聚焦丨數(shù)字孿生給出灌區(qū)節(jié)水“最優(yōu)解”

　天山網(wǎng)-新疆日?qǐng)?bào)記者 康顥嚴(yán)

　　三月的北疆，春寒料峭。走進(jìn)精河縣大河沿子灌區(qū)，遠(yuǎn)處天山的積雪在暖陽(yáng)下泛著銀光，近處沉睡了一冬的棉田正等待著“第一口”水的滋潤(rùn)。田間地頭，昔日破損嚴(yán)重、雜草叢生的土渠已不見(jiàn)蹤影，取而代之的是縱橫交錯(cuò)的“坎兒井”式渠系管網(wǎng)和智能控制終端。水管站的工作人員不再像過(guò)去那樣拿著鐵鍬緊急清淤，而是手持平板電腦，沿著渠系進(jìn)行精細(xì)化巡查，為即將到來(lái)的春灌做足“數(shù)字準(zhǔn)備”。

　　精河縣，這座古絲綢之路北道重鎮(zhèn)，如今是享譽(yù)全國(guó)的“中國(guó)枸杞之鄉(xiāng)”和重要的棉花生產(chǎn)基地。在水資源珍貴的西北腹地，如何讓每一滴水都發(fā)揮最大效益，曾是擺在精河縣面前的一道必答題。作為水利部首批數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試建設(shè)試點(diǎn)，大河沿子灌區(qū)探索出了一條從“粗放低效”向“集約高效”轉(zhuǎn)型的新路徑，這場(chǎng)變革，不僅“省”下了寶貴的水資源，“省”下了農(nóng)民的辛勞，更為新疆乃至整個(gè)西北干旱區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化“省”出了一片高質(zhì)量發(fā)展新天地。

　　破局

　　從“跑冒滴漏”到“數(shù)字治水”

　　“以前灌溉農(nóng)田，水從上游水庫(kù)放至田間地頭，起碼要損失三成?！本涌h水利局黨組書(shū)記王東介紹，精河縣南高北低，水資源雖總量尚可，但可利用量有限。建于20世紀(jì)80年代的土渠破損嚴(yán)重，“跑冒滴漏”是常態(tài)，為了保灌溉只能加大放水量，不僅浪費(fèi)，還容易引發(fā)上下游用水矛盾。

　　面對(duì)全縣130余萬(wàn)畝的灌溉面積，傳統(tǒng)粗放的管理模式已成掣肘。縣內(nèi)3個(gè)大中型灌區(qū)之一的大河沿子灌區(qū)，覆蓋2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)25個(gè)村，灌溉面積22.49萬(wàn)畝，是當(dāng)?shù)孛藁?、枸杞生產(chǎn)的核心區(qū)，老舊的渠系讓“用水難、用水貴”成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

　　“必須改，而且要大改、智改?！蓖鯑|說(shuō)，縣里搶抓國(guó)家水利發(fā)展資金支持的機(jī)遇，2022年大河沿子灌區(qū)成功入選水利部第一批數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試建設(shè)名單，總投資1.83億元啟動(dòng)灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造項(xiàng)目。

　　“最后一公里”渠系的建設(shè)與運(yùn)維，是制約農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的瓶頸。一組數(shù)據(jù)可以看出建設(shè)成效：灌區(qū)新建8條總長(zhǎng)91.68公里的主管道，配套建設(shè)211處自動(dòng)化閘、閥控制點(diǎn)，新時(shí)代“坎兒井”灌溉模式利用管道代替明渠，有效減少了輸水過(guò)程的蒸發(fā)滲漏損失，改造后渠系水利用系數(shù)由0.67大幅提升至0.86，灌區(qū)年節(jié)約水量達(dá)894萬(wàn)立方米。

　　更關(guān)鍵的，是同步進(jìn)行的數(shù)字孿生和信息化建設(shè)。在大河沿子灌區(qū)調(diào)度中心，工作人員指著大屏上三維呈現(xiàn)的整體灌區(qū)介紹，“現(xiàn)在，哪里需要水、需要多少水、什么時(shí)候放，系統(tǒng)能通過(guò)‘四預(yù)’（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能自動(dòng)模擬推演。”比如春灌前，系統(tǒng)根據(jù)土壤含水量分析，結(jié)合不同作物的生長(zhǎng)周期和氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，做出供需平衡分析和供需水預(yù)測(cè)，進(jìn)而生成配水方案，精準(zhǔn)調(diào)度每一立方米水，確保將水資源以最短的時(shí)間、最合理的路徑，輸送到最需要水的位置。

　　這場(chǎng)徹底的“數(shù)字治水”革命，從“經(jīng)驗(yàn)治水”到“數(shù)據(jù)決策”的轉(zhuǎn)變，讓春灌備戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)說(shuō)話”，也讓老農(nóng)們記憶中“為了搶水，鄰里間沒(méi)少鬧矛盾”的經(jīng)歷一去不返。

　　惠民

　　智慧灌溉“省”出幸福生活

　　對(duì)于大河沿子鎮(zhèn)的農(nóng)民來(lái)說(shuō)，變化的感受是最直接、最實(shí)在的。

　　“以前春灌天天守在渠邊上，又冷又累。”大河沿子鎮(zhèn)夏爾托熱村的種植大戶丁紅山回憶道，以往春灌“費(fèi)力”還“費(fèi)錢(qián)”，澆200多畝棉花，不僅要承擔(dān)土渠滲漏額外損失的水費(fèi)，還有電泵抽水的電費(fèi)、管理人員看護(hù)的費(fèi)用。自從村里裝了自壓灌溉的新時(shí)代“坎兒井”管道輸水系統(tǒng)，只需提前確認(rèn)用水時(shí)段，到時(shí)間自動(dòng)供水，“水在管子里跑”蒸發(fā)滲漏幾乎不計(jì)，不用泵機(jī)抽水、不用多名管理人員盯著供水，每畝地節(jié)省水費(fèi)、電費(fèi)、管理費(fèi)約30元，一年就省出六七千元支出，而且手機(jī)上就能看清灌溉進(jìn)度和用水量，省心、省力又省錢(qián)。

