金沟河流域信息技术的应用与实践

白西辉 邓平华

（新疆水利厅金沟河流域管理处，新疆 沙湾县 832100）

金沟河流域位于新疆塔城地区沙湾县境内，东以玛纳斯河为临，西与巴音沟河相伴。金沟河灌区水源主要为金沟河河水，年径流量3.15亿m3，灌区多年平均引水量1.9亿m3左右。多年平均蒸发量 2046mm，为降水量的 11倍，属于冰雪融水补给为主、降雨补给为辅的混合型流域，受气温和降水的影响。大河来水年际变化平缓，年内分配极不均匀。

灌区包括沙湾县的金沟河镇、大泉乡、沙湾县城镇、元兴宫、良种场等五个乡（镇、场），兵团农八师142团31连、143团一营、二营，144团及兵团工一师红旗农场。灌区人口为 15.235万人，耕地面积51.43万亩，灌溉面积48.77万亩，是新疆主要粮棉基地之一。灌区用水由新疆水利厅金沟河流域管理处统一调配。

1 信息化建设情况

自 2005年金沟河开始信息化建设以来，流域管理能力逐年提高。信息化建设为金沟河流域管理处可持续发展奠定了坚实基础，信息管理已成为流域管理越来越重要的措施。

1.1 办公自动化系统

2003年，完成了金管处办公楼的局域网建设；建成了1套LED展屏及大屏幕演示系统；完成了办公自动化系统的建设；中心局域网，共布设语音、数据信息点94个。

办公自动化系统是信息化建设的组成部分。目前，金沟河流域管理处已建有对等式局域网，各科室的计算机通过局域网实现了数据资源共享，达到了办公自动化，并开通访问Internet。

该系统拥有文件共享、应用软件及打印资源共享,生产调度、网络办公（包括行政事务、日常办公、档案人事管理、水情综合信息管理等）各种功能，它的建成消除了单位内部阶段性重复建设，为工作人员拓宽视野，加强与外界的沟通和联系提供了一个广阔的平台。

目前金沟河灌区信息网站建设技术工作已经完成。网站开通后，可以提高金管处对内对外的宣传窗口，同时为资源共享提供了支撑。

1.2 光纤传输系统

进行了通信系统的更新改造，共计铺设通信光缆41km，完成一处局端及十五处远端设备的安装，更换了已运行近10年的无线转有线电话交换系统，各闸点全部实现程控交换接入，通信条件得到较大改观，并为后续即将开展的闸门监控及视频监控提供了可靠的信息传输通道。

1.3 水雨情测报系统

建立水情测报系统（见图1），是为了能有效地掌握流域内的水情、雨情变化；及时了解和掌握灌区内骨干工程的运行情况和灌溉情况；合理调配和使用水资源，提高防洪、抗旱的快速反应能力；充分发挥水利工程的兴利除害作用。

目前已建成了1处调度中心，14个分中心，共计29个水位监测点和3个雨量站；完成对金沟河渠首站及总干渠 3#闸、5#闸、11#闸等重要的节制分水闸闸门启闭情况的实时视频监视，及其闸室前后工程运行情况的视频监视。

1.3.1 调度中心、分中心设置与功能

新疆金沟河灌区信息化系统，主要负责新疆金沟河灌区输、配、蓄水工程水雨情及供水数据采集与整理。基于现代通信技术和计算机网络技术，是一个数据采集准确，系统反应迅速，决策科学的水雨情自动测报系统。

它的建立，使金沟河灌区的防汛抗旱和供水调度工作走上高效实用的水利信息化大道。

中心站可以对全流域的水雨情进行实时监控、分析和储存。分中心可以对各辖区的水雨情进行观测、储存。实现了全流域统一指挥管理和现场管理的有机结合，为整个流域提供了安全保障。

1.3.2 水位监测的方式

（1）超声波水位计。

将换能器固定在空气中某一高处，向水面发射超声波应用声波反射的原理来测量水位。其优点是不受水草、泥沙等影响，缺点是要对气温影响进行校正、造价高。主要应用于波幅较大主干渠监测断面，效果十分显著，解决了之前人工观测随机性较大的问题。

（2）浮子式水位传感器。

利用浮子跟踪水位升降，以机械方式直接传动记录。用浮子式水位计需有测井设备，适合岸坡稳定、河床冲淤不大的低含沙河段，造价相对超声波水位计便宜得多。从目前来看，浮子式水位计是产品成熟，性能最稳定的一种水位计。主要应用于每个配水断面，比以前的人工摘录更省时、省力，而且更科学，得到了用水户的高度认可。

1.3.3 遥测雨量站

利用太阳能发电，把野外的降雨情况自动记录，并转化为数字信号，通过无线传输到中心。无需人员守候，操作方便、准确无误、安全快捷。目前已建了两个雨量站，分别位于上游两个主要汇流区鹿角湾和博尔通古，为整个流域的防洪决策提供了科学依据。

图1 水情测报系统示意图

1.3.4 视频监测站

完成对金沟河渠首站及总干渠3#闸、5#闸、11#闸等重要的节制分水闸闸门启闭情况的实时视频监视，及其闸室前后工程运行情况的视频监视。所有监控摄像点都采用高清晰彩色黑白互转式摄像机，保证系统在白天和夜晚都能进行监视。以保证工程的安全高效运行、减轻值班人员的工作强度。

