加快信息化建设步伐 推进灌区现代化管理

湖南省双牌灌区管理局

双牌灌区位于湖南省永州市境内，属丘陵地带，地势南高北低，为亚热带季风湿润气候区，年平均降雨1350mm，年平均气温180C，无霜期约280天，相对湿度81%，适宜种植水稻和柑桔等作物。灌区水源十分丰富，引水水源为双牌水库，总库容6.9亿m3。灌区控制耕地面积56.48万亩，远远超过设计的32万亩，灌区发展潜力巨大。

灌区受益范围为永州市的双牌、芝山、冷水滩和祁阳等四县（区），受益人口近40万。工程于1963年10月动工兴建，1966年建成并投入运行。灌区工程现有干渠1条长96km，支渠16条共长329km，斗渠185条共长740km。工程运行以来，从根本上改善了灌区的灌溉条件，粮食亩产由1965年的240kg增加到2002年的920kg，累计增产粮食超过280万吨，为灌区农业生产做出了巨大贡献。

灌区工程管理单位为湖南省双牌水库管理局，现有在职员工126人，其中：具有高级职称的专业技术人员8名，中、初级职称的专业技术人员42名。职工队伍稳定，素质优良，领导班子坚强有力。特别是1995年领导班子调整以来，在国家计委、水利部、省计委、省水利厅领导的关心和重视下，在社会各界的大力支持下，全局职工团结拼搏，艰苦创业，先后被评为省、市文明单位，并获得全国农村水利建设先进单位等30多种荣誉称号，同时被水利部列为全国20个大型灌区综合改革试点单位之一，中日技术合作项目全国3个大型灌区节水改造示范灌区之一，全国26个水管理信息化试点灌区之一。全局的各项事业得到了蓬勃发展。

双牌灌区同全国南方其他大型灌区一样，其工程点多、线长、面广，灌区内降雨时空分布极不均匀，洪水具有突发性及区域性特点，而旱情又具有持久性与连片性的特性，因此，灌区不仅水管理的任务十分繁重，而且，灌区工程安全运行、防汛保安的任务也十分艰巨，并且，要实现灌区水资源优化配置、提高灌区工程效益，关键在于实现供水调度与管理手段的现代化。由于历史的原因，双牌灌区原有供水调度与管理的基础设施差、管理手段落后。同时，双牌灌区作为全国经营机制改革的试点灌区及“中日技术合作中国大型灌区节水改造示范项目”的示范灌区，其示范模式、标准及效果，不仅关系着本灌区水管理的成效，而且对全国大型灌区的水管理产生重要影响。要实现预期的示范目标，除了改造，完善配套和提高工程标准的工程措施以外，在灌区实行信息化管理是十分必要的。自1997年开始，上级领导及灌区管理局领导从灌区的发展需要出发，将灌区水管理测控系统的建设列入了项目计划，使双牌灌区逐步走上了信息化建设之路。由于资金的原因，2000年以前，在实施灌区续建配套节水改造项目中，对少数关键部位进行了以水位、闸位监测为主要内容的灌区水管理测控系统的建设工作队，但与现代灌区水管理的要求差距甚大，绝大多数的管理工作仍然需由人工方法去完成，无法实现对灌区工程安全状况、防汛抗旱、水管理调度与管理、水环境监测、农作物生长信息收集、农田水分状况等方面的监测，所以，加大对双牌灌区的投入，建设一套完整的、现代化的灌区信息化系统是完全必要的。

一、信息化建设总体规划概述

为了改变灌区管理手段的滞后状况，适应国家大力提倡和高度重视信息化技术的新形势，尤其是为了配合中日技术合作中国大型灌区节水改造示范项目在双牌灌区的开展，灌区管理局与湖南中灌信息技术有限公司合作，按照“从长远着眼，从近期着手，远近结合，讲究实效，整体规划，分步实施”的原则，并坚持超前性与客观性相结合，信息技术与自动化技术相结合，现代技术与基础设施改造相结合，以及先进性与经济性相兼顾，管理手段与应用效果相兼顾的指导思想编制了《湖南省双牌灌区信息化建设规划报告》。

