河套灌区是我国乃至世界最古老的灌区之一,引黄灌溉的历史可以追溯到2000多年前。新中国成立后,在党中央、国务院的关心以及内蒙古自治区党委和巴彦淖尔市委的支持下,河套灌区先后历经引水工程建设、排水工程畅通、世行项目配套、节水工程改造、现代化改造等多次大规模水利建设,先后兴建了三盛公枢纽工程,开挖了总干渠,疏通了总排干沟,完成了农田水利配套、排水改造、节水改造等一批重大水利项目,河套水利事业实现了从无坝引水到有坝引水、从有灌无排到灌排配套、从粗放灌溉到节水型灌区建设的历史跨越。目前,灌区建成七级灌排渠(沟)道10.36万条、6.4万公里,各类水闸、桥、涵等建筑物18.35万座。灌区多年平均年降水量为150毫米,蒸发量高达2200毫米,蒸发量约为降水量的十几倍,是一个没有灌溉就没有农业的地方,“水利是农业的命脉”在这里被具象化。如何高效合理利用水资源,为农业生产提供适时灌溉,是河套灌区水利人长期探索、追求、创新的主题。
近年来,随着黄河水资源承载压力日益增大,而且年际内时空分布不均、变化大,灌区供需矛盾突出。由自然条件决定,河套灌区在引水处没有天然的大型水库,调蓄能力有限,受上游来水变化的影响较大。
河套灌区在黄河干流直接取水之后如何实现安全、科学、高效地输水、配水,将水通过七级渠道引到田间,再将农田排水通过七级沟道汇入乌梁素海,退入黄河,同时满足黄河分凌分洪、生态补水等功能需求,是一项专业性强、难度极大的工作任务。几十年以来,河套灌区积累了丰富的运行管理经验。但是,近年来可调控水量指标在减少,灌区管理人员在减少,承载的灌溉面积和节水增效任务在加大,传统以人工操作为主的生产管理能力和运行管理模式已经不能满足新的发展要求。
面对新形势、新要求,河套灌区必须要有一套基于信息化条件下新的灌溉调度运行机制,形成体系化的水量调配能力,实现水资源在时间上、空间上的科学合理分配和调度。同时要大大降低干部职工的劳动强度,提高工作效率,缓解人手不足压力。减少灌溉时间,减少输水渗漏和蒸发损失,同时提高大流量、高水位、高效率状态下的安全运行保障。
事实上,在河套灌区实施信息化是一个艰难的过程。主要原因是信息化还存在很多技术障碍,例如河套灌区点多面广线长,水利工程数量多、分布广,水流条件复杂,坡降平缓,渠道泥沙多;灌区运行中同时面临引水、分水、供水、排水、泄水、退水、补水等多目标任务,管理机构随渠网布设而比较分散,协同调度难度大。这些问题困难的复杂性、特殊性和难度在全国绝无仅有的。因此国内很多专家和学者将河套灌区称为“教科书式的灌区”。从2002年开始,河套灌区在没有任何参照的条件下,承担了全国灌区信息化试点任务,经过多年的艰苦努力,结合自身特点,走出了一条独特道路,为全国灌区信息化贡献了大量宝贵经验和经典案例。
河套灌区信息化建设现状与规模
河套灌区逐步建成全国水利系统灌区管理单位中第一家LTE-4G行业专网,并获得工信部门批准的专用4G频段和基站执照。专网由103座通讯铁塔、28处基站、400余处固定接入站点组成,覆盖河套地区东西300公里、南北60公里,实现灌区内部水管单位免费互联互通。
建成1条总干渠、13条干渠、29条分干渠水位、闸位以及部分渠道流量水量的自动采集系统。
开发完成“河套灌区灌溉水量调度系统”,取代灌区依靠纸笔和电话记录传递水情及调度信息的运行方式;建成并投入使用了来水预测模型、需水预测模型、动态配水模型等预测预报模型;建成“河套灌区水量调度中心”及“灌区信息化中心”,实现了中心、分中心、管理所、管理段的四级联合调度,极大地提高了灌区的调度决策水平。
