基于智慧水利建设水资源效能的提高

摘要：世界发达国家把水资源网络化和水资源智能化作为水资源信息化和现代化快速发展的革命性方向。可以说，在不久的将来，水资源网络化和智能化将成为严格实施水资源管理体系的有力工具，也是大大提高水资源效率的重要途径。

关键词：智慧水利;水联网;水资源效能

1 基本概念

1.1 智慧水利

智慧水利（ smart water）是水联网的另一种表达，更加易懂，更有号召力。后文中将水联网与智慧水利视为一体，互为代表。

1.2 水资源效能

水资源利用效率的概念与水资源开发利用、渠道系数、渠道系统利用（效率）、灌溉水利用（效率）、供水管网损失率属于同一范畴，代表了水资源开发、交通和直接利用项目及设施本身的效率内涵。例如，2030年我国最严格的水资源管理体系中设置的灌溉用水利用系数将达到0.60，即水利工程本身的效率。通常，水的使用效率是有限的，小于1（或100%）。只有在极端情况下，水资源利用率才会大于1，这通常意味着该地区水资源的开发利用已经进入超负荷状态。水资源生产力与水资源效率、单位产量、CDP、生产力属于同一范畴，是水资源参与经济生产活动的乘数效率。

2 水库信息化建设必要性

水库调度系统以数据库为中心。水库管理建立了信息采集、洪水预报、洪水调度、结果管理、综合信息查询、数据库管理等子系统。大多数系统都是独立运行的，无法实现系统间的数据共享和协作。利用数据库技术、计算机技术、网络技术和通信技术，整合各自动化子系统，建立统一的信息平台，使水库管理工作迈上新台阶，是水库信息工作的发展趋势。

3 提高水资源效能关键技术

3.1 水资源预测云计算

云计算技术基于互联网来实现一个更专业的信息资源管理，通过需求信息的采集和透明消费的计算模式，提供一个良好的基础发展的智能水资源。智能水资源云计算收集不同地区的水文信息、水分布和水调节数据。通过计算机仿真，计算出一段时间内的水资源状况。智能水资源是水网络。通过云计算，建立了水网数学模型参数管理、水网数学模型服务标准等水网的关键技术。

3.2 水资源需求云服务

计算机技术提供的云服务为智能水资源提供了便利。在供水环节，可以通过云计算合理配置智能水资源，满足当前用户的需求，同时兼顾未来供水高峰。

3.3 多水源供给智慧调度

水网络提供的径流预测和需求预测可以为多种水源的实时调度提供重要的前提和依据。多源供水智能调度包括水库多目标实时调度、地表水与地下水实时联合调度、非常规水调度管理、水资源中长期安全储备评等。多目标水库实时调度需要优化水库调度中存在的许多权衡，包括时间尺度、空间尺度、目标尺度以及各种权衡和不确定性风险响应。地表水和地下水的联合开采不仅要充分利用地下水的储水能力，而且要考虑地下水开采对地下含水层和地下水恢复的不可逆影响。污水、中水、微咸水、雨水等非常规水源的调控与管理，应考虑标准与技术、非常规水源与常规水源互补调度与利用风险两个层面的实时调度与管理策略。

3.4 水效能评价过程控制

水网下水资源利用的需水量分布不受控制，水资源利用的及时性、效率和准确性与传统的水资源利用模式不同，对水资源利用提出了新的要求。水网的性能和服务能力决定着水资源利用效率的提高与否，配水的准确性和及时性决定着水资源的利用效率，水资源保障可靠性下的水体结构决定着水资源的利用效率。水网络性能的分级评价、水资源利用效率的分级评价和两者的联合评价已成为下游城市水网络体系建设和水资源高效利用开发的重要内容。

4 设想与实践智能管理系统

目前，我国一些高科技节水滴灌示范区已经实现了滴灌和喷灌的智能化，但由于对水源和能源的特殊要求，滴灌和喷灌的发展和应用受到了具体条件的限制。然而，随着科学技术的进步，新一代的土壤水分传感器和用于测量和控制的综合配水设施已经被发明和发展。在借鉴国外先进技术的同时，引入集成自动门和全过程控制系统，增加多层水分传感器，实现了灌区引水、供水、配水和用水量的优化控制。现在对用水量和经济效益进行同步监测，除此之外，还可以对水资源效率的改善效果和关键环节进行分析，效果显著。目前，初步评价的智能灌溉面积，可以看出，主要有两个步骤：首先，使用相关的数据收集和运输储存设施的水网络来获取相应的水和土壤湿度的实时信息和条件;二是全面发展社会经济供水预测模型和水资源高效利用优化配置模型。实现了对水资源使用者的准确预测和优化配置，实现了水资源的高效分配和高效利用。

5 水资源的综合利用

水资源综合利用不仅是一种开发水资源的方式，也是水利建设必须坚持的项重要原则。然而，不同的水利部门，对水资源的利用方式和特点各不相同。因此，为了缓解各部门之间的用水矛盾，同时满足其用水需要，我们应加强智慧水利建设，将除水害和兴水利结合起来，统筹解决，使得同一河流或者同一地区的水资源同时满足不同部门的需要，这种水资源的开发方式就是水资源的综合利用，从而使宝贵的水资源得到充分的利用，以较少的代价取得较大的综合效益，大大提高了水资源的利用效率。

在水资源开发利用过程中，各水利部门不可避免的存在一定的矛盾，例如，上中游的大量用水，可能造成下游灌溉和工业用水的不足;疏没河道对于航运和防洪都有好处，但是降低了河水位，对农业灌溉带来不利影响;汛期要求腾空水库以备拦洪和消弱下泄流量，导致发电效率降低等等。我们可以看到，不仅是除水害和兴水利之间存在矛盾，各水利部门间也存在矛盾，这就要求通过先进的信息技术及网络安全技术构建水利的一体化信息系统，及时向领导提供准确、全面、及时的信息支持。初步形成信息共享，提高全体工作人员的管理效率和服务水平的综合应用系统，管理一体化和决策科学化。

6 结语

随着人们对资源保护意识的提升，水利资源日益受到人们的关注，尤其近年来我国不少地区都出现了较严重的缺水现象，保护水资源刻不容缓，而智慧水利建设对保护水资源具有极为重要的意义。利用现代计算机技术，可以实时准确地获取水资源数据，为水资源管理提供技术支持。随着物联网技术的发展，为水资源管理提供了更高的平台，为水资源信息技术的进步提供了发展机遇。把握信息技术改革，将使我国水资源现代化水平进一步提高。

参考文献：

[1]王浩.王建华.中国水资源与可持续发展[J]中国科学院院刊，2012，27（3）：352-358.

[2]錢正英.中国水资源战略研究中几个问题的认识[J].河海大学学报（自然科学版），2001，29（3）：1-7.

（作者单位：河北省邢台市朱庄水库管理处）

作者简介：田献文，（1978.9），男，河北省邢台市人，汉族，大学本科，高级工程师，从事工程管理、水资源保护等工作。