聚焦丨数字孪生给出灌区节水“最优解”

石榴云/新疆日报记者 康颢严

三月的北疆，春寒料峭。走进精河县大河沿子灌区，远处天山的积雪在暖阳下泛着银光，近处沉睡了一冬的棉田正等待着“第一口”水的滋润。田间地头，昔日破损严重、杂草丛生的土渠已不见踪影，取而代之的是纵横交错的“坎儿井”式渠系管网和智能控制终端。水管站的工作人员不再像过去那样拿着铁锹紧急清淤，而是手持平板电脑，沿着渠系进行精细化巡查，为即将到来的春灌做足“数字准备”。

航拍博尔塔拉蒙古自治州精河县大河沿子镇九分闸与相邻的棉花田。（资料图）石榴云/新疆日报记者 周鹏摄

精河县，这座古丝绸之路北道重镇，如今是享誉全国的“中国枸杞之乡”和重要的棉花生产基地。在水资源珍贵的西北腹地，如何让每一滴水都发挥最大效益，曾是摆在精河县面前的一道必答题。作为水利部首批数字孪生灌区先行先试建设试点，大河沿子灌区探索出了一条从“粗放低效”向“集约高效”转型的新路径，这场变革，不仅“省”下了宝贵的水资源，“省”下了农民的辛劳，更为新疆乃至整个西北干旱区的农业现代化“省”出了一片高质量发展新天地。

破局

从“跑冒滴漏”到“数字治水”

“以前灌溉农田，水从上游水库放至田间地头，起码要损失三成。”精河县水利局党组书记王东介绍，精河县南高北低，水资源虽总量尚可，但可利用量有限。建于20世纪80年代的土渠破损严重，“跑冒滴漏”是常态，为了保灌溉只能加大放水量，不仅浪费，还容易引发上下游用水矛盾。

面对全县130余万亩的灌溉面积，传统粗放的管理模式已成掣肘。县内3个大中型灌区之一的大河沿子灌区，覆盖2个乡镇25个村，灌溉面积22.49万亩，是当地棉花、枸杞生产的核心区，老旧的渠系让“用水难、用水贵”成为制约农业发展的瓶颈。

“必须改，而且要大改、智改。”王东说，县里抢抓国家水利发展资金支持的机遇，2022年大河沿子灌区成功入选水利部第一批数字孪生灌区先行先试建设名单，总投资1.83亿元启动灌区续建配套与现代化改造项目。

“最后一公里”渠系的建设与运维，是制约农业现代化发展的瓶颈。一组数据可以看出建设成效：灌区新建8条总长91.68公里的主管道，配套建设211处自动化闸、阀控制点，新时代“坎儿井”灌溉模式利用管道代替明渠，有效减少了输水过程的蒸发渗漏损失，改造后渠系水利用系数由0.67大幅提升至0.86，灌区年节约水量达894万立方米。

俯瞰大河沿子灌区九分闸管理站。吴学伟摄

更关键的，是同步进行的数字孪生和信息化建设。在大河沿子灌区调度中心，工作人员指着大屏上三维呈现的整体灌区介绍，“现在，哪里需要水、需要多少水、什么时候放，系统能通过‘四预’（预报、预警、预演、预案）功能自动模拟推演。”比如春灌前，系统根据土壤含水量分析，结合不同作物的生长周期和气象预报数据，做出供需平衡分析和供需水预测，进而生成配水方案，精准调度每一立方米水，确保将水资源以最短的时间、最合理的路径，输送到最需要水的位置。