投运手机端“河套灌区信息化综合查询系统”,工作人员可以在手机端进行黄河水情、灌区水情等基础数据信息查询,视频监控多项功能,已经成为灌区工作人员不可或缺的管理工具软件。
河套灌区信息化建设经验做法
坚持以人民为中心的发展思想,实事求是解决生产管理实际问题。多年来,河套灌区在灌区信息化建设中,本着“以解决实际问题为目的”“以需求为牵引,以问题为导向”的思路和做法,实事求是地解决了灌区生产和管理中的实际问题。通过信息化建设,降低了基层干部职工劳动强度、提高了工作效率,赢得了广大干部职工的广泛好评。灌区让信息化系统首先在基层落地开花,受到了群众的拥护和支持。干部群众积极主动使用和维护这些设备,让信息化系统成为各级单位时时刻刻、分分秒秒离不开的手头工具。在此基础上,再发挥信息化的监督管理和决策支持作用。河套灌区信息化不仅服务水利部门,还提供对外信息服务功能,服务指导农业生产。在河套灌区,灌区信息化已经有效转化为灌区生产力。
开展标准化体系建设,促进信息化高质量发展。按照“统一技术标准、统一运行环境、统一安全保障、统一数据中心和统一门户、坚决杜绝形成数据孤岛”的原则,实现分年度建设任务、不同项目之间的整合,形成统一的信息化平台。在全面分析现有水利信息化相关国家标准和行业标准的基础上,结合河套灌区现状,形成巴彦淖尔市水利信息化地方标准体系,先行编制完成其中14册,分别于2021年5月和2023年12月经内蒙古自治区质量技术监督局批准正式发布实施。标准化体系为今后灌区信息化建设提供了统一的设计、建设、运行标准,加快了建设现代化灌区的步伐。
加强人才队伍建设,保证了工程效益有效发挥。河套灌区通过信息化建设,培养了一批同时精通水利、信息化专业的复合型人才,形成了灌区信息化系统运行管理的技术骨干力量,保证了工程效益有效发挥。团队成员先后获得“全国先进工作者”“全国五一劳动奖章”“国务院政府特殊津贴专家”“自治区草原英才”“自治区科技进步奖”等市级及以上个人荣誉奖励108人次。信息化技术创新团队先后获得“全国示范性劳模和工匠人才创新工作室”“国家级青年文明号集体荣誉称号”“内蒙古青年创新创业创优标兵集体”“全区十大职工创新团队”“河套英才创新创业团队”等32项市级及以上集体荣誉称号。
深入开展信息化技术前沿探索,排除技术障碍。在建设任务前期和外围自加压力、自选课题,利用有限的人才奖补资金开展技术攻关与科研任务,突破灌区信息化关键技术,解决了互联互通、精准量测、智慧调度等多项技术难题,积累了丰富的实践经验和测试数据。这些成果很好地指导了信息化的规划设计、实施建设、运行管理。
强化知识产权意识和保护,保障信息化可持续发展。在探索过程中,不断总结、不断积累,形成的一些好的做法和技术方案及时地申请了相应的知识产权保护,包括软件著作权、作品著作权、实用新型专利、发明专利等。这些知识产权的所有人都是内蒙古水利发展中心,属于防御性知识产权保护行为。及时申请的主要目的是避免今后在运行中产生知识产权纠纷。另外,申报各类知识产权保护,为专业技术人员积累了工作业绩,进一步激发了他们创新热情。
河套灌区信息化工作成效
信息化带来了无人值守的采集监控系统、互联互通的网络系统、各种大数据模型和人工智能应用等高效便捷的软件系统等等,使得信息获取更加详细便捷,调度指令传递更加及时准确,决策更加科学高效。通过信息化建设,加快了灌区传统水利向现代水利的转变,为灌区培育和发展新质生产力发挥了重要作用,具体成效如下:
