如何用更少的水,種出更多糧食? 一個超級系統為春灌“精打細算”


糧食生產,命脈在水利。大中型灌區是糧食穩產保供的基礎。  

 

10.55億畝,這是目前我國耕地的灌溉面積,占全國耕地面積的55%,生產了全國77%的糧食和90%以上的經濟作物。  

 

364立方米,這是目前我國耕地灌溉畝均用水量,通過灌區節水改造等措施,我國耕地灌溉畝均用水量由2014年的每畝402立方米下降到364立方米,降低了9.5個百分點。  

 

0.576,這是目前我國農田灌溉水有效利用係數。通過持續推進大中型灌區續建配套與現代化改造,不斷完善灌排工程體系和農業用水計量設施,強化農業節水管理等,我國農田灌溉水有效利用係數已從2014年的0.530提高到0.576,提升了8.7個百分點。  

 

在糧食總產量穩步增長的情況下,全國農業灌溉用水總量實現了零增長。  

 

 畝均降水約10立方米!數字孿生為春灌“精打細算” 

 

全國春灌正由南向北有序展開。水利部數據顯示,目前,全國已有858處大中型灌區開始春灌,累計灌溉水量約8.44億立方米。山東位山灌區,是黃河第二大灌區,灌溉耕地的同時,還承擔為天津、河北等地跨流域調水任務。目前位山灌區已灌溉80多萬畝,畝均用水量降低約10立方米,這是如何實現的?  

 

今年小麥春灌,山東聊城種糧大戶王立浩用上了新工具——射頻卡。與過去大水漫灌不同,如今澆地一刷卡,黃河水經提水泵站提至低壓管道,來到了地頭。  

 

山東省聊城市東昌府區種糧大戶 王立浩:也就類似於給咱莊稼安上了自來水,隨時用隨時取。原來的時候一天澆到57畝地,現在自從用上節水灌溉系統,能提升到20畝地。  

 

王立浩告訴記者,如今刷卡澆地,不僅速度快了,成本也降低了,更重要的是不會浪費。  

 

王立浩不知道的是,他用的射頻卡,連接著位山灌區的節水管網,一個超級系統正在幫著灌區春灌“精打細算”。  

 

山東省聊城市位山灌區管理服務中心供水管理科科長 張俊:骨幹渠系一共配置了有27套測站,27個測站的即時數據,包括水位流量數據都能在概化圖上一目了然的展示出來。  

 

這是位山灌區的數字孿生灌區系統,20多公里外,王立浩的取水資訊就完整準確顯示在數字孿生智慧調度中心。  

 

記者看到,工作人員邊操作系統,邊觀察管道水位、水流時間、流量等各項數據和即時監控畫面,為當地500多萬畝農田精准調配黃河水源。  

 

數字孿生不只是簡單能看到即時數據和監控畫面,更重要的是能對灌區幹渠系統輸配水過程進行場景化動態模擬預演,建立起配水調度模型,幫助生成適合當前灌季的配水調度方案。  

 

而在過去,灌區配水基本憑經驗,動態調整有一定的滯後性,極易造成水資源的浪費和用水不均衡現象。如今通過數字孿生系統不斷的模型預演,實現持續驗證和調整優化配水方案,就能確保春灌時期配水科學精准。  

 

山東省聊城市位山灌區管理服務中心供水管理科科長 張俊:咱們準確的調度每個幹渠的水量,把黃河水及時分配到用水需求最急需的地方。  

 

記者瞭解到,數字孿生位山灌區系統每年可為當地節水約6000萬立方米,讓珍貴的黃河水資源發揮最大效益。  

 

 灌區升級改造 灌溉更高效 

 

為實現灌區的高質量發展,水利部持續推進灌區現代化建設與改造。這將給灌區帶來什麼改變?  

 

安徽淠史杭灌區,是灌溉1000多萬畝農田的特大型灌區。灌區2023年續建配套與現代化改造專案建設已進入尾聲。  

 

安徽省淠史杭灌區管理總局規劃計畫處副處長 賀亞斌:改造完成後,灌溉保證率從改造前的72%提高到改造後的80%,減少了管理維護費用,降低了農民用水成本。  

 

今年春灌開始前,淠史杭灌區已有27項工程完成這樣的現代化改造,它們使整個灌區的渠系更加暢通,大小水渠猶如毛細血管一般深入田間地頭。而整個灌區的3865處監測站點構建起的立體感知網,讓這些縱橫交錯的管道擁有了智慧的大腦,將各地的降雨、各條管道的輸水情況即時彙集到數字灌區系統上,為合理配置春灌中的水資源提供了科學依據。  

 

安徽省淠史杭灌區管理總局灌溉調度處處長 朱善斌:我們通過灌區感知網能夠即時線上地監測到灌區的雨情、水情和農情。  

 

有了水還得用好水,今年春灌中,當地相關部門利用數字灌區系統,提前進行預判分析,對引、蓄、提三種水源進行合理配置,讓每畝農田都可以喝飽水。  

 

安徽省淠史杭灌區管理總局灌溉調度處處長 朱善斌:我們淠史杭灌區它因為是多種水源,有大型水庫的引水,也有我們內部的塘壩,包括中小型水庫內部蓄水,然後還要利用我們尾部的“四湖”進行提水,這樣多水源我們要優化配置。根據現有的水源狀況,然後再結合我們按照一定的計算模型來預測我們下一步的來水,根據這個變化還要即時進行動態調整,優化調度。  

 

目前,安徽淠史杭灌區初步實現了6座大型水庫、1200多座中小型水庫、20多萬座塘堰以及雨洪等多水源在時空上的合理調配,從群眾提出用水申請到水潤田間,由原來的34天時間縮短到現在的不到半天。(王凱博 陳燁煒)  

 


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