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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(qiáng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村水利建設(shè)，提高鄉(xiāng)村振興水利保障能力；提出要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水增效，加強(qiáng)灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)與改造以及加強(qiáng)智慧水利建設(shè)，提升數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化水平的內(nèi)容闡述。

      此前國內(nèi)許多老的灌區(qū)渠系配套設(shè)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(dá)到設(shè)計要求。灌區(qū)工程建設(shè)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(qiáng)渠道灌溉能力，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增效。為防汛抗旱和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、群眾生活筑牢堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、方案目的

      為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)“設(shè)施完善、節(jié)水高效、管理科學(xué)、生態(tài)良好”現(xiàn)代化建設(shè)總目標(biāo)，規(guī)范指導(dǎo)灌區(qū)信息化建設(shè)，全面提升大中小型灌區(qū)信息化建設(shè)管理水平。

三、設(shè)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(nóng)田灌溉而興建的水利設(shè)施，通過新建、續(xù)建和整合擴(kuò)建現(xiàn)有中小型灌區(qū)和水庫、水陂、泵站、堤防、護(hù)岸、穿堤涵管、排水箱涵等設(shè)施，進(jìn)一步優(yōu)化水資源配置，構(gòu)建區(qū)域性現(xiàn)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(xiàn)代化改造工程。設(shè)計方案需符合我國《“十四五”水安全保障規(guī)劃》中的相關(guān)要求。

3.2、灌區(qū)工程管線安全監(jiān)測設(shè)計方案

3.2.1、組成

      該設(shè)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(shè)方案，主要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、數(shù)字孿生、計算機(jī)控制技術(shù)和云計算與大數(shù)據(jù)等技術(shù)將現(xiàn)實(shí)灌區(qū)與數(shù)字灌區(qū)進(jìn)行有效融合，從而感測、整合、分析灌區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行過程中的各項(xiàng)信息，對農(nóng)業(yè)、生活、工業(yè)、生態(tài)用水的各種需求做出智能響應(yīng)，為灌區(qū)管理者和用水單位提供方便、快捷的智能化服務(wù)。管線安全監(jiān)測系統(tǒng)由灌區(qū)一張圖、監(jiān)測預(yù)警、綜合信息管理服務(wù)、供配水調(diào)度管理、水量統(tǒng)計與水費(fèi)征收、工程運(yùn)行管理、防汛管理、移動應(yīng)用、系統(tǒng)管理等模塊組成。

3.2.2、內(nèi)容

      智慧灌區(qū)工程管線安全監(jiān)測內(nèi)容包括管線滲漏監(jiān)測（水聽器聲吶技術(shù)）、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(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（如有此項(xiàng)）、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(shù)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(jù)需要分為感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個層次，再復(fù)雜一點(diǎn)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(nèi)容（本文介紹的3.2.2）以及灌區(qū)范圍內(nèi)其他的所有傳感器的監(jiān)測，利用智慧傳感器感知技術(shù)對灌區(qū)信息進(jìn)行實(shí)時采集。通過實(shí)時的采集信息，為作物灌溉提供分析和決策基礎(chǔ)。

2、傳輸層：傳輸層包括各層級系統(tǒng)用戶所在地的局域網(wǎng)和將各層次局域網(wǎng)互連的廣域網(wǎng)，包含運(yùn)營商提供的網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)采集使用的無線4G、NB、lora、北斗傳輸。是各種業(yè)務(wù)信息傳輸?shù)钠脚_和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的載體，為采集各種信息提供可靠、安全的傳輸通道。

3、應(yīng)用層：應(yīng)用層是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“平臺智能化、管理扁平化、服務(wù)前置化”的核心，該層通過對水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理、分析，并提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的快速搭建提供功能及服務(wù)共享。

3.2.4、建設(shè)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(yīng)按照“基礎(chǔ)級、中級、高級”三個等級因地制宜分級建設(shè)。

1.“基礎(chǔ)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(yuǎn)程控制等基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)，構(gòu)建了功能簡單的管理平臺。

2.“中級”指實(shí)現(xiàn)骨干工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的管線安全監(jiān)測信息采集與傳輸、遠(yuǎn)程控制等基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)，構(gòu)建了功能較為齊全的管理平臺。

3.“高級”指實(shí)現(xiàn)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(yuǎn)程控制，開發(fā)基于一張圖的管理平臺，基本實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”功能，具備數(shù)字化灌區(qū)的基礎(chǔ)。

四、方案效益

1.提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量

通過設(shè)計合理的灌區(qū)工程，將提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，使作物的產(chǎn)量和質(zhì)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(shù)，將有效節(jié)約水資源，避免水資源的浪費(fèi)。

3.保護(hù)水資源

通過水資源保護(hù)措施，將保護(hù)水資源的質(zhì)量和數(shù)量，保障灌溉水的清潔和穩(wěn)定供應(yīng)。

4.促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

灌區(qū)管線安全監(jiān)測設(shè)計方案的實(shí)施將促進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

五、方案意義

      智慧灌區(qū)工程建設(shè)方案大大提升該流域防洪抗洪能力，有效改善水環(huán)境質(zhì)量。灌區(qū)工程這些水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是支撐灌區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)宜居的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施的根本保障，在確保糧食安全、加快鄉(xiāng)村產(chǎn)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(shè)方案包括灌區(qū)管線安全監(jiān)測設(shè)計方案的實(shí)施將為灌區(qū)內(nèi)糧食作物及高原特色農(nóng)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(chǎn)和農(nóng)民增收、鞏固提升城鄉(xiāng)人飲安全和拓展脫貧攻堅(jiān)成果銜接推進(jìn)、促進(jìn)富源經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興具有重要意義。