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观·趋势 | 提质增效!数字孪生让灌区更“聪明”

观·趋势 | 提质增效!数字孪生让灌区更“聪明” 南京河海智慧水利研究院
2026-09-23
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导读:用得好、管得精

从靠天吃饭到智慧兴农,智慧灌区的探索建设早已走过许多年头,但多数灌区仍未真正摆脱传统灌溉的粗放模式。真正成熟的智慧灌区,绝不是把闸门换成电动、把数据搬上屏幕那么简单,而应实现动态化、精细化、智能化配水,让灌溉供水紧跟作物需求、贴合水土实情、适配天气变化。

“顽疾”不解,应用难以深入

不少人疑惑,智慧灌区建设推进多年,投入不断增加,为何始终难以实现质效突破?究其根本,是管理模式与技术能力的双重掣肘。

第一,损耗管控粗放,隐患排查滞后。灌区渠系绵延、设施分散,渗漏、淤积、破损、侵占等问题点多面广。传统模式下,这些问题只能靠人工巡渠、逐级上报来发现,不仅排查周期长、问题定位难、误差范围大,水资源也容易在看不见的地方白白流失。

第二,配水决策固化,高度依赖经验。以往供水调度缺乏数据支撑,本质上是靠经验。灌溉计划怎么制定、水量该往哪调配,依赖的是多年积累的农事直觉,科学性和标准化程度都较为有限。“上游敞开用水、下游排队等水”的失衡局面屡屡发生,水资源的时空错配问题长期存在。

第三,响应调度滞后,应对较为被动。气象走势如何、田间何时迎来用水高峰、工程设备工况如何,这类信息在传统模式下既难预判,更难量化。因此,调度只能“凭感觉”推进。不需要灌溉的时候大水漫灌,需要灌溉的时候水量不足,供需错位成为常态。

多重痛点叠加,催生了智慧灌区“成长的烦恼”。尽管硬件投入持续增加、监测体系逐步完善,但管控实效、节水收益始终未达预期,技术建设与实际应用严重脱节。而随着AI大模型、数字孪生等技术飞速迭代,这一固化局面正被彻底打破。

技术破局,重构灌区运行逻辑

如今,数字孪生、人工智能、物联网等数字技术加速落地应用,正促使灌区管理彻底摆脱“经验驱动”,转向“数据驱动”,让智慧灌区真正从“看得见”走向“用得好、管得精”。

打造数字孪生灌区,就是在虚拟数字空间中,一比一复刻出与物理灌区实时联动、同步运行的“数字分身”,构建起虚实映射、虚实交互、迭代优化的智慧灌区数字底座。通俗地讲,它与真实灌区一一对应、实时联动、同步演化,物理世界里闸门多开一度,数字世界里会同步显现;田间土壤湿度的每一次变化,也会即刻反映到虚拟模型之中。相较于传统技术,数字孪生带来的并非单点改良,而是对“需水预测—输水调度—田间灌溉—损耗管控—复盘优化”全流程的重塑。

态势全域可感,风险提前处置。借助立体化感知网络,调度人员在监控终端即可纵览灌区全局,来水趋势、输水效率、工程状态一览无余。系统还能结合作物需水规律推演供需变化,对供水缺口、渠道淤堵、设备故障、旱涝灾害等风险提前示警,为应急处置留出时间窗口。管理逻辑也由此彻底翻转,从“出了事再补救”转向“没出事先预防”,闸门启闭、泵站启停轻点鼠标即可完成,按需供水、快速响应成为常态。

灌溉按方配水,数据代替人跑腿。传统田间灌溉依赖人工巡渠、人工调节,效率低、标准不一,面对规模化种植更是力不从心。数字化改造后,灌溉迈入“指尖调度”时代。系统根据各地块作物种类、生育阶段和实时墒情,自动规划输水路径、核算水量、控制时长,让水在合适的时间、以合适的流量送达田间。人工经验由算法模型取代,灌溉效率与用水效益同步提升,稳产增收、防汛抗旱也因此有了更坚实的保障。

损耗动态管控,管理模式重塑。以往排查隐患、封堵漏洞,全凭人工摸排,发现晚、整改慢。如今,感知设备全天候采集土壤含水率、温湿度、风速、渠道流量等细颗粒度数据,每一块田、每一段渠、每一座闸的运行状态均实时映射至孪生平台。这种全天候、动态化的管控模式,推动灌区管理从碎片化、经验化的旧格局,迈向系统化、精细化、智能化的新生态,灌区的水资源价值与工程效能被真正激活。

衡量一项技术价值的标尺,从来都不是概念多么新颖、设备多么先进,而是能否深入业务场景,真正解决实际问题。数字孪生等技术构建的立体监测与智能调度体系,正推动灌区管理摆脱对传统经验的依赖,让各业务环节都建立在数据支撑与科学决策的基础之上。

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南京河海智慧水利研究院
南京河海智慧水利研究院旨在将物联网、大数据、人工智能、云计算等高新技术与水利工作的深入融合,开展智慧水利前沿技术的研究,并致力于将科研学术成果落地转化为实际产能,形成产学研用金的新型科技综合体。
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