水利是農(nóng)業(yè)的命脈，春灌是全年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“第一仗”。記者從水利部獲悉，截至4月17日，全國已有28個省份及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團啟動春灌，累計供水235億立方米，灌溉面積達2.3億畝。其中，3844處大中型灌區(qū)累計供水164億立方米，灌溉面積1.5億畝。
春潮涌動處，科技助農(nóng)忙。如今，我國灌區(qū)建設(shè)持續(xù)提質(zhì)增效，“硬件”不斷完善、“軟件”愈發(fā)智能，數(shù)字孿生等前沿技術(shù)加速推廣應(yīng)用，科學灌溉理念與實踐深度融合，為春灌工作注入強勁科技動能。引調(diào)水方案智能生成、閘門泵站遠程操控，讓春灌用水實現(xiàn)“一鍵直達”，灌溉效率與精準度大幅提升。
智能裝備“添翼” 春灌便捷高效
黃河之水天上來，潤田沃野入畫來。在河南濮陽市，渠村灌區(qū)引黃河水一路北上，汩汩清流滋養(yǎng)著濮陽市、安陽市8縣（區(qū)）的145萬畝土地，為當?shù)卮汗嘧⑷肷鷻C與活力。
閘門是灌區(qū)調(diào)水的“水龍頭”，更是春灌供水的“關(guān)鍵關(guān)卡”?！霸瓉斫拥秸{(diào)度指令，必須第一時間趕到站房手動啟閉閘門。現(xiàn)在灌區(qū)安裝了遠程閘控系統(tǒng)，坐在控制室輕點鼠標，就能精準控制閘門開關(guān)，效率大幅提升?！卞ш柺兴Y源中心慶祖管理段工作人員劉明聰介紹。同步建成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了渠道情況“一屏覽全局”，一旦出現(xiàn)水位異常、渠道隱患等情況，工作人員可第一時間發(fā)現(xiàn)、快速處置，為春灌安全保駕護航。
渠村灌區(qū)遠程閘控系統(tǒng)操作界面。受訪者供圖
從“人工操控”到“智能管控”，渠村灌區(qū)的轉(zhuǎn)變，源于智能系統(tǒng)的落地應(yīng)用。建設(shè)水情監(jiān)測設(shè)施、自動控制系統(tǒng)、配水調(diào)度管理系統(tǒng)、閘站綜合管理系統(tǒng)和視頻綜合管理系統(tǒng)，賦予渠村灌區(qū)智能“大腦”，讓春灌調(diào)度更精準、操作更便捷、運行更高效。
渠系是灌區(qū)的“血管”，精準“把脈”、及時掌握各站點流量、流速等核心參數(shù)，是科學調(diào)水配水的前提。
在山東聊城市位山灌區(qū)三干渠周店進水閘下游350米處，一座測流橋橫跨干渠，一臺軌道式自動測流車正在運行。它可以按預設(shè)程序自動行駛至指定位置，自動采集、處理現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)渠道斷面流量的全自動測量，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至位山灌區(qū)數(shù)字孿生平臺。平臺快速分析回傳數(shù)據(jù)，片刻之間，測量時間、測量方式、水位、斷面流量、平均流速、平均水深、含沙量等數(shù)據(jù)便清晰呈現(xiàn)在控制室屏幕上，實現(xiàn)了測流工作的自動化、精準化。
位山灌區(qū)周店三干站全自動軌道測流系統(tǒng)。聊城市位山灌區(qū)管理服務(wù)中心供圖
“目前，灌區(qū)已在35個關(guān)鍵斷面配備了全自動測流系統(tǒng)，相較傳統(tǒng)測量方式，節(jié)省時間50%以上，測流精度提高3%。”聊城市位山灌區(qū)管理服務(wù)中心副主任楊玉廣介紹。
灌溉試驗“破題” 春灌科學精準
春和景明，沃野鋪翠，春風拂過位山灌區(qū)灌溉試驗站，掀起一層層綠色波浪。作為水利部灌溉試驗重點站，這里自建站以來，累計采集監(jiān)測數(shù)據(jù)2000萬條以上，聚焦冬小麥等主要農(nóng)作物，開展灌溉制度、需水量等核心研究，為科學春灌提供堅實技術(shù)支撐。
位山灌區(qū)灌溉試驗站冬小麥大田試驗區(qū)。受訪者供圖
農(nóng)作物什么時候需要澆水？澆多少水才能既滿足生長需求，又避免水資源浪費？這是作物需水量試驗區(qū)的核心研究課題。試驗區(qū)內(nèi)，24個測坑整齊排列，模擬灌區(qū)內(nèi)主要土壤結(jié)構(gòu)、作物類型，設(shè)置多種灌溉方案，觀測作物生長狀況。地下觀測廊道內(nèi)，各類傳感器有序布設(shè)，不同深度的土壤水分、溫度、電導率等墑情數(shù)據(jù)，以及作物長勢情況，均實現(xiàn)實時傳輸，為研究作物需水規(guī)律、優(yōu)化灌溉方案提供了“第一手資料”。
