广袤田野间,一条条灌溉渠道旁,以往工作人员顶着烈日、扛着设备,往返奔波进行人工测流的场景不复重现,如今,智能监测系统默默值守田间,扛起了水资源测流管护重任。
交通运输部天津水运工程科学研究院(以下简称天科院)自主研发的这套渠道断面自动测流系统,好比给农田安上了“水表”。从此,农田用水有了“精准刻度”,既让水资源调配实现智能管控,也为农业节水、水资源精细化管理筑牢了科技根基。
近期,天科院技术团队在河北省、新疆、内蒙古等地考察、布设。这项天津自研的测流技术,正快速辐射至京津冀乃至全国的田间地头,为灌溉水资源高效利用注入科技动能。
“水表”上岗
破解灌区计量监测难题
前不久,天科院水运工程检测设备开发研究中心总工程师栗克国奔赴河北石家庄实地调研,深入石津灌区现场勘查,对接渠道断面自动测流系统布设事宜。
谈及这套系统,栗克国形象比喻:“就像给整个灌溉渠道装上一块智能‘水表’,能实时掌握渠道水流流速、灌溉用水量等关键信息。”
在灌溉渠道上,一条轨道横跨两岸,只见一个一米见方的“铁皮盒子”,正沿着轨道从渠道的一边向对岸“行走”,每隔一定距离,“铁皮盒子”挂着的“铅鱼”“流速仪”就会徐徐进入水中再升上来。一趟下来,灌溉水量、水流速度等数据已同步上传至后台。
“这个‘铁皮盒子’是渠道断面自动测流车,它在轨道上‘行走’的过程中,会在预先设定的检测点位上,自动下放‘铅鱼’‘流速仪’,我们可以通过算法来测算渠道断面流速以及水量等相关数据。”天科院负责该系统研发的工作人员刘锟向记者进一步解释道。
“灌溉渠道纵横交错、位置分散,以往灌溉水量、水流监测,全靠人拿着‘流速仪’在水里测,一天跑不了几个点位,数据更新周期长、时效性差、容易出错,工作人员野外涉水作业也十分辛苦。”谈及传统灌溉计量的痛点,刘锟感慨道。而他们研发的自动测流系统,正破解着这一难题。
节水增效“双丰收”
政策护航促技术落地见实效
多年来,我国持续提升水资源利用效率、深化农业节水增效。而推进灌区用水自动化计量监测,是实现农田灌区水资源高效集约利用的关键。《“十四五”水安全保障规划》提出,构建设施完善、节水高效、管理科学、保障有力的灌区运行管护体系,推动完善渠首水源工程、骨干渠系、计量监测等设施,开展灌区信息化建设。
与此同时,农业水价综合改革持续推进,也让用水精准计量从“可选项”变成“必选项”。去年3月,水利部等五部门联合印发的《关于全面构建节水制度政策体系的意见》提出,完善农业用水计量标准体系,规范计量监测设施安装、使用和维护,定期检定校准,提升农业灌溉用水计量监测覆盖面、准确性、实用性。
“这套系统能精准记录用水量,定时自动采集数据,全天不间断,既杜绝了人工操作的误差和滞后性,也大幅减轻了一线工作人员的负担,目前,已在山东、河南、内蒙古、重庆、新疆等地区落地投用。”天科院水运工程检测设备开发研究中心主任刘磊磊介绍道。
安装这套自动测流系统,能为农业节水带来哪些实际作用?刘磊磊以河南新乡人民胜利渠灌区项目为例:“以前,整个灌区要出动多名工作人员,忙活一整天才能完成测流工作。经过实地调研和分析研判,我们在灌区布设了16套自动测流系统,搭配轨道式测流设备,让各个测流站点实现每天4次定时自动监测,全程无需人工值守。”
据他介绍,这套系统投入运行后,不仅为渠道日常运维、数字孪生灌区建设筑牢了技术基础,还取得了节水5%、工作效率提升20%的实际成效,既缓解了灌区用水高峰期的供需矛盾,为精准调度、计划用水提供了数据依据,又能精确测算不同农作物各个生长阶段的灌溉用水量,从源头减少水资源浪费。
“测”向新场景
技术迭代破局复杂水文环境
依托其在农田水利灌溉测流领域的成熟技术,该团队也在积极拓展全新应用场景,将技术研发方向延伸至条件更为复杂的自然环境下的水文站监测领域。
相比于人工修建、地势平缓、水流规整的灌溉渠道,自然河道、野外水文站的监测环境要恶劣得多。“就拿我们正在新疆开展的一个项目来说,当地季节性河流较多,径流变化大,枯水期几乎断流,汛期水位又猛涨,且水中含有泥沙以及杂草、枯枝等漂浮物,原有的设备、算法,放到这种自然水域里,无法完全适用。”刘磊磊直言,特殊的野外水文环境,倒逼团队必须作出技术改变,针对不同地形、不同水流状态,重新调整方案,这也让团队的定制化服务能力得到大幅提升。
“我们会结合当地河道地形、水流速度、泥沙含量等实际情况,调整硬件设备和算法参数,哪怕是同一类项目,换到不同地区,也会作出针对性的改进。”刘磊磊透露,依托技术的不断迭代和定制化服务优势,今年团队的业务拓展步伐持续加快。目前,该团队有八九个项目正在推进,同时还有七八个意向项目正在洽谈对接。随着更多项目落地实施,这套智能测流技术也将为更广泛区域的水资源监测、生态水文保护提供坚实的技术支撑。
