区正在进行一年一度的冬季维修养护。每年这个时候，欧阳海灌区都要对通水期灌区工程出现的问题、隐患进行整治，确保来年春天能够如期开灌。
欧阳海灌区工程是湘南地区重要的水安全保障工程，以灌溉为主，兼顾防洪、发电、生态保护等功能。自1970年通水以来，欧阳海灌区已运行50多年，在岁月的风吹雨打之中，灌区的渠道逐渐破损，渠系建筑物老化严重。2021年11月，在以前的续建配套与节水改造项目建设基础上，欧阳海灌区“十四五”续建配套与现代化改造项目正式开启，让老灌区在一次次改造中展现出现代化的新面貌。
在欧阳海灌区右总干渠管理所的办公室里，工作人员轻点鼠标，远处的渠道闸门便按照设置高度精准开启。渠道闸门是灌区工程的重要设施，过去，欧阳海灌区的闸门多为传统手动铸铁闸门，而且开启和关闭依靠人工手动操作。不仅劳动强度大、效率低，而且难以精准控制水量，安全隐患较大。拆除重建和标准化改造后，新的闸门实行统一的设计标准、统一的制造工艺、统一的安装调试，以及统一的运行管理，可实现远程监控和自动化控制，数据能通过网络传输至调度中心。欧阳海灌区的工作人员介绍：“目前，我们已经完成了6处闸门的拆除重建、8处闸门的标准化改造，相比之前，改造后的闸门在操作便捷度、控制精准度以及安全性等方面都更胜一筹。”
除了闸门改造，欧阳海灌区还进行了渡槽加固、干支渠防渗衬砌等工程建设，在欧阳海灌区（衡南片）农业水价综合改革省级试点，全管道输水取代了老旧的田间渠系，刷卡用水、智能调水用水管理模式代替了过去的用水模式。家在试点中心区的衡南县宝盖镇福全村种粮大户廖友生表示，没有维护改造前，田间支渠放不出来水，村民们不得不去附近的山塘抽水灌溉。如今，田间的自动化取水口随处可见，水稻产量提高了，种植成本也大大降低了。
在现代化改造中，数字孪生灌区的信息化基础设施建设和业务应用平台建设也是很重要的部分。“在立体感知体系方面，我们新建量测水站点97处、水质监测站点1处、视频监控站点169处。在自动控制体系方面建成闸门自动化控制系统90套。在支撑保障体系方面建成216公里沿干渠专用光纤通信网络，并接入调度中心。”欧阳海灌区调度中心的工作人员表示，新建的业务应用平台通过灌区管控一张图和工程可视化模型构建工程管理的数字化场景，利用摄像头等信息采集手段，融合漂浮物、违规闯入等智能识别模型应用，实现了欧阳海灌区AI巡渠可视化应用。灌溉智慧调配系统通过灌区来水预报模型开展短期和中长期来水预报、需水预测，依据来水、需水以及田间水深情况，结合蒸发和降雨折减，科学制定灌溉供水计划，动态生成未来3天的流量分配方案，并结合闸门自动控制系统，实现自动灌溉。
记者了解到，近年来，像欧阳海灌区这样的大中型灌区建设改造在我国稳步推进。数据显示，“十四五”以来，我国已累计实施1880多处大中型灌区改造项目和190多处新建灌区项目。2024年，水利部会同相关部委实施1300多处灌区现代化建设改造项目，完工后将新增、恢复和改善灌溉面积7000多万亩。
数字孪生系统可实现对各河段来水量的分钟级预判 千年灌区有了“智慧大脑”
四川省中部，都江堰灌区结束了岁修，正在对区域内的鲁班水库和黑龙滩水库进行除险加固。
作为全国最大的灌区以及迄今仍在运行的最古老水利工程，都江堰灌区千年来润泽着天府之国的土地。如今，这里的灌溉面积已达到1154.8万亩，相当于1000万个足球场的大小，覆盖8个市41个县（市、区），服务人口2800多万。随着时代的发展，都江堰治水已经不再仅仅依靠古人的智慧。现代化管理体系的接入、数字技术的应用，为这座古老的水利工程带来了新的活力。
在都江堰灌区指挥中心大厅内，迎面而来的就是智慧大屏。工作人员轻点鼠标，大屏上便显示出都江堰渠首数字孪生系统。该系统有综合概览、运行监控、工程调度三个模块，通过这一系统，工作人员可以清楚看到都江堰各个区域的实时监控画面，以及各类水情监测数据和计算分析，还可以对汛期的泄洪等操作进行提前模拟演练。
