编制说明-现代化数字灌区建设技术指南-征求意见

一、工作简况1.任务来源《现代化数字灌区建设技术指南》已列入2022年度水利部重大科技项目“现代灌区水量精准调控数字赋能关键技术研发与项目锚定灌区现代化建设目标，聚焦量测控设施空间布局，研究提出大中型灌区量测控设施整体规划技术指南；坚持需求牵引，创建数字灌区建设技术结构功能体系，研究提出现代化数字灌区建设技术指南；坚持数字赋能，研究提出基于数字孪生技术的传统标准断面和闸门量水精度提升方法；坚持提升能力目标导向，集中攻关“卡脖子”技术，以研发安全自主可控的高精度时间数字转换器(TDC)测量芯片和氮化铝(AlN)工艺超声波换能器为突破，创制适合不同工况的新型量测水设备；坚持应用至上，在长江与黄河流域各选择1处灌区开展技术集成与示范，构建现代化数字灌区软件平台，打造可复制可推广的数字灌区样板工程，引领灌区现代化建设，提高水资源集约节约利用能力。灌区是我国经济社会发展的重大公益性基础设施，是国家粮食安全和农产品有效供给的命脉，是山水林田湖草系统治理和乡村振兴的关键支撑，是城镇和工业以及生态环境供水的重要载体。灌区以占全国49%的耕地面积和62.3%的总用水量，生产出占全国75%的粮食和90%以上的经济作物，灌区粗放型的用水管理模式和灌溉方式是造成水资源浪费的主要原因。因此，转变灌2区管理思路，提升灌区管理水平，提高农业用水效率，对于节约水资源，适应整个社会向现代化迈进具有重大意义。自2000年启动续建配套与节水改造工作以来，灌区严重病险、“卡脖子”工程基本得到解决，骨干工程配套率和设施完好率明显提高，灌灌区工程是集灌溉水源工程、输配水工程、排水工程、量控建筑远，灌区服务直接面向“三农”,管理技术与手段需求多样，上述特点决定了灌区运行管理需多节点多过程协同调控，因此仅对灌区灌排工程等老基建进行升级改造已难以满足各行业对灌区高质量服务的需求。近年来，中央相关文件提出要实施大中型灌区续建配套与现代化建设，国家《乡村振兴战略规划》提出要加快农业现代化步伐，水利部印发《关于开展“十四五”大型灌区续建配套与现代化改造实施方案编制工作的通知》(办农水逐步开展灌区现代化建设工作。因此，以灌区工程现状问题和灌区现代化管理需求为导向，开展“数字灌区”工程建设已成为必多行业，覆盖面广、功能要求高的复杂而庞大的信息系统工程。数字灌区建设是实现灌区管理现代化的基础，工程建设必须以服务灌区管理需求和指导灌区管理实践为核心要求，旨在运用先进的水利、信息、控制和决策技术，显著提升灌区管理水平和服务能力。数字灌区工程是涉及多学科、多行业，覆盖面广、功能要求高的复杂而庞大的信息系统工程。近20年来，灌区信息化工作在数据采集、通信与计算机网络、数据库建设与管理及业务应3用系统开发等方面有了长足进步，但工程建设碎片化严重，数字灌区整体设计、定位和实施等方面，没有统一标准可依。因此，应深入分析现代灌区管理需求，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，总结提出现代化数字灌区建设技术指南，明晰现代化数字灌区建设的理念内涵、总体架构、建设内2.主要工作过程(1)2023年1月，中国灌溉排水发展中心联合中科水研科技股份有限公司、力创科技股份有限公司、浙江浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院)、宁夏水发集团有限公司、中国水利水电科学研究院、湖北省水利水电科学研究院、山东滨州引黄灌溉服务中心、湖北荆门郑家湾泵站灌区等单位提出《现代化数字灌区建设技术指南》标准立项申请。编制组制定工作方案，启动规程的编制工作；工作组分工明确，将规程内容和章节落实到人；调查研究、收集资料，同典型大中型灌区及参与规程编制的部门积极对接，明晰指南技术要求；(2)2023年2月，向中国灌区协会提交指南立项申请和标准初稿；2023年2月20日，中国灌区协会印发《关于批准<现代化数字灌区建设技术指南>标准编制立项的通知》(中灌协[2023]05号),同意立项编制。(3)2023年3月-10月，编制组根据立项评审意见和中国数字灌区建设及运行现状及存在问题组织开展典型调研，分析总结发展需求，探索破解量存在问题的技术途径；撰写完成现代化4数字灌区建设初稿。广泛征求有关单位和专家意见，结合意见对(4)2023年11-12月：根据定向专家和有关单位征求的意3.