1.3.5 防雷电设施建设

金沟河灌区 1998年开始进行水情自动测报模式的摸索,10多年间系统曾多次遭受雷击(一次直击雷),直接经济损失 5万余元,对正常的供水管理工作产生了较为严重的影响。

在做好各分中心防雷电设施的同时，2010年在金沟河渠首枢纽建设三座防雷塔及相关防雷设施，有效解决了渠首站雷电击坏设备的问题，同时也保障了操作人员的安全。

2 金沟河灌区信息化建设实施后所获成效

信息化在保障工程安全，确保灌区用水，做好防汛与抗旱，维护一方平安等方面都发挥了重要作用；有效地改善了金沟河流域的运行状况；提高了工作人员的积极性和工作效率；使流域管理上了一个台阶，并取得了显著效益。

2.1 雨量站的建立

雨量站的建立增强了流域的预测预判能力，为防洪决策提供依据。

调度中心可以及时、全面地了解整个渠系的运行状况，并据此做出科学决策，实现对水量的合理调度。通过及时采集的水雨情信息，可初步判断来水情况，提高了全流域防洪预警能力。

如雨量站建成后，调度中心通过分析上游四个主要集雨区（八家户、鹿角湾、博尔通古、渠首站）各个雨量站传输的数据，掌握上游降雨情况，估计汇流大小，增强了预测预判能力，即可采取与之相应的防洪措施。

这样不仅避免了洪水无法预测的紧张局面，而且可以促进各水利工程有效运行并减少风险，维护了流域正常引用水秩序。

雨量站的建立，为流域防汛抗旱、科学管理提供强有力的数字依据，并填补了金沟河流域上游山区雨量数据采集的空白，为金沟河流域今后实施资源水利建设、水土保持建设等奠定了坚实基础。

2.2 保障了工程运行安全，提高了流域服务质量

金沟河的特点是泥沙含量大，断面流速快。由于上游没有调蓄性水利枢纽工程，水量全天变化幅度大，给水量调配带来了困难。受地形影响，金沟河的部分支渠存在冲淤变化现象，个别较大支渠（143团丰产渠）还会出现偏流现象。

信息平台建立后，闸点值班人员可通过水情软件设定水位越限报警（声音、提示框），依据报警提示，及时调整引（配）水流量，将事故消灭于萌芽之内，不仅大大降低了因引（配）水发生工程性事故的机率，而且保证引配水工作的正常进行，提高灌溉保证率，提高了流域服务质量。

在解决排沙与引水这一矛盾的时候，信息平台无疑起了关键作用，渠首工作人员通过电脑模拟，何时排沙，排沙水量，排沙时间等都可做出决策，从而保证了操作的科学性、合理性，以最大限度地满足灌区用水。

2.3 农民增产增收，使灌区更加和谐稳定

信息化的建设，提高了引水效率，积极影响着农民的生产热情，其生产效率也就提高，从而增产增收，灌区也就更加和谐、稳定。表1是部分灌区近年来收入情况，可以明显看出其逐年增长趋势。

表1 部分灌区近年来收入情况

2.4 减轻了劳动强度，提高了工作效率

金沟河的大部分分水渠测配水断面离闸点较远。信息平台建立后，闸点值班人员通过设在分中心的计算机，可及时查询断面水情，计算各断面日平均流量，自动生成流量测验计算成果表，自动生成各种所需的统计分析报表。消除了人工出错因素，彻底改变了之前人工定时观测，手工摘录，甚至断面多的闸点很难按时完成任务的局面。

因此信息化建设的实施，有效地降低了职工的工作强度，提高了工作效率，真正体现了以人为本的管理模式。

如1#闸调闸由原来人工观测时的15～20min，缩短至现在的 3min，测报精度约提高 1%～2%。因提高水的利用率，年节水约150万m3。一个自动测报点可减少观测人员1名，折合年节省开支1万余元。自动测报显示出巨大的优越性。

3 运行管理中存在的问题

(1)信息化工程的建设应用科技含量较高，在灌区的应用无统一模式借鉴，需根据自身特点进行探索，工作难度较大。

(2)电子信息产品更新发展较快，应加大对灌区信息化工程建设的投资力度，使分期实施计划如期进行，防止重复投资，充分发挥前期工程的效益。

(3)在灌区信息化工程建设上，上级业务主管部门应进一步加强对灌区信息化建设的技术指导与培训，以取得预期效果。

(4)应用人员的计算机及网络应用的整体水平不高，距充分发挥现代化管理技术的作用，尚有一定的距离，还需加强学习。

4 结 语

金沟河灌区作为全国信息化建设试点单位，信息化工程建设根据规划和实施方案内容，坚持“总体规划，分步实施，先重点后一般，先干渠后斗支渠”的原则，分阶段有序进行。

通过对金沟河灌区信息化工程的建设，极大的提高了金沟河灌区的管理水平，为灌区信息化后续建设项目的顺利实施打下了良好的基础。