降低劳动强度、节约运行成本、提高工作效率。大量的设备和系统取代了传统的手工操作和值守,极大地降低了劳动强度,为“减员、节本、增效”创造了基础条件。干渠调度断面人工测流1小时的工作量,现在由机器1.5秒钟完成,过去一天两次,现在全天不间断连续测。为灌区引、供、泄、排、退水及生态补水等用水一体化科学调配提供了数据支撑,解决了多目标协同调度的难题。灌区管理人员由2008年的3647人降低到2023年的2377人。多年来,河套灌区不仅没有因为“水量减少、人员减少、任务增加”而降低工作效率,反而极大地提高了管理水平。
灌区水资源时空调配能力得到空前加强,科学调度水平显著提高。水量调度中心及“河套灌区灌溉水量调度系统”的建设和投用,实现河套灌区水利发展中心、分中心、管理所、管理段的四级联合调度,增强了全系统内部管理的透明度。四级管理、四级调度的纵向监督机制,可对调度指令的执行情况及时反馈,同时也使单位和部门之间的横向监督,达到了公开、公平、公正的效果,使水量调度工作可考核、可追溯。这种高效、安全、公开透明输配水工作流程,挖掘了管理节水潜力,国管渠道水利用系数由2015年的78.65%提升到2024年的81.77%,农田灌溉水有效利用系数由2015年的 0.3904提高到2024年的0.4901,农业用水量由2015年的43.25亿m³降至2024年的39.61亿m³,平均每年给乌梁素海生态补水约5亿m³左右,保障了乌梁素海水质稳定。依托信息化工程各类采集系统和专网传输系统,全面实现供排水调度信息化和自动化实时监测报警,防止超指标运行与不规范操作,确保管理责任落实,提高了水工建筑物安全运行保障能力。在信息化条件下,实现了灌溉、排水灌区排水排盐能力提升,灌区水生态进一步改善。
在全国范围内发挥了引领示范试点作用。近年来,河套灌区信息化建设和应用成效受到了广泛关注和认可。2020年11月,原水利部部长鄂竟平到河套灌区信息化成果应用现场,对信息化关键技术的开发应用给予了高度评价:“河套灌区信息化工作走在全国灌区的前列,值得兄弟灌区学习推广,将对提升全国水利工作管理水平起到重要作用。各项工作完成得很好!很满意!很高兴!很感动!河套灌区有人才”。2022年5月、2023年5月,内蒙古自治区党委书记孙绍骋先后多次到河套灌区水量信息化监测中心进行了调研。2021年3月内蒙古自治区编制管理部门在《内蒙古机构编制》中报道了内蒙古河套灌区在事业单位改革试点工作中利用信息化系统和智能设备代替人力,精简人员编制230余名。
经过多年建设,河套灌区信息化水平已经走在全国各大灌区前列,信息化技术已有效转化为河套灌区重要生产力,逐步形成水利行业新的思维方式、新的运作模式、新的管理手段,成为助推灌区现代化高质量发展的重要支撑。灌区连续两次被水利部列为全国大型灌区信息化建设试点单位,2022年河套灌区又被列为“数字孪生灌区”先行先试试点。河套灌区通过信息化这场大规模化、革命性的跨越和创新,实现了从“人海战术”到“智慧管控”、从“经验决策”到“数据驱动”的跨越式发展,有效解决了水资源时空分布不均、水资源利用效率低下、管理人员不足、运行成本居高等问题,为我国北方干旱半干旱大型灌区现代化提供了标杆范例。未来,河套灌区将对照内蒙古自治区一条主线、两件大事、“五大任务”“六个工程”“六个行动”工作要求,努力通过信息化建设推动河套灌区农业节水增效“五项制度体系建设”,持续深化数字技术与水利管理的融合创新,不断提升科学分水调度水平,为保障国家粮食安全、推动黄河流域生态保护和高质量发展作出新的更大贡献。

