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如何精准调配水资源?数字孪生为清华大学网址灌区装上“智慧大脑”

原创 如何精准调配水资源?数字孪生为清华大学网址灌区装上“智慧大脑”

2024年我国粮食总产首次突破1.4万亿斤,丰收背后,水利的支撑和保障不可或缺。

数字孪生

为灌区配水装上“智慧大脑”

开年以来,全国不少灌区正在加快进行数字孪生建设,精准调配水资源,让每一滴水都发挥最大价值。在山东位山灌区,眼下已经开始提前进行春灌蓄水工作。

位山灌区是黄河第二大灌区,也是山东省最大的灌区。为确保500多万亩农作物开春后能及时喝上黄河水,灌区提早启动了春灌蓄水工作。在灌区的智慧调度中心,工作人员操作数字孪生系统,通过对灌区干渠系统输配水过程进行场景化动态模拟预演,观察渠道水位、水流时间、流量等各项数据的变化。

山东省聊城市位山灌区管理服务中心信息化科副科长 梁以昌:我们将渠道的物理要素,像渠道水利用系数、糙率、边坡系数等,全部都纳入数字孪生平台,进行方案的预演。

配水调度一直是水利上的一个难题,以前灌区配水基本就是靠经验,原本3天即可完成灌溉任务,有时可能会持续供水4到5天,还有时上下游、渠系间用水不均衡,难免造成水资源的浪费,而通过模型预演,灌区配水从经验决策向模型智慧精准决策转变。

山东省聊城市位山灌区管理服务中心副主任 杨玉广:作物是否需要水,需要多少水,可以通过需水预测模型进行科学计算,配合配水调度、水动力仿真等模型的使用,能够模拟预演供水过程,生成最优配水调度方案。

系统的最末端是农田节水灌溉控制器,农户一刷卡,原本直接漫灌到地的黄河水,现在经提水泵站提至地下低压管道,就能实现精量化灌溉。

通过数字孪生灌区建设,位山灌区亩均可节水近30立方米,扩大灌溉面积10万亩,在节水的同时,亩产比其他同类型灌区高出20%。

建设改造数字灌区

目前已初显成效

“十四五”期间,我国安排中央资金达2000亿元,对2500多处大中型灌区进行现代化建设和改造,选择49个灌区推进数字孪生灌区先行先试。目前,这些建设已经成效初显。在江苏,新年伊始,新禹河灌区的现代化改造已完成建设。

在江苏南京新禹河灌区现代化改造工程日前建设完成,新建成的数字孪生平台不仅能够精准把脉灌区内的每一道泵站设施,实现智能化巡检与调度;同时还可以实时汇聚海量数据,为农户定制科学灌溉方案。

南京市六合区水务局农村水利科科长 蒋荣杰:在农田灌溉用水季,我们模拟作物生长发育特性,通过田间气象、墒情、水位等数据,依托数字孪生灌区平台,制定科学的灌溉方案,用最短的灌溉距离,最少的灌溉用水,获得最大的农业产出。

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。在2024年春灌和抗旱保灌溉中,数字灌区成效初显,总体提升水资源利用效率约10%。

水利部农村水利水电司灌溉节水处处长 张翔:下一步,我们结合国家水网重大工程建设,在一些水土资源条件比较好的地方,再新建一批节水型、生态型灌区。另外加快实施一批灌区现代化改造,优先把大中型灌区建成高标准农田,为我们新增千亿斤粮食产能作出更大的水利贡献。

加快数字孪生水利建设

精准调配水资源

不仅仅是全国的灌区,实际上“数字孪生”技术已经深入到河流流域、水利工程建设。

黄柏河是长江一级支流,也是湖北宜昌的“母亲河”,承担着200万人安全饮水、116万亩农田灌溉和100公里河道生态补水重任。开年以来,黄柏河根据下游需求连续抬闸放水,依托数字孪生系统,精准调配水资源,守护流域安澜。

近日,根据下游用水需求,黄柏河尚家河水电站开启闸门向渠道下游放水。和往年不同,现在闸门抬升多少厘米、向下游放多少水,调度方案的出具不再依靠人工测算和研判,而是数字孪生系统。

走进宜昌市黄柏河流域管理局调度指挥中心,在大屏上可以看到,数字孪生黄柏河系统综合运用“天空地水工”一体化感知设备,将黄柏河动支流域1∶1“克隆”到了系统之中。

宜昌市黄柏河流域管理局调度中心主任 郑伟:在电脑上可以很清楚地知道流域的降雨、来水、泄洪等水雨情情况,以及水库大坝电站的工况运行情况。

目前,我国正在加快实施长江流域全覆盖水监控系统项目,面向七大流域,积极推进数字孪生流域建设。

在数字孪生水网方面,浙江、山东等10个省级先导区数字孪生水网已经建成投用,初步建成河套、淠史杭等49处数字孪生灌区,全国建成709个县域农村供水数字化管理平台。(央视新闻客户端)

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评论
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