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一、背景闡述

      二〇二一年十二月，我國出臺印發(fā)了《“十四五”水安全保障規(guī)劃》，在規(guī)劃中明確要加強農業(yè)農村水利建設，提高鄉(xiāng)村振興水利保障能力；提出要大力推進農業(yè)節(jié)水增效，加強灌區(qū)現代化建設與改造以及加強智慧水利建設，提升數字化網絡化智能化水平的內容闡述。

      此前國內許多老的灌區(qū)渠系配套設施尚未完成，很多蓄水、輸水功能不完善，并且灌區(qū)干支渠工程存在漏水問題，輸水工程中損失量較大，抗旱能力低下，灌區(qū)工程效益未能達到設計要求。灌區(qū)工程建設完工后灌區(qū)灌溉水利用率將提升，并大幅減少渠道滲漏損失，增強渠道灌溉能力，實現節(jié)水增效。為防汛抗旱和農業(yè)生產、群眾生活筑牢堅實基礎。

二、方案目的

      為實現灌區(qū)“設施完善、節(jié)水高效、管理科學、生態(tài)良好”現代化建設總目標，規(guī)范指導灌區(qū)信息化建設，全面提升大中小型灌區(qū)信息化建設管理水平。

三、設計方案

3.1、什么是灌區(qū)工程

      灌區(qū)工程主要包括蓄水工程、引水工程、提水工程、輸配水工程、退泄水工程、田間工程、信息化工程等。通俗來說這些工程是為農田灌溉而興建的水利設施，通過新建、續(xù)建和整合擴建現有中小型灌區(qū)和水庫、水陂、泵站、堤防、護岸、穿堤涵管、排水箱涵等設施，進一步優(yōu)化水資源配置，構建區(qū)域性現代化的灌溉供水工程體系。灌區(qū)工程也稱灌區(qū)配套與節(jié)水改造工程，灌區(qū)續(xù)建配套與現代化改造工程。設計方案需符合我國《“十四五”水安全保障規(guī)劃》中的相關要求。

3.2、灌區(qū)工程管線安全監(jiān)測設計方案

3.2.1、組成

      該設計方案也稱智慧灌區(qū)信息化綜合解決方案、灌區(qū)工程信息化建設方案，主要運用物聯網技術、人工智能、數字孿生、計算機控制技術和云計算與大數據等技術將現實灌區(qū)與數字灌區(qū)進行有效融合，從而感測、整合、分析灌區(qū)生產運行過程中的各項信息，對農業(yè)、生活、工業(yè)、生態(tài)用水的各種需求做出智能響應，為灌區(qū)管理者和用水單位提供方便、快捷的智能化服務。管線安全監(jiān)測系統(tǒng)由灌區(qū)一張圖、監(jiān)測預警、綜合信息管理服務、供配水調度管理、水量統(tǒng)計與水費征收、工程運行管理、防汛管理、移動應用、系統(tǒng)管理等模塊組成。

3.2.2、內容

      智慧灌區(qū)工程管線安全監(jiān)測內容包括管線滲漏監(jiān)測（水聽器聲吶技術）、管線形變監(jiān)測、管線壓力監(jiān)測、管道水溫監(jiān)測、閥井溫度監(jiān)測、管線流量監(jiān)測、自動控制體系（閘門控制系統(tǒng)，泵站控制系統(tǒng)，泵閥狀態(tài)在線監(jiān)測）、閥井水位監(jiān)測、輸水隧洞結構健康監(jiān)測（如有此項）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、灌區(qū)環(huán)境監(jiān)測站、灌區(qū)智慧水利平臺（灌區(qū)信息化平臺、灌區(qū)數字化平臺）等。

3.2.3、框架圖

智慧灌區(qū)工程管線安全監(jiān)測系統(tǒng)根據需要分為感知層，網絡層和應用層三個層次，再復雜一點的智慧水利監(jiān)測系統(tǒng)可分為七個層次。

1、感知采集層：采集包括智慧灌區(qū)工程管線安全監(jiān)測內容（本文介紹的3.2.2）以及灌區(qū)范圍內其他的所有傳感器的監(jiān)測，利用智慧傳感器感知技術對灌區(qū)信息進行實時采集。通過實時的采集信息，為作物灌溉提供分析和決策基礎。

2、傳輸層：傳輸層包括各層級系統(tǒng)用戶所在地的局域網和將各層次局域網互連的廣域網，包含運營商提供的網絡及數據采集使用的無線4G、NB、lora、北斗傳輸。是各種業(yè)務信息傳輸的平臺和系統(tǒng)數據的載體，為采集各種信息提供可靠、安全的傳輸通道。

3、應用層：應用層是系統(tǒng)實現“平臺智能化、管理扁平化、服務前置化”的核心，該層通過對水資源監(jiān)測數據進行綜合管理、分析，并提供標準服務接口，為業(yè)務應用系統(tǒng)的快速搭建提供功能及服務共享。

3.2.4、建設分級

智慧灌區(qū)信息化綜合解決方案各類型灌區(qū)管線安全監(jiān)測信息化應按照“基礎級、中級、高級”三個等級因地制宜分級建設。

1.“基礎級”指部分開展了灌區(qū)管線安全監(jiān)測信息采集與傳輸、遠程控制等基礎設施配套建設，構建了功能簡單的管理平臺。

2.“中級”指實現骨干工程關鍵節(jié)點的管線安全監(jiān)測信息采集與傳輸、遠程控制等基礎設施配套建設，構建了功能較為齊全的管理平臺。

3.“高級”指實現了覆蓋灌區(qū)主要管理對象包括管線安全監(jiān)測工情、水情的采集、傳輸和遠程控制，開發(fā)基于一張圖的管理平臺，基本實現“四預”功能，具備數字化灌區(qū)的基礎。

四、方案效益

1.提高農業(yè)生產效率和質量

通過設計合理的灌區(qū)工程，將提高農業(yè)生產的效率和質量，使作物的產量和質量得到提升。

2.節(jié)約水資源

通過采用高效、節(jié)水的灌溉技術，將有效節(jié)約水資源，避免水資源的浪費。

3.保護水資源

通過水資源保護措施，將保護水資源的質量和數量，保障灌溉水的清潔和穩(wěn)定供應。

4.促進農業(yè)現代化

灌區(qū)管線安全監(jiān)測設計方案的實施將促進農業(yè)的現代化發(fā)展，推動農業(yè)產業(yè)的轉型升級。

五、方案意義

      智慧灌區(qū)工程建設方案大大提升該流域防洪抗洪能力，有效改善水環(huán)境質量。灌區(qū)工程這些水利基礎設施建設是支撐灌區(qū)產業(yè)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)宜居的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施的根本保障，在確保糧食安全、加快鄉(xiāng)村產業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。灌區(qū)工程信息化建設方案包括灌區(qū)管線安全監(jiān)測設計方案的實施將為灌區(qū)內糧食作物及高原特色農業(yè)種植、城鄉(xiāng)及工業(yè)供水提供可靠的水源保障，對保障區(qū)域糧食增產和農民增收、鞏固提升城鄉(xiāng)人飲安全和拓展脫貧攻堅成果銜接推進、促進富源經濟社會可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興具有重要意義。