（一）规划目标

双牌灌区信息化建设规划以2010年全面建成为目标，争取在2005年前，先完成49处关键控制点、1处信息中心和5处信息分中心的建设，2005年至2010年完成全部的1处信息中心、9处信息分中心和362处水情、雨情、工情信息采集点及闸位控制点的建设。建成后的双牌灌区信息化系统将是一个水信息采集全面、传输快捷、控制可靠、管理高效的灌区信息化系统。

（二）规划内容

双牌灌区信息化建设的规划内容，按信息化技术的实现环节可分为信息采集系统、信息传输系统、信息存储系统、信息反馈及控制系统等方面的建设内容；按灌区管理技术业务工作内容，可分为水（雨）情信息系统、闸位信息系统、水环境监测信息系统、工情信息系统、农作物对水分需求信息系统、典型农田土壤水分监测信息系统、内部管理信息系统、外部交流信息系统等方面的建设内容；按灌区管理信息化实现技术可分为传感系统、通讯系统、网络系统、控制系统、软件系统等方面的建设内容。

（三）实施计划

按照水利部农水司的部署，双牌灌区信息化建设规划两个阶段实施：2005年为近期目标，实现干渠主要控制点、信息中心和部分信息分中心的建设；2010年为远期目标，实现灌区全部支渠分水口控制点的建设，从而使灌区通过续建配套和信息化两个工程的建设，达到全面科学的管理，真正发挥节水增效及示范灌区的作用。

二、信息化建设的主要内容

（一）灌区水管理信息化系统

1．系统组成

双牌灌区信息化系统由信息中心、信息分中心和现场控制站三部分组成：

信息中心：是灌区用水管理监控和调度的中心，直接监控灌区主要控制点水位、闸位，可直接遥控灌区主要测控点闸门的启闭，自动接收灌区所有测控点数据，并生成各种报表。信息中心还可以指导信息分中心对灌区用水进行调度。

信息分中心：现已建成渠首和伊塘两个信息分中心，菱角塘、清水塘两个信息分中心正在建设之中。渠首信息分中心主要管理渠首进水闸的远动控制，采集、接收并发送双牌县范围内的水位、雨量及闸位信息；伊塘信息分中心主要管理鸭公塘节制闸和九、十支干分水闸的远程遥控，采集、接收并发送冷水滩区范围内的水位、雨量和闸位信息。

现场测控点：现已建成各类现场测控点46处，其中：水位遥测点10处、雨情遥测点8处、地球气象站1个、太阳能闸位遥控点14处、交流远动控制闸门6处、交流螺杆遥控闸门7处。

2．系统主要功能

雨情遥测点：包括地球气象站和雨量遥测点。地球气象站建在永州灌区试验站，通过数据采集器将所采集的降水、气温、气压、湿度、风力、风向等数据经计算机处理后生成各种气象资料报表，传输到信息中心。雨量遥测点现已建成霞灯、平福头、桴江坝、代头江、木斗岭、鸭公塘、茶花、野鸡皂8个遥测站，均为无人值守。雨量遥测点将采集到的雨量数据通过单片机处理，经无线数传机发送到信息中心。当降雨量在1mm范围内变化时，能在5分种内发送数据；当降雨量大于或等于2mm时，能立即发送数据。

水位遥测点：水位遥测点现已建成水库、渠首、霞灯、唐空洞、拱桥头、冷山、双江桥、寿塘、鸭公塘、刘家渡槽共10处。遥测点将采集到的水位数据，通过单片机处理，经无线数传机，发送到信息中心和信息分中心。当水位有1cm变化时，能在5分钟内发送数据。当水位变化大于或等于2cm时，能立即发送数据。

