寧夏回族自治區(qū),，人均水資源量是我國(guó)平均水平的三分之一,，做好水治理文章是永恒主題。然而,，從“治水”到“智水”的進(jìn)程中,，諸多技術(shù)瓶頸令人棘手。何以破題,？唯有科技,。錨定建設(shè)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)、探索建立全國(guó)第一個(gè)百萬(wàn)畝級(jí)水聯(lián)網(wǎng)數(shù)字治水示范先行區(qū),，寧夏要為全國(guó)水治理現(xiàn)代化提供范式,。

面對(duì)滔滔洪水，大禹變堵為疏,，終成大業(yè),。千百年后,，進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，智慧水利不斷迭代升級(jí),，民生大計(jì)催生數(shù)字治水,。

地處西北內(nèi)陸的寧夏回族自治區(qū)，人均水資源量是我國(guó)平均水平的三分之一,，做好水治理文章是永恒主題,。然而，從“治水”到“智水”的進(jìn)程中,，諸多技術(shù)瓶頸令人棘手,。

何以破題？唯有科技,。

2020年,，寧夏科技廳設(shè)立自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重大項(xiàng)目《基于水聯(lián)網(wǎng)全數(shù)字治水關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)寧夏數(shù)字治水項(xiàng)目），會(huì)同寧夏水利廳,、組織寧夏水利科學(xué)研究院,，聯(lián)合清華大學(xué)等單位開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。今年5月12日,，項(xiàng)目高水平通過(guò)國(guó)家和自治區(qū)專(zhuān)家驗(yàn)收,。

錨定建設(shè)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)、探索建立全國(guó)第一個(gè)百萬(wàn)畝級(jí)水聯(lián)網(wǎng)數(shù)字治水示范先行區(qū),，寧夏要為全國(guó)水治理現(xiàn)代化提供范式,。

閘門(mén)控制系統(tǒng)進(jìn)入“自動(dòng)駕駛階段”

當(dāng)前，寧夏引黃灌區(qū)的水資源管理仍然相對(duì)粗放,，總體上自動(dòng)化程度較低,，人力成本較高,，且供水服務(wù)質(zhì)量不佳,。

調(diào)度人員通過(guò)提高或降低渠道閘門(mén)開(kāi)度，達(dá)到穩(wěn)定的目標(biāo)流量,。但由于相互影響,，即使其他閘門(mén)沒(méi)有任何動(dòng)作，過(guò)閘流量也會(huì)相應(yīng)變化,，這些變化是不可預(yù)期的,。要使所有閘門(mén)都達(dá)到目標(biāo)，就要不斷調(diào)整閘門(mén)的開(kāi)度,。

“過(guò)去全憑人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)摸索,。每個(gè)灌季，每次灌溉調(diào)整,，需要特別有經(jīng)驗(yàn)的人花費(fèi)兩天時(shí)間,?！睂幭拇髮W(xué)副校長(zhǎng)、清華大學(xué)—寧夏銀川水聯(lián)網(wǎng)數(shù)字治水聯(lián)合研究院院長(zhǎng)王忠靜說(shuō),。

如今,，隨著寧夏引黃灌區(qū)水聯(lián)網(wǎng)全渠系智能控制關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，這項(xiàng)工作變得異常輕松,。

5月12日8時(shí)57分,，寧夏西干渠管理處。

工作人員打開(kāi)渠道閘門(mén)測(cè)控系統(tǒng),，藍(lán)色屏幕上,，清晰地顯示出第一管理所當(dāng)前干引流量為3950立方米/秒，實(shí)供流量2620立方米/秒,。另外4個(gè)管理所的數(shù)據(jù)也一目了然,。一并顯示的，還有各所測(cè)流斷面的平均流速,、損失流量,、水位與流量的關(guān)系曲線。

這套系統(tǒng)把西干渠的所有感知數(shù)據(jù)全部接入,，每一個(gè)指標(biāo)口,，從用水計(jì)劃指標(biāo)的下達(dá)到配水計(jì)劃的制定，從用水斗口的配水到管理所水量的結(jié)算,，全部實(shí)現(xiàn)了智能化管理,。

