宁夏:科技赋能,“治水”变“智水”,锚定生态保护和高质量发展
科技日报记者 王迎霞 通讯员 康 磊 刘 婷。治水 面对汹涌的宁夏洪水,大禹变堵为疏,科技终成大业。变智几千年后,水锚进入“互联网” “时代智慧水利不断迭代升级,定生民生计划催生了数字治水。态保 宁夏回族自治区位于西北内陆,护和人均水资源是高质中国平均水平的三分之一。然而,治水从“治水”到“智水”的宁夏过程中,许多技术瓶颈令人棘手。科技 何以破题?唯有科技。变智 2020年,水锚宁夏科技厅与宁夏水利厅、定生组织宁夏水利科学院、清华大学等单位共同开展了自治区重点研发项目《基于水联网全数字治水关键技术研究与示范》(以下简称宁夏数字治水项目)。今年5月12日,项目高水平通过国家和自治区专家验收。 锚定建设黄河流域生态保护和优质发展试验区,探索建立中国第一个100万亩水联网数字水处理示范试验区。宁夏应为国家水处理现代化提供一个范式。 闸门控制系统进入“自动驾驶阶段”。 目前,宁夏黄灌区的水资源管理仍相对广泛,整体自动化程度低,劳动力成本高,供水服务质量差。 通过提高或减少渠道闸门开度,调度员可以实现稳定的目标流量。但由于相互影响,即使其他闸门没有任何动作,过闸流量也会相应变化,这是不可预测的。为了实现所有闸门的目标,有必要不断调整闸门的开度。 “过去都是根据人的经验来探索的。每一个灌溉季节,每一次灌溉调整,都需要特别有经验的人两天时间。宁夏大学副校长、清华大学、宁夏银川水联网数字治水联合研究所所长王忠静说。 如今,随着宁夏引黄灌区水联网全渠系智能控制关键技术的应用,这项工作变得极其轻松。 宁夏西干渠管理处5月12日8时57分。 工作人员打开通道闸门测控系统,在蓝屏上清晰显示,第一管理所目前的干引流量为3950立方米/秒,实际供应流量为2620立方米/秒。另外四个管理机构的数据也一目了然。还有平均流速、损失流量、水位与流量之间的关系曲线。 该系统访问了西干渠的所有感知数据,从用水计划指标到配水计划的制定,从用水斗口的配水到管理办公室水量的结算,每个指标口都实现了智能管理。 “所有闸门同时放置在系统中。根据闸门之间的动作和反馈的当前流量,每5分钟自动调整一次,产生一批指令,15分钟内实现目标。整个系统通常在45分钟左右实现目标。王忠静强调,“精准灌溉就是这样实现的。”。 工作人员指着中间纵坐标为“0”的曲线进一步解释,“越接近这条曲线,指标口即时流量与目标流量的偏差越小。若指标口的变化曲线与此重合,则表示偏差为零,完全实现目标。”。 在过去的两年里,通过不懈的努力,清华大学实现了西干渠灌域100多公里渠道管理的全过程数字化。在王忠静看来,“我们的控制系统已经像汽车一样进入了自动驾驶阶段。”。 建设中国首个百万亩智慧灌区。 引黄灌区水联网全渠道是宁夏数字治水工程的缩影,是智能控制的关键技术。水利人与科技人并肩作战,成为“现代大禹”。 2020年5月1日,由王忠静教授和宁夏水利科学院负责的重大研究项目正式启动。四个主题是宁夏引黄灌区水联网全渠道智能控制的关键技术、贺兰山苏峪口沟洪水准确预报和智能调度技术、河流和湖泊水质自动监测、智能诊断和智能河流管理技术,以及西干渠灌溉数百万亩水联网数字水处理一体化示范。 巍峨的贺兰山东麓,长约290公里,宽约33公里,覆盖宁夏4个地级市11个县、10个工业园区,人口379万,占总人口的一半以上。本课题建立了卫星、雷达、地表多源雨监测耦合优化布局系统,建立了气候模式、气象雷达联合降水预测模型,建立了暴雨洪水预测和山地防洪库联合调度技术,将洪水预测预测期从0.5小时提高到2.5小时,可支持山区防洪和非常规水资源利用。 塞江南好,纵横“七十二连湖”。让银川平原永远保持清波荡漾,鸥戏鹭翔,是每个人心中的愿景。 人的所向,我的所向。 研究小组开发了在线智能分析模型及其智能河流云平台,实现了全天候自动监测、实时动态模拟和水环境突变预警预报。 三管齐下,国内首个百万亩智慧灌区跃然而出。项目第四课题组在西干渠灌域集成示范前三项技术,效果显著。 水网现代灌区技术的应用可节约6%的水、节劳50%、节能15%;洪水精准预报和智能调度技术的应用,将洪水预报预见期提高2小时,精度提高到85%;智能河流水质诊断和智能河流水长技术的应用,可以大大降低河流水长巡逻的强度,提前3天智能预测水华的可能性和程度。 同类灌区应用前景广阔。 宁夏数字水处理项目验收当天,专家组检查现场、听取报告、审核材料、质询评价,一致认为项目开展水网数字水处理关键技术研究示范,对促进水资源节约集约利用、优质水利发展、智能水利建设具有重要意义。“今天,我参观了三个实验点,觉得它们有自己的特点,在科学研究和应用方面也有共同点,即技术、管理和服务的整合。水利部水文水资源监测预报中心副主任成建国说。 中国科学院地理科学与资源研究所研究员贾绍峰还表示,该项目在灌区渠道系统输配水精度智能控制技术、干旱地区多源信息耦合雨洪预测与智能调度技术、河流和湖泊水质在线监测、水质和水动力实时计算模拟技术等方面具有突出的创新。 根据专家组验收意见,宁夏数字水利项目11项关键技术及其在宁夏的示范应用,将大大提高宁夏水资源利用效率和管理水平,支持黄河流域水资源高效利用和水利优质发展。 记者指出,专家认为,该项目的研究成果已在西干渠、秦汉渠和银川水务局得到推广和应用,在中国同类灌区具有广阔的应用前景。 “什么时候在高速公路上开车最省油?答案是自动驾驶。这一次,我们将传统灌区的灌溉管理从“手动驾驶模式”转变为“自动驾驶模式”,以准确配水,准确调度,达到节水灌溉的目的。王忠静说。 他仔细计算了一个账户:通过自动管理,灌溉区节约了6%的水能。如果宁夏40亿立方米的黄河用水指标可以通过这种方式管理,根据目前国家水权长期交易价格,节约2.4亿立方米的总用水指标应为75亿元左右。 “如果这项技术将用于未来宁夏600多万亩的黄河灌区,将推动黄河流域生态保护和优质发展进入新阶段。宁夏科技厅农村科技处处长徐晓涛如此向往。
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