渠-闸联动模型优化数字孪生灌区配水效率

近日，中国农业科学院农田灌溉研究所灌区现代化技术与装备团队研发出渠-闸动态协同配水模型，可根据灌区渠闸数量与轮灌制度等实际情况优化配水方案。相关研究成果发表在《农业计算机与电子（Computers and Electronics in Agriculture）》上。

灌区轮灌依赖总干渠节制闸与分干渠分水闸调控，但多数灌区经验式管理易导致多级渠道配水效率低、分配不均。

为提高配水效率，科研人员将渠道多级配水体系与经典动态规划模型结合，考虑轮灌制度和节制闸、分水闸数量等变量，明确时间效率、渗漏量、输水流量等约束条件和优化目标，构建出了渠-闸动态协同配水模型。模型包含‌渠-闸动态协同、‌两级渠系配水两个子模型，前者通过闸门动态响应优化人工调度滞后情况，后者实现主干-分干渠水量智能分配。在大功灌区示范中，模型基于总干渠12座节制闸和21条分干渠闸门、灌溉数据，用粒子群算法和天牛群算法优化生成了32种渠-闸组合配水方案，平衡了配水时间、用水效率与公平性。优化方案较不考虑闸门的经验配水减少渗漏水量损失10.81%～31.15%，渠系水利用系数提升11.09%～27.66%。该研究为提高数字孪生灌区配水效率提供新思路。

该研究得到中国农业科学院科技创新工程的支持。（通讯员 单文晴）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.compag.2025.110434.