这场彻底的“数字治水”革命，从“经验治水”到“数据决策”的转变，让春灌备战实现“数据说话”，也让老农们记忆中“为了抢水，邻里间没少闹矛盾”的经历一去不返。

惠民

智慧灌溉“省”出幸福生活

对于大河沿子镇的农民来说，变化的感受是最直接、最实在的。

“以前春灌天天守在渠边上，又冷又累。”大河沿子镇夏尔托热村的种植大户丁红山回忆道，以往春灌“费力”还“费钱”，浇200多亩棉花，不仅要承担土渠渗漏额外损失的水费，还有电泵抽水的电费、管理人员看护的费用。自从村里装了自压灌溉的新时代“坎儿井”管道输水系统，只需提前确认用水时段，到时间自动供水，“水在管子里跑”蒸发渗漏几乎不计，不用泵机抽水、不用多名管理人员盯着供水，每亩地节省水费、电费、管理费约30元，一年就省出六七千元支出，而且手机上就能看清灌溉进度和用水量，省心、省力又省钱。

丁红山的经历是大河沿子灌区的一个缩影。项目实施后，灌区43处首部系统由加压改为自压灌溉，自压灌溉面积由0.45万亩增加至9.75万亩。调度中心构建了沙尔托海水库、总干渠、九分闸及输水管网的数字孪生模型，通过478处自动化控制点实现管网全线实时监控与阀门远程调控，日配水调度用时从3小时降至10分钟，管理人员由30人减少到18人，计量精度提高到95%以上。

水利建设的最终落脚点，始终是民生。大河沿子灌区改造，“省”下了劳力与成本，让农民种地更轻松，更“省”出了公平与透明，让管理更规范。灌区信息化平台按照“实用、管用、好用”的原则，构建了“数据感知一张网，水利家底一张图，业务应用一平台”的“三个一”工程，实现了“家底清楚、管理有据、用水精准、收费明白”的目标。过去，用水量估算不准、水费收取不透明引发的矛盾烟消云散。现在，每一滴水的使用都有据可查，水费计算清晰明了，极大减轻了基层工作人员的工作强度和复杂度，也消除了农民心中的疑虑。

而“省”下的珍贵水资源，也让生态更宜居。项目实施后，原本依赖地下水灌溉的0.36万亩井灌区全部转变为地表、地下混合灌区，可减少地下水开采量696万立方米，有效遏制了地下水位下降趋势，守护了世居村民的美丽家园。

示范

因地制宜打造“新疆样板”

大河沿子灌区的成功实践，不仅仅是一个县域的胜利。

“这样的探索实践，为全疆灌区现代化改造提供了可复制、可推广的经验。”新疆水利水电科学研究院水利信息化研究所所长周黎勇评价道，新疆地域辽阔，各地水资源禀赋、地形地貌、种植结构差异巨大，灌区改造不能搞“一刀切”。大河沿子灌区充分考虑了当地的地形特点和种植作物的需水规律，创新推行新时代“坎儿井”灌溉模式，树立了“因地制宜、分类施策”的典范。

而数字孪生平台建设的深度融合，则为水资源高效利用和精准调配探索出一条新路径。通过供水管理从“粗放低效”向“集约高效”转变，工程管理从“被动应付”向“主动预防”转变，信息化应用从“单一应用”向“综合管理”转变，实现了配水调度更科学、供水节水更有力、灌溉管理更精准、工程管理更规范、业务管理更高效五大成效。“政府主导、多方参与”的多元化投资机制，有效解决了水利建设资金缺口问题，激发了社会资本参与水利建设的积极性，建立的长效管护机制，确保了工程“建得成、用得好、长受益”。

位于大河沿子灌区的种植示范区作物长势喜人。吴学伟摄

这一试点的成功，标志着新疆水利现代化迈出了关键一步。目前，自治区水利厅正加快构建以数字孪生自治区级平台为核心，南北疆流域管理平台为两翼，地州市和重点工程管理单位业务系统为支撑的三级部署、多级应用的数字孪生水利体系，加快推进全区水利行业现代化管理进程。

春风拂过精河大地，大河沿子灌区清澈的水流，滋润着即将播种的希望。这里的每一滴水，都因数字技术的赋能而倍显珍贵；每一位农民的笑脸，都因现代化变革而更加灿烂。这条“省”下水、“省”出力、“省”出幸福的现代化之路，将随着更多数字孪生灌区的建成投产，为新疆赢得农业现代化的广阔未来。