数字孪生灌区灌溉需用配水全过程决策平台

技术简介

该平台重点解决灌区水资源管理中需水预测、灌溉决策及配水优化问题：1.研发作物种植结构提取及灌溉进程获取技术：基于无人机遥感、卫星遥感等多源遥感数据，结合灌区定位监测，实现对不同区域及时段内作物种植结构的提取；采用随机森林、支持向量机等机器学习算法构建植被指数与田间水分转换关系，自适应阈值分割等算法划定灌溉阈值，实现灌溉面积提取以及灌溉水量核算；2.提出基于机理模型和数据模型的作物需水预报方法：根据作物需耗水原理和田间水量平衡分析，基于历史及预报气象数据，综合挖掘光谱信息、土壤水分、气象数据等直接、间接数据实现灌区需水预报；3.研发灌区渠系优化配水模型：构建考虑输水损失、渠系水流平稳、自流灌溉率的多目标输配水实时优化模型并利用NSGAIII智能算法高效求解，提高灌区配水灵活性、时效性；4.开发灌区可视化决策平台：平台重点关注灌区灌溉用水过程的信息统计分析、数据融合与挖掘、模型模拟支持等问题，研发的技术、方法等可显著提高灌区种植面积提取、灌溉面积识别和作物需水预报的精度，实现灌区作物需水精准预测和灌溉智能决策，支撑大中型灌区数字孪生与信息化建设。

主要性能指标

1.作物种植面积提取误差不超过10%； 2.农田灌溉面积识别误差不超过8%； 3.作物需水预报精度高于80%； 4.平台响应时间在秒级； 5.节约灌区农田灌溉水量5%以上； 6.节约渠系输配水量1%以上。

推广情况

该平台已在江苏高邮灌区、淳东灌区和浙江安地灌区等灌区中应用，为灌区的种植结构提取、水分状况诊断、作物需水预报、灌溉决策及优化配水等用水管理过程提供技术支持，累计应用面积接近百万亩，提高了农业水资源利用效率，经济和社会效益显著。

持有单位：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

通讯地址：江苏省南京市鼓楼区虎踞关34号

联系人：和玉璞

联系电话：025-85829785、15951875208