宝鸡峡灌区水量调度仿真系统设计的路径创新

摘要：水量调度仿真是灌区信息化、科学化建设的重要内容和载体。文章结合宝鸡峡灌区实际，对灌区水量调度仿真系统设计目标、结构、功能、应用等做了全面分析，提出了加强系统管理运用的具体建议。
　　关键词：灌区水量调度；仿真系统设计；结构功能；灌溉系统
　　中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0024-02
　　1 灌区概况
　　宝鸡峡灌区是陕西省第一大灌区，水源以引用渭河径流为主，辅之以地下水。灌溉着关中西部宝鸡、咸阳、杨凌、西安4市14个县（区、市）的296万亩农田。灌区分塬上、塬下两大灌溉系统。塬下灌区由原渭惠渠扩建而成，渠首在眉县魏家堡，设计引水流量45m3/s，总干渠和南北两条干渠总长197km，灌溉面积7.2万公顷。塬下灌区从宝鸡市林家村引渭河水，设计引水流量50m3/s，灌溉面积12.8公顷。灌区现有总干、干渠6条，支（分支）渠76条，干支退水渠22条，排水工程7处，水库6座，总库容3.3亿m3，抽水站17座，发电站6座，装机容量3.39万kW。灌区以占全省1/18的耕地面积生产出占全省1/7的粮食和1/4的商品粮，为保障全省粮食安全、推动经济社会发展做出了重要贡献。
　　2 系统目标设计
　　水量调度作为系统工程，涉及自然、经济、工程等方面大量确定和不确定即时信息的采集、存储、管理和使用。宝鸡峡引渭灌区供、用、排水设施并存，加之天气晴阴雨变化，情况比较复杂，因而对水量调度仿真管理精度要求更高。水量调度仿真设计目标是采用现代高新科技，通过系统仿真方法建立水流仿真模型，使管理方及时、准确计算各区域用户引水实情，科学合理调度水量，实现用水高效优化管理。用户也可参照调度结果或根据需要，改变模型参数和约束条件，形成多个调控方案，择优选用，力求用水及时高效，实现双赢。
　　3 系统结构设计
　　仿真系统采用基于C/S+B/S体系结构（见图1）。系统管理模块包括系统管理、用户管理、属性字典管理、权限管理等。
　　设计模型库储存有降雨预测模型、灌溉渗漏计算模型、作物耗水模型、灌溉制度拟定模型、渠系配水模型等。
　　数据库是按照数据结构组织、存储和管理数据的仓库。在灌区仿真系统设计中考虑到兼容性和处理数据的能力等方面，继续选用Microsoft SQL server。
　　4 系统主要功能设计
　　4.1 基础GIS数据管理与水量调度
　　通过灌区空间数据采集和入库，图形与属性数据的浏览、编辑和关联，可以打开不同的地图窗口和属性数据窗口，进行对象操作和字段运算与统计。有权限的管理站人可在任何一台装有本系统的客户机上将客户端的基本数据和实时信息（如土壤墒情、气象数据、作物种植、渠系用水信息等）通过网络传输到服务器上。此时服务器客端系统将结合作物需水量、灌溉预报、优化配水模型计算出灌区干支斗渠的供水量，并可视化于灌区地图。管理局人员通过服务器，可对全灌区的数据进行查询、管理、决策，指导客户端用户高效进行水量
　　调配。
　　4.2 闸门控制场景交互仿真
　　利用灌区地图编辑和显示，对灌区空间信息进行编辑和修改，并在图层中得到即时反映。在二维电子地图上选准某闸门后，设置闸门开启参数，发送给三联系统，三维场景将动态演示闸门开启过程，屏幕实时显示闸门监控数据（闸门开度、闸上水位、闸下水位），当闸门某监控数据发生报警时，将向二维系统发送指令，指示做出对应操作。
　　4.3 洪水淹没交互分析与显示
　　空间分析具有距离、面积、角度的量算功能以及地理编码和数据叠加分析功能。在三维场景中基于三维地形对洪水淹没面积的计算，并将淹没区域、面积发送给二维系统，不仅在二维地图上可显示涉水淹没区域、面积，而且能将淹没区域与相关电子地图叠加分析，计算出不同土地耕地类型被洪水淹没的情况，并估算出洪灾损失大小。
　　4.4 渠系水量仿真系统应用
　　水量仿真系统，即是对灌区水量数据的获取、管理、处理、分析、显示和应用。主要功能是：查看各重点引水口、退水口的水流过程；显示查看干渠各重点测站处来水过程；演算上游来水在渠道中传播和到达下游测站处的水量过程；显示查看水流由上游测站到达下游测站处的结果，显示在汇流处测站的水流过程。
　　4.5 交互式查询
　　主要基于属性数据库和空间数据库，通过灌区地图进行基础数据、实时数据的查询，通过水库、抽水站、测流点信息集成显示，将灌区水库等运行信息通过仿真系统在灌区地图显示，提供交互式查询和历史报表信息。
　　5 建议
　　水量调度仿真系统是灌区在改革发展中遇到的新事物，对全面提升灌溉管理水平具有重要意义。为此，建议管理单位：
　　5.1 及早着手开展培训，建立专业化队伍
　　水量调度仿真系统的建设和运用是一项科技含量高、技术性特强的工作。管理局目前在系统设施招标建设中，应及早着手考虑专业队伍建设问题，对相关部门职工分期分批进行专业理论技术培训，切实提高职工对系统的操作使用管护技能。
　　5.2 加强维护保养，精细管护设备
　　对水量调度仿真系统内在安全运行状况，应定期组织全面检查，发现问题及时安排人员处理解决；对系统外在观测、信息采集传输设备应加强平时检查保护，一旦出现水毁或人为损坏，必须及时组织修复加固，确保系统设备完整、功能健全，使其在系统运行中充分发挥“千里眼”和“顺风耳”的作用。
　　5.3 强化职责落实，提高使用效能
　　灌区水量调度仿真系统运用涉及范围广，内外设施并存，形式多样，管理局应按照系统化控制要求，逐级逐岗位制定工作人员职责，建立健全日常系统管理、维护、运行办法和规章制度，督促全员按规范要领操作，用好技术软件，全面提升系统运用水平。同时要妥善处理人、物、技三方面的关系，坚持以人为本抓管理，以设备、技术管理为支撑，实现三方有机结合，高效运作，不断提高灌区灌溉管理科技化、现代化水平。
　　6 结语
　　宝鸡峡灌区水量调度仿真系统设计，在GIS技术上建立了包含水文、气象、地形地貌、土壤植被、环境生态等资料的空间地理信息库，在GIS平台和遥感数据处理基础上，通过建设水文预报模型库、水库调度和水资源系统管理等仿真模型库，实现模拟、预报、调度、决策等灌区系统仿真功能，其实施应用必然大幅度提高灌区水资源可持续利用分

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析管理水平和实际效果。
　　作者简介：杜静（1982-），女，陕西杨凌人，陕西省宝鸡峡管理局助理工程师，研究方向：水利工程管理。

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