数字孪生系统是都江堰渠首的“智慧大脑”。据都江堰灌区指挥中心的相关工作人员介绍，该系统以数据底板为基础，融合了都江堰渠首枢纽27.6平方公里的二三维空间地理信息及倾斜摄影模型、23处水闸BIM模型、水情监测数据、工情监测数据、水资源调度业务数据、水利工程运行管理数据等多源数据，为水资源调度提供数据支撑，也为水利专业模型提供验证数据。
都江堰灌区指挥中心的工作人员表示，数字孪生系统可实现对各河段来水量的分钟级预判。2024年7月24日，都江堰迎来近十年最大洪峰过境。但依靠数字孪生系统的洪峰预演结果，防汛团队提前得到精确数据并制定了应对方案。2024年春灌期间，都江堰灌区凭借数字孪生系统实现了对上游来水的精准化监测，对渠首六大干渠配水进行智能化调度，重要制口闸门实现远程化操控，调水配水全流程线上作业。
除了“智慧大脑”，都江堰灌区还有“慧眼”。为了加强灌区监管，实现安全运行，都江堰灌区实施“慧眼工程”，应用遥感监测、智能巡检、智能识别等技术手段，建设89处AI视频识别点位、81处视频监控和163处工情监测点，推动无人机自动巡查试点，打造“天空地”一体化的监管监测体系。
都江堰灌区指挥中心的工作人员表示，过去巡渠、控制闸门全靠人工，现在有了技术支撑方便多了。以前要6个人在不同闸点同时执行的一个调度计划，如今在灌区指挥中心可以实现一键调整；以前要6个班组分别值守的异地闸点，如今在灌区指挥中心，只需1个人就能监控。
为了支撑数字孪生灌区庞大的数据需求，都江堰灌区还建成了一个云计算数据中心，运算能力为236万亿次/秒，存储能力可达709TB。这一云计算数据中心不仅能够为灌区服务，还可以为整个四川省水利行业信息化系统提供数据存储和计算服务。
近年来，我国不少灌区都进行了数字孪生建设，2022年底，水利部在全国遴选了49处大中型灌区开展数字孪生灌区先行先试建设，目前成效初显，灌溉数字化水平明显提升，进一步提高了灌溉效率。
灌溉用水精准到达需水田块 节水灌区实现水资源高效集约利用
江苏省淮安市洪泽区，洪泽湖畔，坐落着世界灌溉工程遗产名录之一的周桥灌区。2023年，这里成功入选国家级节水型灌区，这是周桥灌区继2019年跻身全国首批灌区水效领跑者名单后，再次在节水方面获得肯定。
大中型灌区是农业节水的主战场。大力推动灌区节水是提升农业灌溉用水效率，促进灌区高质量发展的重要抓手。近年来，为提高节水灌溉能力，周桥灌区的建设者和管理者秉承着“节水、生态、景观”的灌区建设发展理念，实施了8期续建配套与节水改造工程，实现水资源的高效集约利用。
节水，首要的是节流。过去，老旧的水渠存在渗水问题，水资源在输送过程中损耗严重。为了防止水资源流失，周桥灌区对原黏土梯形断面渠道进行了护坡衬砌，采用混凝土预制块护坡形式，护坡上下部位开槽现浇混凝土形成坎，每隔几十米加一道纵向混凝土格梗，护砌略高于灌溉高水位。不仅大大降低渠道输水过程中的漏损，同时提高灌溉水流速，保护渠道坡面。
节流之外，提升水资源利用效率，实现水资源循环利用，也是重要的节水措施。在周桥灌区，工作人员通过在中沟等排涝河道尾部设置水闸拦水，对尾水循环再利用，实现了节约用水、降低农业面源污染的效果。
周桥灌区的工作人员介绍，历经十多年的续建配套与节水改造，周桥灌区范围的水利设施逐步成为一个有机的整体，基本实现农村河网化，形成了一个“挡得住、排得出、灌得上、降得下、能控制”的农村水利工程体系。
除了工程建设上加以完善，在制度措施方面，周桥灌区根据周桥取水口取水量、年均降雨量及乡镇用水田块面积等制定合理的轮灌制度，通过在斗渠首设置引水口门，根据轮灌表格及时开关引水口门，确保灌溉用水精准到达需水田块，避免上下游争水及灌溉用水浪费现象，灌溉水利用率显著提高。
近年来，水利部先后发布了多批灌区水效领跑者名单和国家级节水灌区名单，节水型灌区建设和灌区节水改造工程稳步推进。
山东省位山灌区利用新兴技术，依靠需水预测模型对作物是否需要水，需要多少水进行科学计算，生成最优配水调度方案。田间安装农田节水灌溉控制器，农户用水时刷一下卡，水流便会经提水泵站提至地下低压管道，实现精量化灌溉。而在内蒙古自治区河套灌区复兴灌域，通过对渠道实施防渗衬砌和建筑物配套改造，不仅灌溉时间缩短了7天至10天，同时，每年还能够节水约1亿立方米。
中国农业农村网摘编：亓荃鹏 |
