灌区用水管理中现代化管理技术
在技术比较先进的国家里,都十分重视灌排系统的技术改造,不少灌区应用了遥测、遥控和自动控制技术,实现了优化配水系统化管理。我国有些灌区,如都江堰灌区和江都抽水站群等,也已开始进行技术改造,实行优化调度和自动控制。灌区实行现代化管理不仅是提高管理效率,而且能保证管理质量,它能给灌区带来巨大的经济效益。
优化配水技术通常定义为从水源经配水系统直到田间适时适量供水,以尽量满足作物需水的要求,其目的就是通过制定渠系最优配水方案,使农作物在一定气候、土壤和农业耕作等条件下获取最大增产效益,即在灌溉水源充足时,使灌水在时间上和水量上都能满足整个灌区作物需水要求;在缺水时,则应针对需要优先配水的用水单位或经济价值高的作物进行优先配水,以便获得灌溉水量的最优经济效果。
优化配水的技术和功能可归纳为三方面:一是应用系统分析的原理和方法(如线性规划、非线性规划和动态规划等),以使有限供水量在数量和次数上的分配,取得最大的经济效益;二是应用模拟技术,模拟灌溉系统管理运行中的所有过程及其运行结果,然后在多方案基础上择优;三是借助微型计算机提高调度能力,将较长时段(如季、月)的配水计划改为短时段(按旬、五日或每日)的配水计划,使配水计划更符合实际。总之,灌溉是一项影响因素十分复杂的随机控制系统,它面对的又是许多各自独立的管理对象或用水单位,因此制定灌区优化计划时,需要应用系统论、控制论和信息论等有关知识,并编制各种程序,应用计算机存储、传递资料和信息,进行数字处理和决策运行,并实现自动控制等。
实行现代化管理的灌区,一般从渠系到各分水点,要安装遥测、遥控装置,并设立中央管理所,由中央管理所集中监测,并发布指令,遥控闸门启闭,进行分水和配水。
灌区用水管理中的遥测、遥控装置,包括三部分:受监视、控制的终端部位的测量、控制装置;传递各种数据的操作指令的信息传递装置;数据处理及发出操作指令的处理装置。
这三部分装置,要求协同动作,精度相同。三部分中出现任何不协同,都不能有效地发挥作用。
(1)测量、控制装置。遥测的内容有雨量、水位(在管道则为压力)、流量(或流速)、闸门开度(或回转角)及各自的上下限警报点值等。探测器包括电阻、电压、电流的测定仪器和脉冲信号发生器等。通过变换器将原始记录变成计测量,向中央监测站传送,在中央监测站输入计算机,按规定程序,进行数据处理,并在键盘上进行操作。
(2)传送装置。该装置分无线传送、有线传送或两者结合的传送方式,选择采用哪一种方式是根据中央监测站和计测站的地形地势、测站数量以及传送数据的连续性,间歇时间,控制的频繁程度,电流使用情况(电源条件)等所构成的装置费用决定的。有线传送方式适于连续测定和多测站同时收集和控制。但以电缆为主的设备费很高。无线传送方式适用于各站非同一电源和定期收集数据。
(3)处理装置。处理装置的主体是电子计算机。从各测站传送来的各种原始资料,在这里输入电子计算机。由计算机按既定的程序进行处理,计算出各种需要数据;并在日报的基础上编出月报、季报和年报;再将各种基本资料,按既定的程序,组织配水,并发出操作指令。