主要起草人及所做工作姓名谢崇宝正高级工程师灌溉现代化项目负责人，负责总中国灌溉排水发展中心高级工程师灌溉现代化术指南主要内容编写中国灌溉排水发展中心张武雄研究员通信与信息主要编写中科水研科技股份有限公司郝振刚正高级工程师灌区量测水主要编写国家水资源计量装备产业计有限公司郑世宗正高级工程师数字灌区主要编写浙江浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院)顾耀明正高级工程师灌区建管主要编写宁夏水发集团有限公司张宝忠正高级工程师数字灌区主要编写中国水利水电科学研究院武前明高工参加编写中国灌溉排水发展中心高工参加编写荆门市汉西水系连通工程建设管理局张闻敏高工农田水利参加编写运城市水务局讲师水资源参加编写天津农学院高工参加编写中国水利水电科学研究院工程师参加编写山东滨州引黄灌溉服务中心刘路广正高级工程师参加编写湖北省水利水电科学研究院工程师计算机科学参加编写中国灌溉排水发展中心正高级工程师参加编写宁夏水发集团有限公司史立红工程师参加编写山东滨州引黄灌溉服务中心博士参加编写中科水研科技股份有限公司高工参加编写中科水研科技股份有限公司正高级工程师参加编写山东滨州引黄灌溉服务中心正高级工程师参加编写中国水利水电科学研究院5本指南编写坚持以下编制原则：一是严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的机构与编写》的要求编写；二是指南编写符合国家有关法律法规、强制性标准及相关产业政策要求；三是指南内容要具有科学性、先进性、经济性，切实可行。三、标准主要条文或技术内容的依据；专利情况说明；修订标准应说明新旧标准水平的对比情况本指南为首次制定。技术参数不涉及专利。本指南规定了现代化数字灌区建设的术语和定义、主体功能及主要应用结构体系、灌区识别体系、立体感知体系、精准控制体系、信息交互体系、管理调度体系、支撑保障体系、安全保障体系等技术要求及运维要求。本文件适用于大中型现代化数字灌区的规划、设计、建设和运行管理等技术要求。指南的编制与有关法律法规一致，并与现行信息化、量测控设施及软件开发等有效标准相协调，同时符合1、现代化数字灌区结构体系与功能模块研究：分析灌区管理各种业务需求，总结灌区管理公共需求和特定需求，将各类需求结构化和模块化，将各类算据方案化和可视化，将各类算法模型化和功能化；梳理灌区管理与服务结构体系及数字化表征方式，凝练灌区对象识别、信息监测、闸门控制、数据通讯、综合调度等普适性功能模块，形成现代化数字灌区总体框架和建设内62、现代化数字灌区软件平台开发：深入分析灌区管理与服务功能模块，深度融合灌区业务管理与数字化实现形式，功能性实时调控平台、应用支撑平台、信息安全平台、综合保障平台，开放性创建灌区一张图，以资源集约节约为目标，搭建既能共享又能扩展的现代化数字灌区软件平台。从灌区信息化发展进程来看，灌区信息化始于2001年的大型灌区信息化试点，但有关数字灌区的系统研究仍处于起步阶段。由于灌区水资源配置模型具有高度非线性以及不确定性，现有灌区渠系输配水系统数字化实时映射能力严重不足，亟需通过数字赋能方式实现渠系水量配置的高效调控作用。同时，随着大中型灌区现代化建设逐步推进，亟需提出一套能够指导现代化数字灌区建设的技术指南，同步配套开发现代化数字灌区应用平台，加快推进灌区标准化规范化管理，以数字赋能方式，高质量实现灌溉服务的“预报、预警、预演和预案”功能，为灌区现代化建设提供坚实的技术保障，很有必要及时推出现代化数字灌区从细化现代化数字灌区结构体系与功能模块研究来看，通过分析灌区管理各种业务需求，总结灌区公共需求和特定需求，将各类需求结构化和模块化，将各类算据方案化和可视化，将各类算法模型化和功能化；通过梳理灌区管理与服务结构体系及数字化表征方式，凝练灌区对象识别、信息监测、闸门控制、数据通讯、综合调度等普适性功能模块，形成现代化数字灌区总体框架和建设内容标准化体系，很有必要系统形成规范的技术指南；7从规范共享现代化数字灌区软件平台开发来看，通过深入分析灌区管理与服务功能模块，深度融合灌区业务管理与数字化实网络传输平台、实时调控平台、应用支撑平台、信息安全平台、搭建既能共享又能扩展的现代化数字灌区软件平台，实现灌区共性管理业务的全覆盖和个性服务业务的可扩展，很有必要形成规从完善提高现代化数字灌区技术标准体系来说，目前相关标准主要包括《大型灌区信息化建设技术指南》(2012,中国水利50599-2020)等，这些标准为指导灌区信息化建设及量测水工作发挥了重要作用，但现行规范对现代化数字灌区主要建设内容、如何建设、达到什么指标要求等缺乏系统性表述，因此，制定现代化数字灌区建设指南，对规范现代化数字灌区建设具有十分重要的现实意义，是对现代化灌区建设与管理技术标准体系的补缺指南编制与有关法律法规一致，同时符合我国国情，制定现代化数字灌区建设技术指南是十分必要的。无8七、重大分歧或重难点的处理经过和依据无八、贯彻措施及预期效果基于对实体灌区的现代化和模拟灌区的数字化认知，分析总结了现代化数字灌区建设应着力完成的“灌区识别”“立体感知”“精准控制”“信息交互”“管理调度”等“五大主体功能”结构体系；基于智慧水利建设和灌区高效运管需求，高效地模拟渠系水流，系统梳理了以“节点流量过程”为输入和输出的灌区概化图，研究提出了现代化数字灌区建设主要业务应用结构体系，一张图”基础之上的“组织管理、工程管