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王忠靜：水聯網開啟智慧節水新模式

時間：2023-05-15 來源：中國水利報

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當前，我國灌區水資源利用和管理還存在哪些問題？

王忠靜：我國灌區量大面廣，有效灌溉面積已由1949年的2.4億畝發展到2021年的10.37億畝。灌區生產了全國75%的糧食和90%以上的經濟作物，灌區的管理和發展與國家糧食安全、生態安全、水安全緊密相關。尤其是萬畝以上的大中型灌區，其耕地面積占全國總耕地面積的26.3%，生產了全國50%的糧食，是保障國家糧食安全的壓艙石。

根據相關調查，目前我國大中型灌區的工程完好率、人員經費落實率、維修養護經費落實率都較高，但管理效率卻較低。每萬畝灌區專管人員是4.5人，而加拿大西部灌區每萬畝灌區專管人員是0.18人，澳大利亞墨累-達令河流域部分灌區每萬畝灌區專管人員是0.1人。此外，我國灌區還存在缺水和用水方式粗放長期并存的問題，大中型灌區渠系水利用系數僅為0.568，發達國家灌區渠系水利用系數可以達到0.7～0.8。

我國大中型灌區未來的發展方向是什么？

王忠靜：目前，我國大中型灌區需要提高水資源利用效能。相關研究表明，提高我國大中型灌區水資源利用效能的發展方向有五個：一是調蓄水量，降低時間不均衡性，保障用水安全；二是推進灌排系統水網連通，保障供水通道的暢通；三是推進灌區的高效管理、運行有序、維護及時；四是水盡其用，適時適量減少浪費；五是打造生態友好型灌區，降低負面的環境影響。其中，使灌區“供水恰到好處地滿足需水”，是節約用水、提高效率的優先方向，其根本途徑是對灌區水資源系統進行全局風險控制與效益優化。因此，提高對灌區內水的感知程度、跟蹤精度、配送適度和分析準度是關鍵。

需要注意的是，高效管水的前提是精準感知水、實時采集水數據。水流不同于其他物品，水資源系統更加復雜、更具不確定性。有關數據顯示，我國用水在線監測量只達到總用水量的50%左右。目前，我國灌區配水有管道輸水和明渠輸水兩種方式。若依托管道輸水，實現其智能控制相對簡單，實踐應用已經較多。但在河湖生態監測等場景中的難度較大，前端傳感器等硬件設備的精準度、可靠性還不夠高。要實現全域建成“實時感知、水信互聯、過程跟蹤、智能處理”的水聯網，還有很長的路要走。

目前，我國智慧灌區建設存在哪些痛點？應如何解決？

王忠靜：2022年，水利部提出建設數字孿生灌區，吹響了智慧灌區建設的號角。目前，數字孿生灌區建設取得了一定的進展，但也存在灌區風險識別與控制不足、水資源調度和生產鏈條不連續、水利信息化理論體系缺失等痛點。

以云計算和云服務為支撐的水聯網，可實現對流域內自然與社會水循環的實時監測和動態預測，為水資源的優化調度和高效利用提供支撐。因此，可考慮通過建設基于數字孿生的水聯網現代化灌區來解決以上痛點。

水聯網的概念來源于物聯網，水聯網就是把水流視作物流去管理。其基本原理是通過各種分布式的信息采集、傳感設備，實時獲得水流的量、質數據，依托互聯網平臺進行數據通信和信息交換，實現對水資源的實時感知、過程跟蹤、模擬預測、優化調度等管理動作。

目前，以數字孿生為核心的水聯網技術在寧夏進行了應用，秦漢渠和西干渠兩個灌區已建成智慧灌區，且實現了無人值守的遠程智能化管理。從初步監測數據來看，依靠水聯網等科技手段是可以提高灌區水資源的精細配送和高效管理水平的，目前依靠管理可節水6%。

此外，可考慮推動企業參與到基于數字孿生的水聯網現代化灌區技術的推廣中來，可用開放許可的方式將技術授權給從事數字孿生灌區系統建設和升級改造的企事業單位使用，共建低碳、經濟、生態、精量、智能的現代化灌區。