校地合作开发需水预测模型，为全国数字孪生灌区建设树立典范

20年积累创新，位山灌区实现科学配水

　　□ 本报记者 胡 磊 孙亚飞
　　本报通讯员 马胜男 李茂珍

　　3月22日，位于聊城高新区许营镇堌堆王村的一处普通农田，一座高60米、观测面积达190亩的通量观测塔矗立其中，24小时不间断地进行着观测任务。
　　“我们没有对农田开展任何控制实验，目的就是把普通农田的真实数据收集起来。”清华大学水利系水文水资源研究所副所长、副教授雷慧闽，向参加清华大学—位山灌区生态水文观测站建站20周年暨灌区新时代发展研讨会的与会人员介绍，通量观测塔可以实时采集大气湿度、农田墒情、作物光合作用等多项数据，并通过网络第一时间传输到位山灌区生态水文观测站进行汇总和分析。
　　2005年，清华大学依托位山灌区灌溉试验站，顺利建成位山灌区生态水文观测站。“之所以选择在位山灌区建站，是因为位山灌区是黄河下游最大的灌区，在整个黄河流域和华北平原有很强的代表性。”雷慧闽说。
　　“试验站设有2处气象观测站、63个试验测坑、1处地下观测廊道、2座通量观测塔、6块冬小麦大田试验区、1处温室大棚经济作物试验区。2023年，试验站又投资新建了大田高效节水示范区、农田氮磷污染防治试验区、水质水环境修复试验区，在原有系统上升级打造智慧灌溉试验管理系统，增设土壤墒情监测、灌溉自动计量、地下水位监测、温室环境监测等设备148套，实现了典型区域数据监测全覆盖。”位山灌区灌溉试验站站长李晓光告诉记者，试验站先后与清华大学、中国水科院、济南大学等合作，开展了“冬小麦灌溉制度对产量影响”、“作物需水量观测”、“农田降碳减排”等一系列试验研究，累计采集监测数据超2000万条，形成研究成果10余项。随着科研成果的加速转化，试验站先后荣获“教育部自然科学奖一等奖”、“中国农业节水奖二等奖”等多个奖项，灌溉技术在“藏粮于技”中的作用不断提升，为提高灌溉用水效率、实现水资源优化配置、发展现代农业提供了重要科技支撑。
　　其实早在20世纪80年代，清华大学与位山灌区就开始了校地合作。1986年，双方共同拟定《位山引黄灌区配水用水计算机管理系统研究工作大纲》，又于1988年签订《技术合作意向书》，为后续合作奠定制度基础。1991年起，双方联合研发了水位遥测系统和《位山灌区配水调度应用模型》，为灌区从“经验管理”向“科学配水”转变按下了启动键。
　　“通过与位山灌区联合开展长期观测和试验，清华大学揭示了作物耗水、农田生态系统碳循环及其相互影响的内在机理，从而完善了生态水文学、农田水利学等相关学科的理论体系。其间，我们还开发了模拟作物耗水量、二氧化碳通量、产量、有效灌溉量等关键要素的新方法。这些方法的模拟精度更高，推动了农业节水减排领域技术的进步。”雷慧闽说。基于20年积累的数据和不断创新的方法，清华大学于2024年成功开发出需水预测模型，并将其应用到位山灌区的数字孪生平台，滚动预测未来1个月的灌溉需水量，为灌区“科学配水”提供了新动能。
　　“20年来，双方持续开展了节水灌溉模式和灌溉制度系列研究，形成了大量宝贵的数据资源和高质量成果，为灌区数字孪生建设提供了强有力的‘算据’支持，促进了农业节水增效。”聊城市副市长张建军表示。2024年，应用于位山灌区数字孪生平台的需水预测模型，在山东省内首次发布冬小麦生长分析及需水预测报告。这一成果得到了水利部的高度评价，为全国数字孪生灌区建设树立了典范。