如何精准调配水资源？数字孪生为灌区装上“智慧大脑”

2024年我国粮食总产首次突破1.4万亿斤，丰收背后，水利的支撑和保障不可或缺。

数字孪生

为灌区配水装上“智慧大脑”

开年以来，全国不少灌区正在加快进行数字孪生建设，精准调配水资源，让每一滴水都发挥最大价值。在山东位山灌区，眼下已经开始提前进行春灌蓄水工作。

位山灌区是黄河第二大灌区，也是山东省最大的灌区。为确保500多万亩农作物开春后能及时喝上黄河水，灌区提早启动了春灌蓄水工作。在灌区的智慧调度中心，工作人员操作数字孪生系统，通过对灌区干渠系统输配水过程进行场景化动态模拟预演，观察渠道水位、水流时间、流量等各项数据的变化。

山东省聊城市位山灌区管理服务中心信息化科副科长 梁以昌：我们将渠道的物理要素，像渠道水利用系数、糙率、边坡系数等，全部都纳入数字孪生平台，进行方案的预演。

配水调度一直是水利上的一个难题，以前灌区配水基本就是靠经验，原本3天即可完成灌溉任务，有时可能会持续供水4到5天，还有时上下游、渠系间用水不均衡，难免造成水资源的浪费，而通过模型预演，灌区配水从经验决策向模型智慧精准决策转变。

山东省聊城市位山灌区管理服务中心副主任 杨玉广：作物是否需要水，需要多少水，可以通过需水预测模型进行科学计算，配合配水调度、水动力仿真等模型的使用，能够模拟预演供水过程，生成最优配水调度方案。

系统的最末端是农田节水灌溉控制器，农户一刷卡，原本直接漫灌到地的黄河水，现在经提水泵站提至地下低压管道，就能实现精量化灌溉。

通过数字孪生灌区建设，位山灌区亩均可节水近30立方米，扩大灌溉面积10万亩，在节水的同时，亩产比其他同类型灌区高出20%。

建设改造数字灌区

目前已初显成效

“十四五”期间，我国安排中央资金达2000亿元，对2500多处大中型灌区进行现代化建设和改造，选择49个灌区推进数字孪生灌区先行先试。目前，这些建设已经成效初显。在江苏，新年伊始，新禹河灌区的现代化改造已完成建设。

在江苏南京新禹河灌区现代化改造工程日前建设完成，新建成的数字孪生平台不仅能够精准把脉灌区内的每一道泵站设施，实现智能化巡检与调度；同时还可以实时汇聚海量数据，为农户定制科学灌溉方案。

南京市六合区水务局农村水利科科长 蒋荣杰：在农田灌溉用水季，我们模拟作物生长发育特性，通过田间气象、墒情、水位等数据，依托数字孪生灌区平台，制定科学的灌溉方案，用最短的灌溉距离，最少的灌溉用水，获得最大的农业产出。

2022年底，水利部在全国遴选了49处大中型灌区开展数字孪生灌区先行先试建设。在2024年春灌和抗旱保灌溉中，数字灌区成效初显，总体提升水资源利用效率约10%。

水利部农村水利水电司灌溉节水处处长 张翔：下一步，我们结合国家水网重大工程建设，在一些水土资源条件比较好的地方，再新建一批节水型、生态型灌区。另外加快实施一批灌区现代化改造，优先把大中型灌区建成高标准农田，为我们新增千亿斤粮食产能作出更大的水利贡献。

加快数字孪生水利建设

精准调配水资源

不仅仅是全国的灌区，实际上“数字孪生”技术已经深入到河流流域、水利工程建设。

黄柏河是长江一级支流，也是湖北宜昌的“母亲河”，承担着200万人安全饮水、116万亩农田灌溉和100公里河道生态补水重任。开年以来，黄柏河根据下游需求连续抬闸放水，依托数字孪生系统，精准调配水资源，守护流域安澜。

近日，根据下游用水需求，黄柏河尚家河水电站开启闸门向渠道下游放水。和往年不同，现在闸门抬升多少厘米、向下游放多少水，调度方案的出具不再依靠人工测算和研判，而是数字孪生系统。

走进宜昌市黄柏河流域管理局调度指挥中心，在大屏上可以看到，数字孪生黄柏河系统综合运用“天空地水工”一体化感知设备，将黄柏河动支流域1∶1“克隆”到了系统之中。

宜昌市黄柏河流域管理局调度中心主任 郑伟：在电脑上可以很清楚地知道流域的降雨、来水、泄洪等水雨情情况，以及水库大坝电站的工况运行情况。

目前，我国正在加快实施长江流域全覆盖水监控系统项目，面向七大流域，积极推进数字孪生流域建设。

在数字孪生水网方面，浙江、山东等10个省级先导区数字孪生水网已经建成投用，初步建成河套、淠史杭等49处数字孪生灌区，全国建成709个县域农村供水数字化管理平台。(央视新闻客户端)【编辑:付子豪】