闸门控制点：包括太阳能遥控闸门、交流远动控制闸门、交流螺杆遥控闸门三类。闸位遥测点与闸门控制点建成一起，目前已建成27处。均无人值守。太阳能遥控闸门现已建成14处太阳能遥控闸门，其中：滩头垒节制闸和泄洪闸、小山庙泄洪闸、兑子岭泄洪闸、楼塘泄洪闸等4处为太阳能液压启闭机遥控闸门；一支渠进水闸、二支渠进水闸、六支渠进水闸、七支渠进水闸、七分支进水闸、良木铺示范区进水闸、八支渠进水闸、十一支渠进水闸、十二支渠进水闸、十三支渠进水闸等14处为太阳能遥控螺杆启闭机闸门。交流远动控制闸现已建成渠首进水闸、桴江坝泄洪闸、代头江泄洪闸、木斗岭泄洪闸、茶花泄洪闸、八左右支分水闸共6处。可远程对闸门进行启闭控制，及时采集闸门运行状态，闸位变化及闸前水位数据，通过无线数传机发送到信息分中心和信息中心。闸门现场动力控制柜为现场控制设备，具有远控或现场操作切换功能，并具有过流、赵限、断相、卡死等保护功能；闸门管理所控制操作台具有接收闸位、闸前水位、故障等闸门状态信号显示和闸门操作功能。交流无线遥控闸现已建成三支渠进水闸、半边岭节制闸、四支进水闸、五支进水闸、寿塘节制闸、鸭公塘节制闸、九十支干进水闸等7处。交流无线遥控闸的功能主要是接收信息中心或信息分中心命令对闸门进行遥控，并及时采集闸门运行状态、闸位变化和闸前水位数据，通过无线数传机发送到信息中心和信息分中心。该遥控闸具有根据流量变化自动调节闸门开度、无线遥控、自动检测闸门前后水位并计算其流量等功能。动力电源为电网供电，控制电源可由太阳能或系统电源提供。

（二）灌区办公信息化系统

1．通讯系统

双牌灌区通讯系统由防汛通讯和电信通讯两部分组成。

防汛通讯网：由无线通信网和有线通信网联网组成，无线网实现管理局机关至各基地台及各基地台之间的通信，有线网实现局机关各办公室的内部通信，并预留市话网接口。无线通信网主要有无线基地台28台，其中：各基层管理所12台，防讯车辆无线移动台3台，无线手持台13台。有线通信网设于灌区局机关办公大楼，局领导及各科室共安装了30台有线用户分机。该防汛通讯网为一个一点多址的超短波无线通讯网，能够进行有线与有线之间的双工通信，无线与无线之间的单工通信，有线与无线分台之间半双工通信，中心站可全呼与选呼无线分台，并能召开电话会议。该防汛通讯网由省防汛通讯中心承建，1991年投入运行，在电信通讯不普及的时期，该防汛通讯网为灌区的防汛抗旱调度起到了巨大的作用，目前，该网络仍在应用。

电信通讯：主要由局机关各办公室20台电话单机、2台传真机及基层站所11台电话单机、1台传真机组成。实现对外通讯、收发传真等业务，中日项目专家办公室开通了国际长途，可直拨国际电话。

2．计算机局域网

该网络是指灌区管理局办公楼计算机局域网数据共享网络，由服务器及局级领导、各科室共25台计算机为工作站组成的以太网。信息中心的工控微机PC104也作为工作站接入了局域网，这样，灌区水管理信息数据可直接输入服务器，进入管理局计算机局域网，各工作站通过共享管理软件可以随时调用、查询、打印各类水管理信息数据。该网络还具有资源共享、软件共享、硬件共享、远程访问、INTERNET上网操作、网络视频会议、灌区网页宣传及网络扩展功能。