“所有閘門(mén)同時(shí)放到一個(gè)系統(tǒng)里，根據(jù)閘門(mén)之間的動(dòng)作和反饋回來(lái)的現(xiàn)時(shí)流量,，每5分鐘自動(dòng)調(diào)節(jié)一次,，產(chǎn)生一批指令，15分鐘就能達(dá)成目標(biāo),，整個(gè)系統(tǒng)一般45分鐘左右達(dá)成目標(biāo),。”王忠靜強(qiáng)調(diào),，“精準(zhǔn)灌溉就是這么實(shí)現(xiàn)的,。”

工作人員指著中間一條縱坐標(biāo)為“0”的曲線進(jìn)一步解釋?zhuān)霸浇咏@條曲線,，代表指標(biāo)口即時(shí)流量和目標(biāo)流量的偏差越小,。如果某個(gè)指標(biāo)口的變化曲線與這條重合，代表偏差為零,，完全達(dá)成目標(biāo),。”

兩年來(lái)，該課題承擔(dān)單位清華大學(xué)通過(guò)不懈努力,，實(shí)現(xiàn)了西干渠灌域100多公里渠道管理全程數(shù)字化,。在王忠靜看來(lái)，“我們的控制系統(tǒng)已經(jīng)像汽車(chē)一樣,，進(jìn)入了自動(dòng)駕駛階段,。”

打造國(guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)畝級(jí)智慧灌區(qū)

引黃灌區(qū)水聯(lián)網(wǎng)全渠系智能控制關(guān)鍵技術(shù),，是寧夏數(shù)字治水項(xiàng)目的縮影,。水利人和科技人并肩作戰(zhàn)，當(dāng)起了“現(xiàn)代大禹”,。

2020年5月1日,，由王忠靜教授負(fù)責(zé)、寧夏水利科學(xué)研究院擔(dān)綱,，這一重大研究項(xiàng)目正式啟動(dòng),。4個(gè)課題分別是寧夏引黃灌區(qū)水聯(lián)網(wǎng)全渠系智能控制關(guān)鍵技術(shù)，賀蘭山蘇峪口溝洪水精準(zhǔn)預(yù)報(bào)與智能調(diào)度技術(shù),，河湖水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè),、智能診斷及智慧河長(zhǎng)技術(shù)，西干渠灌域百萬(wàn)畝級(jí)水聯(lián)網(wǎng)數(shù)字治水集成示范,。

巍巍賀蘭山東麓,，長(zhǎng)約290公里，寬約33公里,，涵蓋寧夏4個(gè)地級(jí)市共11個(gè)縣區(qū)和10個(gè)工業(yè)園區(qū),，涉及人口379萬(wàn)人，占總?cè)丝诘囊话胍陨?。該課題構(gòu)建了衛(wèi)星,、雷達(dá)、地表多源雨情監(jiān)測(cè)與耦合優(yōu)化布局體系,，建立了氣候模式,、氣象雷達(dá)聯(lián)合降水預(yù)測(cè)模型，建立了暴雨洪水預(yù)報(bào)與山前攔洪庫(kù)聯(lián)合調(diào)度技術(shù),，將洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見(jiàn)期由0.5小時(shí)提高至2.5小時(shí),，可支撐山區(qū)取得防洪和非常規(guī)水資源利用雙贏。

塞上江南好,，縱橫“七十二連湖”。讓銀川平原永葆清波蕩漾,、鷗戲鷺翔,，是每個(gè)人心中的愿景。

民之所向，我之所往,。

課題組研發(fā)了監(jiān)測(cè)與仿真實(shí)時(shí)耦合的河湖水質(zhì)在線智能分析模型及其智慧河長(zhǎng)云平臺(tái),，實(shí)現(xiàn)了河湖水質(zhì)全天候自動(dòng)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬及水環(huán)境突變預(yù)警預(yù)報(bào),。