位山灌區(qū)灌溉試驗站地下觀測廊道。聊城市位山灌區(qū)管理服務(wù)中心供圖
“所有數(shù)據(jù)都會實時回傳至試驗站灌溉管理平臺，匯入數(shù)據(jù)庫?！绷某鞘形簧焦鄥^(qū)灌溉試驗站副站長衣厚振介紹，“我們依托灌區(qū)歷史數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)，開發(fā)了作物需水預測模型，可測算作物未來30天最優(yōu)灌溉量、最佳灌溉時間，生成冬小麥需水預測報告，為春灌提供科學指引?！?/p>
科技的價值，在于落地生根、惠及農(nóng)戶。為了讓試驗成果從“試驗田”走向群眾的“大田”，位山灌區(qū)打出“線上+線下”組合拳：線上，通過微信公眾平臺持續(xù)發(fā)布“冬小麥灌溉需水和長勢預測”，將需水預測報告以文字配圖表的形式向社會推送，讓農(nóng)戶看得懂、用得上；線下，組建15支基層灌溉服務(wù)隊，春灌期間，隊員們深入田間地頭，手把手指導農(nóng)戶按照科學方案開展灌溉，破解農(nóng)戶“憑經(jīng)驗澆水、盲目澆水”的難題。
去年，家住聊城高新區(qū)許營鎮(zhèn)三亢村村民亢士紅，在自家10畝地里做了一場“科學灌溉”與“經(jīng)驗灌溉”的比拼。他將土地一分為二，一塊按照自己多年的種地經(jīng)驗澆水，“水到地頭還不?！保涣硪粔K嚴格按照試驗站的灌溉方案執(zhí)行，“不到地頭水就?！??！白詈蠛怂阆聛?，用試驗站方案澆水的那片地，每次每畝能省水20多立方米，每畝還多收了100多斤麥子。又省水又增產(chǎn)，這科學澆地是真有門道！”亢士紅的話語里滿是信服。
數(shù)字孿生“賦能” 春灌更具智慧
“十四五”以來，我國加快推進數(shù)字孿生灌區(qū)建設(shè)，49處數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試取得階段性成效，有力支撐了灌域內(nèi)主要作物的需水量、土壤水分、最優(yōu)灌溉日期及灌溉量的分析預測，推動水資源從源頭到地頭的精細化管理，讓春灌變得更“聰明”。
田塊“渴不渴”，看“圖”就知道。走進河南省人民勝利渠保障中心的調(diào)度中心，數(shù)字孿生灌區(qū)平臺上的土壤墑情預測圖格外醒目，土壤偏濕、墑情適宜、輕度干旱、中度干旱、重度干旱分別用不同顏色標注，灌區(qū)田塊“渴不渴”一目了然。
“我們整合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演、自建墑情站監(jiān)測及天氣預報信息，通過數(shù)字孿生系統(tǒng)墑情預測模型，可對未來一周土壤墑情分布狀況、演變過程進行預測分析，讓供水調(diào)度實現(xiàn)了從被動響應(yīng)到主動供給的轉(zhuǎn)變。”河南省人民勝利渠保障中心信息科科長孫瑩介紹。
從“群眾要水”到“主動調(diào)水”，背后離不開數(shù)字孿生平臺的“智慧大腦”?！拔覀円罁?jù)需水預測模型成果和灌區(qū)算據(jù)，利用配水調(diào)度模型制定各灌片最優(yōu)調(diào)度方案，生成配水預案。”聊城市位山灌區(qū)管理服務(wù)中心供水管理科科長張俊表示，“同時，我們還能依托灌區(qū)工程的空間數(shù)據(jù)，通過水動力仿真模型，對灌區(qū)三干渠輸配水過程進行場景化動態(tài)模擬，實現(xiàn)配水預案的可視化‘預演’?！?/p>
科技賦能，成效顯著。通過需水預測、科學配水、優(yōu)化調(diào)度，位山灌區(qū)配水效率提高了11%，恢復灌溉面積10萬畝，位于灌區(qū)下游的多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，時隔十余年再次用上了黃河水，為當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)注入新的活力。
配水有預案、調(diào)度有預演，更要輸水有預警。河南范縣于莊數(shù)字孿生灌區(qū)平臺專門設(shè)置了“風險預警”模塊。“我們設(shè)定了嚴格的用水總量閾值與土壤濕度預警標準，監(jiān)控各類信息化設(shè)備的在線狀態(tài)及視頻監(jiān)控區(qū)域的邊界安全，確保用水總量得到有效管控、農(nóng)作物得到及時灌溉，同時保障供用水安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了全方位風險預警?！焙幽戏犊h水利局農(nóng)村水利股負責人牛雪峰介紹。
春灌正當時，水利科技創(chuàng)新正以多元形式融入春灌每個環(huán)節(jié)，為保障糧食安全注入強勁動能。