三、信息化系统应用效果

（一）汛情准确，工程度汛有保证

双牌灌区地处湘南丘陵地带，大部分干渠傍山开挖，集雨面积大，入渠径流大。发生暴雨时，往往是风雨交加，电闪雷鸣，再加上渠线长、降雨时空差异大，人工方法观测和监视渠道水位变化十分困难，一遇暴雨，便经常出现渠内洪水骤涨骤落，瞬时超越设计洪水位，甚至漫堤，每年都会因此而造成山体滑坡、工程崩塌、渠堤决口等事故，抢修费用平均每年在50万元左右。2002年，由于雨情、水情测报系统的运行，水情被实时掌握，及时调度泄洪，彻底杜绝了此类洪灾的发生，确保了工程安全度汛。

（二）旱情及时，农田抗旱有措施

抗旱的实质，就是严格按配水计划供水。以前，双牌灌区在旱情紧张时，由于对水情不能及时掌握，计划用水措施难以实施，经常出现“上游大水慢灌，中游堵渠抢水，下游无水干旱”的状况。灌区水管理信息化系统运行以来，计划供水得到了较好的落实，抗旱期间，系统及时提供给局领导和调度人员渠道各个交接点的水位值，抗旱指挥命令及时下达，再加上对主要节制闸及分水闸的遥控，到祁阳尾灌区的水量得到了保证，确保了尾灌区农田抗旱保丰收，实现了全灌区均衡受益。

（三）计量准确，用水户权益有保障

传统的量水方法是利用实测的水位～流量关系曲线进行查读，这样，水位观测值及实测流量的准确度直接影响到水量计量的准确性。应用灌区水管理信息化系统对水位进行实时监测以后，水位值的分辨率达到1cm（新安装的设备，其水位值的分辨达到了1mm），误差率为±3%，大大提高了水位观测值的准确度，再加上对重点分水口安装了电磁流量计，水量计量的准确度得到了提高。同时，随着按方计费方式的推行，灌区可以实现多用水多交费，少用水少交费，从而真正确保了用水户的权益。

（四）环境改善，工作效率明确提高

灌区水管理信息化系统运行以来，对水位、闸位实行了遥测，对闸门实行了远控、遥控，大大地改善了管理人员的工作环境，由原来的现场观测水位变为室内遥测水位，由原来的现场操作闸门变为室内遥控闸门。既减轻了管理人员的劳动强度，提高了工作效率，又减少了管理人员意外安全事故的发生，相应地减少了灌区管理费用的支出。

（五）节约用水，综合效益十分显著

在灌区信息化建设时，将原来的钢筋混凝土闸门改建为平板钢闸门，每年可减少了闸门的漏水损失约100万m3，同时，闸门的启闭运行时段缩短为原来人工操作时间的1/10，据测算，在运行期间，每启闭一次泄洪闸，可减少水量损失1万m3，此项每年可减少水量损失40万m3，另外，可以充分利用降雨来水，避免盲目泄洪，每年可蓄水100万m3，这样，减少的损失水量与蓄水水量累计可达240m3，可恢复或发展灌溉面积0.6万亩，综合效益十分显著。

（六）管理科学，灌区改革稳步推进

灌区实行了信息化管理，工程运行安全可靠、防汛抗旱有了保障、管理人员工作环境得到改善、工作效率得到提高、管理人员大大减少、管理费用有效控制、综合效益十分明显，所有这一切，为灌区综合改革的稳步推进提供了良好的条件。目前，双牌灌区机构改革、人员分流、竞争上岗等改革工作都已完成，下一步改革的主要内容是进一步理顺管理体制、经营机制及工程管理与养护的投资渠道。

四、主要经验及存在的问题

（一）主要经验

1．党和政府对信息化建设的重视是灌区信息化建设取得成功的前提。党中央提出：要在全社会广泛应用信息技术，提高计算机和网络的普及应用程度，加强信息资源的开发和利用。政府行政管理、社会公共服务、企业生产经营要运用数字化、网络化技术，加快信息化步伐。双牌灌区的信息化建设就是在党和政府的英明决策下取得成功的。

