刘建军

(甘肃省疏勒河流域水资源管理局，甘肃 玉门 735211)

1 疏勒河流域概况

1.1 灌区概况

疏勒河是甘肃省三大内陆河之一，发源于祁连山脉西段托勒南山与疏勒南山之间，疏勒河干流全长670km，流域面积4.13万km2，多年平均径流量为10.31亿m3。流域内年平均降水量不足70mm，蒸发量达到2800mm以上，是我国极度干旱地区之一。

疏勒河灌区由昌马灌区、双塔灌区、花海灌区组成，包括玉门市、瓜州县22个乡镇、甘肃农垦6个国营农场，现状总灌溉面积156.7万亩，是甘肃省最大的自流灌区，疏勒河灌区水源为疏勒河干流和石油河。灌区内建有昌马、双塔、赤金峡三座水库，总库容4.33亿m3，干支渠共约1100km，已形成了蓄、引、灌、排等较为完善的水利灌溉系统。

1.2 水资源利用概况

2016年，疏勒河干流入昌马水库径流量168258万m3，石油河入赤金峡水库径流量1705万m3；疏勒河灌区入境地表水资源总量为169963万m3。昌马水库、赤金峡水库向昌马、双塔、花海三个子灌区供水量分别为47673、30659、13307万m3，农业灌溉合计地表水总供水量91639万m3，向核工业集团四〇四厂供水量8275万m3。

2016年疏勒河灌区总用水量107145万m3，其中：城镇居民生活用水391万m3，农村居民生活用水163万m3，农业灌溉用水101235万m3，牲畜用水510万m3，工业用水1030万m3，人工生态用水3518万m3。农业灌溉为用水大户，其用水占总用水量的94%，其他行业用水仅占总用水量的6%。

2 疏勒河灌区水利信息化建设实践

疏勒河灌区水利信息化建设起步较早，2008年建成投入使用，先后实施了三期。第一期列入国家计委世行贷款《中国甘肃省河西走廊(疏勒河)农业灌溉暨移民安置综合开发项目》；第二期列入国务院批复项目《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划(2011—2020)》；第三期列入水利部支持项目《疏勒河灌区现代化建设规划》。疏勒河灌区从源头昌马水库到各灌区田间斗口实现了全渠系水量测控自动化，水利信息化和水量测控精准化全国领先，实现了传统水利到智慧水利的升级转型，较好践行了现代化国家建设战略。

灌区信息化系统工程分为三大水库联合调度系统、闸门自动化控制系统、灌区水量信息采集、控制中心和信息平台系统等四个功能子系统。

2.1 三大水库联合调度系统

三大水库联合调度系统以水库水情、大坝与闸门运行状态信息为基础，以水库信息管理与决策支持为核心，以水库闸门的自动化监控为手段，实现三大水库的联合调度与水资源统一管理和优化配置。共五个模块：①水库水情自动测报模块，在昌马、赤金峡水库的上游、入库控制断面、坝前和下游控制断面等关键部位建设水位自动监测站，实时监测水库运行状态；②水库闸门自动监控与视频监视模块，对昌马、赤金峡水库主要闸门进行监控和视频监视；③水库大坝安全监测模块，对三座水库大坝安全监测信息进行统一管理；④水库洪水预报与调度模块，建立降雨-径流预报、融雪(冰川)-径流预报模型、产汇流模型和河道水流演算模型，实现中、短期径流预报和实时洪水预报，推算相关河道断面(包括入库)的流量过程和水量，进行防洪优化调度，实现洪水资源优化；⑤水库优化调度决策支持模块，根据水库来水流量、库存蓄水量、考虑各类用水部门的需水要求进行综合判断与分析处理，建立基于优先约束破坏级别的三大水库优化调度模型库，提供三大水库常规调度及概率调度图，达到合理用水、提高经济社会效益、改善生态环境、增加水费收入等目标，为水库优化调度提供辅助决策支持。

2.2 闸门自动控制系统

按管理中心、管理分中心和现地监控站等3个调度级别对渠系重点部位闸门实现监控。管理中心位于疏勒河建设管理局内，是全灌区用水管理调度和监控中心，管理分中心分别位于昌马、花海、双塔灌区管理处，中心和分中心根据配水计划实时监测监控各管理范围内闸门的运行情况和渠道流量。管理中心管理疏勒河流域管理局直接控制的28处95孔闸门；昌马分中心管理昌马灌区19处50孔闸门；花海分中心管理花海灌区10处26孔闸门；双塔分中心管理双塔灌区8处21孔闸门。现地监测监控站位于各个闸门的监控点，根据中心和分中心下达的指令，通过有线和无线通讯，监测、控制和调节闸门的启闭，并使流量或水位达到设定值。