　　丁紅山的經(jīng)歷是大河沿子灌區(qū)的一個(gè)縮影。項(xiàng)目實(shí)施后，灌區(qū)43處首部系統(tǒng)由加壓改為自壓灌溉，自壓灌溉面積由0.45萬(wàn)畝增加至9.75萬(wàn)畝。調(diào)度中心構(gòu)建了沙爾托海水庫(kù)、總干渠、九分閘及輸水管網(wǎng)的數(shù)字孿生模型，通過(guò)478處自動(dòng)化控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)全線實(shí)時(shí)監(jiān)控與閥門(mén)遠(yuǎn)程調(diào)控，日配水調(diào)度用時(shí)從3小時(shí)降至10分鐘，管理人員由30人減少到18人，計(jì)量精度提高到95%以上。

　　水利建設(shè)的最終落腳點(diǎn)，始終是民生。大河沿子灌區(qū)改造，“省”下了勞力與成本，讓農(nóng)民種地更輕松，更“省”出了公平與透明，讓管理更規(guī)范。灌區(qū)信息化平臺(tái)按照“實(shí)用、管用、好用”的原則，構(gòu)建了“數(shù)據(jù)感知一張網(wǎng)，水利家底一張圖，業(yè)務(wù)應(yīng)用一平臺(tái)”的“三個(gè)一”工程，實(shí)現(xiàn)了“家底清楚、管理有據(jù)、用水精準(zhǔn)、收費(fèi)明白”的目標(biāo)。過(guò)去，用水量估算不準(zhǔn)、水費(fèi)收取不透明引發(fā)的矛盾煙消云散?，F(xiàn)在，每一滴水的使用都有據(jù)可查，水費(fèi)計(jì)算清晰明了，極大減輕了基層工作人員的工作強(qiáng)度和復(fù)雜度，也消除了農(nóng)民心中的疑慮。

　　而“省”下的珍貴水資源，也讓生態(tài)更宜居。項(xiàng)目實(shí)施后，原本依賴地下水灌溉的0.36萬(wàn)畝井灌區(qū)全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇?、地下混合灌區(qū)，可減少地下水開(kāi)采量696萬(wàn)立方米，有效遏制了地下水位下降趨勢(shì)，守護(hù)了世居村民的美麗家園。

　　示范

　　因地制宜打造“新疆樣板”

　　大河沿子灌區(qū)的成功實(shí)踐，不僅僅是一個(gè)縣域的勝利。

　　“這樣的探索實(shí)踐，為全疆灌區(qū)現(xiàn)代化改造提供了可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)?！毙陆娍茖W(xué)研究院水利信息化研究所所長(zhǎng)周黎勇評(píng)價(jià)道，新疆地域遼闊，各地水資源稟賦、地形地貌、種植結(jié)構(gòu)差異巨大，灌區(qū)改造不能搞“一刀切”。大河沿子灌區(qū)充分考慮了當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)和種植作物的需水規(guī)律，創(chuàng)新推行新時(shí)代“坎兒井”灌溉模式，樹(shù)立了“因地制宜、分類施策”的典范。

　　而數(shù)字孿生平臺(tái)建設(shè)的深度融合，則為水資源高效利用和精準(zhǔn)調(diào)配探索出一條新路徑。通過(guò)供水管理從“粗放低效”向“集約高效”轉(zhuǎn)變，工程管理從“被動(dòng)應(yīng)付”向“主動(dòng)預(yù)防”轉(zhuǎn)變，信息化應(yīng)用從“單一應(yīng)用”向“綜合管理”轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了配水調(diào)度更科學(xué)、供水節(jié)水更有力、灌溉管理更精準(zhǔn)、工程管理更規(guī)范、業(yè)務(wù)管理更高效五大成效?！罢鲗?dǎo)、多方參與”的多元化投資機(jī)制，有效解決了水利建設(shè)資金缺口問(wèn)題，激發(fā)了社會(huì)資本參與水利建設(shè)的積極性，建立的長(zhǎng)效管護(hù)機(jī)制，確保了工程“建得成、用得好、長(zhǎng)受益”。

　　這一試點(diǎn)的成功，標(biāo)志著新疆水利現(xiàn)代化邁出了關(guān)鍵一步。目前，自治區(qū)水利廳正加快構(gòu)建以數(shù)字孿生自治區(qū)級(jí)平臺(tái)為核心，南北疆流域管理平臺(tái)為兩翼，地州市和重點(diǎn)工程管理單位業(yè)務(wù)系統(tǒng)為支撐的三級(jí)部署、多級(jí)應(yīng)用的數(shù)字孿生水利體系，加快推進(jìn)全區(qū)水利行業(yè)現(xiàn)代化管理進(jìn)程。

　　春風(fēng)拂過(guò)精河大地，大河沿子灌區(qū)清澈的水流，滋潤(rùn)著即將播種的希望。這里的每一滴水，都因數(shù)字技術(shù)的賦能而倍顯珍貴；每一位農(nóng)民的笑臉，都因現(xiàn)代化變革而更加燦爛。這條“省”下水、“省”出力、“省”出幸福的現(xiàn)代化之路，將隨著更多數(shù)字孿生灌區(qū)的建成投產(chǎn)，為新疆贏得農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的廣闊未來(lái)。