2．加大投入是关键。双牌灌区新一届局领导班子，抢抓机遇，积极争取国家计委、水利部和省、市领导的重视以及灌区人民的大力支持，加大了对灌区的投入。自1995年以来，通过各种途径，投入灌区工程的改造的资金达6356.69万元，其中：信息化项目建设投资达400余万元。目前，双牌灌区信息化系统已经跨入全国大型灌区信息化建设的先进行列，得到了水利部领导和省、市有关部门及日本专家的好评。

3．利用现代科技是保障。双牌灌区信息化系统应用的是现代高新技术，全面考虑，统一规划，分步实施。在基础设施建设中，因地制宜，对老式泄洪闸的启闭设备进行技术改造，节约开支；在系统研制开发过程中，按照远期目标要求来考虑，选用先进的仪器设施，软件开发切合实际，便于运用和管理，真正了发挥系统的最大效益。

（二）存在问题及解决措施

1．配水定额沿用的是工程改造前的定额，与现在的工程状况、田间需水量变化及新作物品种对水量的时空要求均有差距，以此制定的配水计划很难做到与实际相符。同时，使用一个标准定额，不能全面反映各用水户的需水特性和要求，这样，在水量调度过程中，人为因素多，管理难度大。所以今后应逐步完善定额标准，并进行动态定额配水的摸索。

2．由于电子档次标准相差较大，价格相差也大，早期配置的部分设备，其档次不能适应系统的高标准要求，难免在系统运行时出现差错。应尽量选用高端产品，在一定的资金条件下，另少建设站点，而配置相对高档的设备，保证系统的稳定性。

3．软件的更新升级速度很快，新技术的发展也很快，灌区在原有软件系统的升级改造过程中，应充分利用原有基础资料。目前双牌灌区的新软件刚投入运行，还有待进一步完善修正。

4．系统要求高素质的维修及操作人员，目前，灌区管理局在这方面尚有一定差距。管理维护工作也是一个复杂的系统工程，今后将注重人员的自我培养，建立一支稳定的、动手能力较强的高素质管理队伍。

5．灌区工程现状，尤其是支渠工程现状与信息化系统建设还不协调，工程标准有待提高。

6．系统提供一些防盗功能，但还不能完全杜绝蓄意盗窃、破坏设备的现象。因此，水政执法、宣传教育等工作在信息化建设中亦很重要。

7．通过运行，发现电源对系统的支持尚有待加强，尤其是太阳能电源在晚间供电量有不足的现象，导致数据传输通讯故障。现正加大太阳能充电容量、电瓶蓄能量，力求彻底解决这一现象。

五、信息化建设今后工作打算

双牌灌区在国家计委、水利部及省、市领导的重视下，在湖南中灌信息技术有限公司的大力支持下，根据本灌区的实际需要出发，利用大型灌区续建配套节水改造和中日技术合作项目的机会，安排并实施了部分信息化项目的建设，取得了初步成效，并为大型灌区建设信息化系统摸索了经验。但由于资金原因，投入仍远远不能满足信息化建设的需要，目前实施的内容仅是灌区信息化建设的很少一部分，在此，特请求国家计委、水利部继续给予双牌灌区大力支持，我们将继续努力，积极探索，加快双牌灌区信息化建设步伐，推进双牌灌区现代化事业。在信息化建设工作中今后的打算为：一是要实现远程共享，要实现与全国兄弟灌区信息交流；二是要实现水资源优化配置，更好地发挥水资源的综合效益；三是要尽快建立工程安全监测系统，确保工程安全运行；四是要建立水环境安全监测系统，改善灌区水环境，真正实现水资源的重复利用和可持续发展；五是要建立农作物生长需水信息及典型农田土壤水分状况的监测系统，及时掌握农作物生产对水分需求的实况，真正达到合理配水，计划用水，科学管水之目的。