三管齊下,，國(guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)畝級(jí)智慧灌區(qū)躍然而出。該項(xiàng)目第四課題組將前三項(xiàng)技術(shù)在西干渠灌域集成示范,，效果顯著,。

水聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化灌區(qū)技術(shù)應(yīng)用，可節(jié)水6%,、節(jié)勞50%,、節(jié)能15%；洪水精準(zhǔn)預(yù)報(bào)與智能調(diào)度技術(shù)應(yīng)用,，把洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期提高2小時(shí),，精度提高到85%；河湖水質(zhì)智能診斷及智慧河長(zhǎng)技術(shù)應(yīng)用,，可大幅減輕河長(zhǎng)巡河工作強(qiáng)度,，提前3天智能預(yù)測(cè)水華發(fā)生的可能性和程度。

在同類(lèi)型灌區(qū)具有廣闊應(yīng)用前景

寧夏數(shù)字治水項(xiàng)目驗(yàn)收當(dāng)天,，專(zhuān)家組經(jīng)查看現(xiàn)場(chǎng),、聽(tīng)取匯報(bào)、審閱資料,、質(zhì)詢(xún)?cè)u(píng)議,，一致認(rèn)為項(xiàng)目開(kāi)展水聯(lián)網(wǎng)數(shù)字治水關(guān)鍵技術(shù)研究與示范，對(duì)于促進(jìn)水資源節(jié)約集約利用,、水利高質(zhì)量發(fā)展,、智慧水利建設(shè)具有重大意義?！敖裉鞂?shí)地走訪了三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),，感覺(jué)各有特點(diǎn)，在科研應(yīng)用方面也有共同之處,，那就是實(shí)現(xiàn)了技術(shù),、管理和服務(wù)的融合?！彼克乃Y源監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心副主任成建國(guó)表示,。

中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所研究員賈紹鳳也稱(chēng)，項(xiàng)目在灌區(qū)渠系輸配水精量智能控制技術(shù),、干旱區(qū)多源信息耦合雨洪預(yù)報(bào)與智能調(diào)度技術(shù),、河湖水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)及水質(zhì)水動(dòng)力實(shí)時(shí)計(jì)算模擬技術(shù)等方面創(chuàng)新突出。

按照專(zhuān)家組驗(yàn)收意見(jiàn)，寧夏數(shù)字治水項(xiàng)目取得的11項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及其在寧夏的示范應(yīng)用,，將大幅提高寧夏水資源利用效率和管理水平,，在水資源利用的精量、智能,、低碳,、節(jié)水和經(jīng)濟(jì)等方面支撐黃河流域水資源高效利用和水利事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

筆者注意到,，專(zhuān)家認(rèn)為項(xiàng)目研究成果在西干渠,、秦漢渠和銀川市水務(wù)局得到推廣應(yīng)用，在我國(guó)同類(lèi)型灌區(qū)具有廣闊應(yīng)用前景,。

“在高速公路上開(kāi)車(chē),，什么時(shí)候最省油？答案是自動(dòng)駕駛的時(shí)候,。這次我們把傳統(tǒng)灌區(qū)的灌溉管理從‘手動(dòng)駕駛模式’切換到‘自動(dòng)駕駛模式’,，為的就是準(zhǔn)確配水，準(zhǔn)確調(diào)度,，達(dá)到灌溉節(jié)水的目標(biāo),。”王忠靜表示,。

他仔細(xì)算了一筆賬：灌區(qū)通過(guò)自動(dòng)管理,，節(jié)水能達(dá)到6%，如果寧夏40億立方米的黃河用水指標(biāo)都能依靠這種手段進(jìn)行管理,，節(jié)約的2.4億立方米用水總指標(biāo)按照現(xiàn)在國(guó)家水權(quán)長(zhǎng)期交易價(jià),，價(jià)值應(yīng)該是75億元左右。

“假如將來(lái)寧夏600多萬(wàn)畝的黃河灌區(qū)都用上這一技術(shù),，必將推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展到新的階段,。”寧夏科技廳農(nóng)村科技處處長(zhǎng)徐小濤如是憧憬,。