2.3 灌区水量信息采集系统

按流域管理中心、灌区管理分中心、灌区管理所和现地采集站等4个层级构建流域各灌区的分层分布式综合自动化系统，对灌区干渠、支渠、斗渠实行自动监测，实现信息采集存储自动化、数据传输处理网络化、决策支持数字化、调度指挥现代化。

灌区水量信息采集系统主要在13个水管所建设水量信息采集工作站，在424处水量计量点建设水量信息采集终端。

2.4 控制中心和信息平台

控制中心和信息平台是疏勒河灌区水利信息化系统的数据中心、运行枢纽和展示平台，总体上划分为三层：数据层、支撑层以及应用层。数据层由水资源综合数据库、实时水情数据库、水库水情数据库以及闸门水情数据库构成，由其应客户请求独立地进行各种处理；支撑层用来支持各个应用系统的实现；应用层包括灌区三大水库联合调度系统、水情实时采集系统以及渠系闸门自动监控该系统。

现有的疏勒河灌区信息化系统主要功能：①灌区水量数据采集系统完成灌溉计量信息的采集工作；②灌区闸门监控系统实现对水库和干渠部分重点闸门的监控和昌马渠首的视频监视；③三大水库联合调度系统实现昌马、双塔、赤金峡等三大水库联合供水调度和灌区水资源的配置；④地下水三维仿真系统研究疏勒河灌区地下水位动态演变规律；⑤洪水预报调度系统实现洪水预报及洪水淹没的动态演示；⑥分级浏览、汇总、审批灌区需水计划功能。

疏勒河灌区水利信息系统建设总体框架，如图1所示。

3 疏勒河灌区水利信息化发展展望

2017年，疏勒河灌区启动现代化灌区建设项目，依据《全国水利信息化规划(“金水工程”规划)》《水利信息化顶层设计》《甘肃省水利信息化顶层设计》，按照“一张图、一个库、一门户、一平台、一张网”的水利信息化建设要求，扩展升级现有疏勒河干流水资源监测和调度管理信息系统，利用物联网、3S、三维虚拟现实、云计算、大数据等先进技术，建设满足疏勒河现代化灌区要求的水利信息化体系。规划用3年时间实现水利信息采集数字化、信息展现可视化、信息共享集成化、信息利用智能化、灌区管理的自动化。疏勒河灌区水利信息系统扩展总体规划见表1。

表1 疏勒河灌区水利信息系统扩展总体规划

图1 疏勒河干流水资源监测和调度管理信息系统总体框架示意图

展望未来，疏勒河灌区水利信息系统主要扩展升级内容具体有以下几个方面：

(1)基础设施。主要包括服务器、PC客户端、智能手机、监控大屏，操作系统、数据库系统、安全防护软件、中间件，局域网、VPN、无线网等基础软硬件网络环境。

(2)业务系统。除了已经建设的管网GIS、SCADA、热线、营业收费等业务系统外，还将扩展巡检抢修系统、短信平台、工程管理系统，实现运营调度数据中心和运营调度指挥平台的数据集成、业务协同的要求。

(3)数据资源。重新规划整理构建集成地形数据库、管网数据库、运营调度运行数据库。建立各类文档、图片、表格、视频等文件资源库，存放非结构化数据，集成整合在线监测数据库和各领域业务数据库。

(4)数据管理工具。提供地形图管网图的更新维护工具，各业务系统数据集成更新工具，后台分析汇总工具，以及双机热备数据同步更新工具。

(5)业务服务。采用面向资源的标准SOAP、REST服务，提供GIS查询分析服务、实时数据监测服务、业务数据汇总统计服务和综合应用分析服务等接口，并对服务的发布和应用统一管理和监控。

(6)综合应用。即供水运营调度指挥平台客户端、供水运营业务工单平台客户端、供水运营移动工单系统，主体分别采用Flex富客户端技术、JavaScript技术、Android平台进行开发，实现企业的运营监控、实时监控、运营分析和运营调度。

(7)健全规范。以国家和行业标准规范为基础，结合实际制定一套符合灌区运行管理的规范体系。主要包括数据处理规范、接口规范、数据系统使用规范、服务器管理规范等，保证系统安全稳定的运行。

4 结语

疏勒河灌区借助完善的渠系工程和现代通讯技术，水利信息化经过10余年建设完善，实现了对水资源的精准管理，减轻了水管人员劳动强度，提高了水量计量和水费收缴准确率，极大地促进了农业节水，提高了水利供给侧质量，灌区水利管理自动化树立了全省乃至全国典范。尚存在冬季停水后野外设施的看管和专用系统与公共信息系统尚未完全兼容等问题，维护和管理费用较高，经济效益尚未显现。未来3年，将结合现代化灌区建设，改造升级现有水利信息化系统，逐步实现渠系工程野外无人化管理和水量信息公众共享。