一、背景阐述

      二〇二一年十二月，我国出台印发了《“十四五”水安全保障规划》，在规划中明确要加强农业农村水利建设，提高乡村振兴水利保障能力；提出要大力推进农业节水增效，加强灌区现代化建设与改造以及加强智慧水利建设，提升数字化网络化智能化水平的内容阐述。

      此前国内许多老的灌区渠系配套设施尚未完成，很多蓄水、输水功能不完善，并且灌区干支渠工程存在漏水问题，输水工程中损失量较大，抗旱能力低下，灌区工程效益未能达到设计要求。灌区工程建设完工后灌区灌溉水利用率将提升，并大幅减少渠道渗漏损失，增强渠道灌溉能力，实现节水增效。为防汛抗旱和农业生产、群众生活筑牢坚实基础。

二、方案目的

      为实现灌区“设施完善、节水高效、管理科学、生态良好”现代化建设总目标，规范指导灌区信息化建设，全面提升大中小型灌区信息化建设管理水平。

三、设计方案

3.1、什么是灌区工程

      灌区工程主要包括蓄水工程、引水工程、提水工程、输配水工程、退泄水工程、田间工程、信息化工程等。通俗来说这些工程是为农田灌溉而兴建的水利设施，通过新建、续建和整合扩建现有中小型灌区和水库、水陂、泵站、堤防、护岸、穿堤涵管、排水箱涵等设施，进一步优化水资源配置，构建区域性现代化的灌溉供水工程体系。灌区工程也称灌区配套与节水改造工程，灌区续建配套与现代化改造工程。设计方案需符合我国《“十四五”水安全保障规划》中的相关要求。

3.2、灌区工程管线安全监测设计方案

3.2.1、组成

      该设计方案也称智慧灌区信息化综合解决方案、灌区工程信息化建设方案，主要运用物联网技术、人工智能、数字孪生、计算机控制技术和云计算与大数据等技术将现实灌区与数字灌区进行有效融合，从而感测、整合、分析灌区生产运行过程中的各项信息，对农业、生活、工业、生态用水的各种需求做出智能响应，为灌区管理者和用水单位提供方便、快捷的智能化服务。管线安全监测系统由灌区一张图、监测预警、综合信息管理服务、供配水调度管理、水量统计与水费征收、工程运行管理、防汛管理、移动应用、系统管理等模块组成。

3.2.2、内容

      智慧灌区工程管线安全监测内容包括管线渗漏监测（水听器声呐技术）、管线形变监测、管线压力监测、管道水温监测、阀井温度监测、管线流量监测、自动控制体系（闸门控制系统，泵站控制系统，泵阀状态在线监测）、阀井水位监测、输水隧洞结构健康监测（如有此项）、视频监控系统、灌区环境监测站、灌区智慧水利平台（灌区信息化平台、灌区数字化平台）等。

3.2.3、框架图

智慧灌区工程管线安全监测系统根据需要分为感知层，网络层和应用层三个层次，再复杂一点的智慧水利监测系统可分为七个层次。

1、感知采集层：采集包括智慧灌区工程管线安全监测内容（本文介绍的3.2.2）以及灌区范围内其他的所有传感器的监测，利用智慧传感器感知技术对灌区信息进行实时采集。通过实时的采集信息，为作物灌溉提供分析和决策基础。

2、传输层：传输层包括各层级系统用户所在地的局域网和将各层次局域网互连的广域网，包含运营商提供的网络及数据采集使用的无线4G、NB、lora、北斗传输。是各种业务信息传输的平台和系统数据的载体，为采集各种信息提供可靠、安全的传输通道。

3、应用层：应用层是系统实现“平台智能化、管理扁平化、服务前置化”的核心，该层通过对水资源监测数据进行综合管理、分析，并提供标准服务接口，为业务应用系统的快速搭建提供功能及服务共享。

3.2.4、建设分级

智慧灌区信息化综合解决方案各类型灌区管线安全监测信息化应按照“基础级、中级、高级”三个等级因地制宜分级建设。

1.“基础级”指部分开展了灌区管线安全监测信息采集与传输、远程控制等基础设施配套建设，构建了功能简单的管理平台。

2.“中级”指实现骨干工程关键节点的管线安全监测信息采集与传输、远程控制等基础设施配套建设，构建了功能较为齐全的管理平台。

3.“高级”指实现了覆盖灌区主要管理对象包括管线安全监测工情、水情的采集、传输和远程控制，开发基于一张图的管理平台，基本实现“四预”功能，具备数字化灌区的基础。

四、方案效益

1.提高农业生产效率和质量

通过设计合理的灌区工程，将提高农业生产的效率和质量，使作物的产量和质量得到提升。

2.节约水资源

通过采用高效、节水的灌溉技术，将有效节约水资源，避免水资源的浪费。

3.保护水资源

通过水资源保护措施，将保护水资源的质量和数量，保障灌溉水的清洁和稳定供应。

4.促进农业现代化

灌区管线安全监测设计方案的实施将促进农业的现代化发展，推动农业产业的转型升级。

五、方案意义

      智慧灌区工程建设方案大大提升该流域防洪抗洪能力，有效改善水环境质量。灌区工程这些水利基础设施建设是支撑灌区产业发展、生活富裕、生态宜居的乡村振兴战略实施的根本保障，在确保粮食安全、加快乡村产业发展等方面发挥着不可替代的作用。灌区工程信息化建设方案包括灌区管线安全监测设计方案的实施将为灌区内粮食作物及高原特色农业种植、城乡及工业供水提供可靠的水源保障，对保障区域粮食增产和农民增收、巩固提升城乡人饮安全和拓展脱贫攻坚成果衔接推进、促进富源经济社会可持续发展和乡村振兴具有重要意义。