農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量存在的主要問(wèn)題及對(duì)策

姚亞蘭

（甘肅省武威市水利信息中心，甘肅 武威 733000）

我國(guó)水資源總量少，水資源缺乏問(wèn)題十分嚴(yán)重，在此情況下，地方政府出臺(tái)了符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的水資源管理政策，推行水權(quán)水價(jià)制度改革。我國(guó)農(nóng)業(yè)用水占總用水量的3/5，在水資源短缺的情況下，實(shí)施農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量至關(guān)重要。傳統(tǒng)的灌溉用水計(jì)量模式曾發(fā)揮了重要作用，但計(jì)量方法簡(jiǎn)單，計(jì)量誤差大，存在一定的弊端[1]。隨著科技水平的不斷進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于水利工程行業(yè)，在農(nóng)業(yè)灌溉方面采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可精準(zhǔn)控制灌溉水量，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、科學(xué)化、智能化管理。

1 我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水現(xiàn)狀

我國(guó)歷來(lái)比較重視農(nóng)業(yè)農(nóng)村問(wèn)題，近年來(lái)中央財(cái)政大力支持地方政府相繼實(shí)施了一批又一批高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目、大中型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造工程、灌溉工程提升改造項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革項(xiàng)目等，全國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率明顯提高。近年來(lái)，我國(guó)耕地實(shí)際灌溉畝均用水量逐年降低，由2011 年的415 m3下降到 2020 年的 356 m3，下降 14.2%；農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)逐年提高，由2011 年的0.510提高到2020 年的0.565，提高10.8%。但農(nóng)業(yè)灌溉仍是我國(guó)用水量最大的領(lǐng)域，也是節(jié)水潛力最大的領(lǐng)域。

據(jù)2020 年度《中國(guó)水資源公報(bào)》顯示，2020 年全國(guó)用水總量5 812.9 億m3，其中：生活用水863.1億 m3，占用水總量的 14.9%；工業(yè)用水 1 030.4 億m3，占用水總量的17.7%；農(nóng)業(yè)用水3 612.4 億m3，占用水總量的62.1%；人工生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水307.0 億m3，占用水總量的5.3%。我國(guó)耕地實(shí)際灌溉畝均用水量356 m3，其中北京市耕地實(shí)際灌溉畝均用水量最低，為119 m3；廣西省耕地實(shí)際灌溉畝均用水量最高，高達(dá)764 m3；廣東省耕地實(shí)際灌溉畝均用水量次之，高達(dá)730 m3。我國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)0.565，其中：北京市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)最高，高達(dá)0.750；西藏自治區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)最低，為0.451；四川省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)次之，為0.484。由此可見(jiàn)，不同地區(qū)之間農(nóng)業(yè)灌溉用水效率差異很大，尤其是一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)，農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施比較薄弱，管理粗放，配套計(jì)量設(shè)施安裝率較低，灌溉用水計(jì)量工作難以開(kāi)展。加之農(nóng)村居民節(jié)水意識(shí)較差，水資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，用水效率較低，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水潛力巨大。為了更好地實(shí)施節(jié)水行動(dòng)，必須把推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革作為重要抓手，優(yōu)化調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)、旱作農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)，推廣高效農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，補(bǔ)齊農(nóng)田水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施短板，健全配套農(nóng)業(yè)灌溉水量精準(zhǔn)計(jì)量設(shè)施，加強(qiáng)信息化技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉現(xiàn)代化、科學(xué)化、智能化管理。

2 農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式及存在問(wèn)題

我國(guó)灌區(qū)數(shù)量較多，農(nóng)業(yè)灌溉用水既有地表水，也有地下水，灌溉方式復(fù)雜多樣，比如：大水漫灌、溝灌、噴灌、滴灌等。大水漫灌和溝灌是傳統(tǒng)的灌溉方式，水資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，常用的灌溉用水計(jì)量方式為間接估算模式和水工建筑物模式。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)逐漸被推廣應(yīng)用。國(guó)家要求在大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造過(guò)程中，計(jì)量設(shè)施應(yīng)與其他農(nóng)田水利工程實(shí)行同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和同時(shí)驗(yàn)收[2]。農(nóng)業(yè)灌溉計(jì)量設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行為準(zhǔn)確計(jì)算農(nóng)業(yè)灌溉用水量提供了技術(shù)支撐，但由于投資資金的限制和運(yùn)行維護(hù)難度大，農(nóng)業(yè)灌溉計(jì)量設(shè)施未能全面覆蓋。

目前我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉采用的計(jì)量模式主要有間接估算模式、水工建筑物模式、特設(shè)量水堰槽模式及量水儀表模式4 種[3]，在不同地區(qū)、不同情況下，各用水計(jì)量模式均發(fā)揮了不同優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的不足和缺陷。

2.1 間接估算模式

我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量初始階段就采用間接估算模式，比如用水定額推算、以電折水系數(shù)估算、以油折電估算等，此方法操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，無(wú)量水設(shè)施或量水設(shè)施不完善的灌區(qū)基本上都采用該方式。由于間接估算模式算法簡(jiǎn)單，人為因素影響大，因此容易出現(xiàn)較大誤差，在應(yīng)用過(guò)程中常出現(xiàn)估算不準(zhǔn)確情況，計(jì)量進(jìn)度較低。

2.2 水工建筑物模式

水工建筑物是指通過(guò)修筑不同功能、類(lèi)型的設(shè)施控制和調(diào)節(jié)水流，從而滿(mǎn)足不同類(lèi)型或不同分布區(qū)域農(nóng)業(yè)對(duì)水資源的需求，其計(jì)量原理是運(yùn)用水位法。常見(jiàn)的水工建筑物設(shè)施有渡槽、水閘、倒虹吸、涵管等，該灌溉模式屬于粗放式灌溉，用水量大，適合在水資源比較豐富的地區(qū)使用，此方法可直接計(jì)算用水量，不用額外建設(shè)計(jì)量設(shè)備，但其運(yùn)行計(jì)量過(guò)程較為復(fù)雜，需要根據(jù)不同地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)際情況，對(duì)每個(gè)建筑物設(shè)施進(jìn)行核定分析，工作量大。

2.3 特設(shè)量水堰槽模式

特設(shè)量水堰槽模式的計(jì)量原理也是水位法，其模式與水工建筑物模式類(lèi)似，是一種被優(yōu)化的計(jì)量模式，與水工建筑物模式相比，工作量相對(duì)較小，計(jì)量精度更高。但該模式建筑費(fèi)用較高，對(duì)水資源浪費(fèi)較大，不利于節(jié)水灌溉。

2.4 量水儀表模式

該模式是當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水主要計(jì)量模式中精度最高、最便捷的模式，科學(xué)、易操作，可以連接互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息化和自動(dòng)化管理，計(jì)量信息也可以通過(guò)電子存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)。但是到目前為止，依然難以廣泛推廣，主要原因是設(shè)備費(fèi)用及維修管護(hù)費(fèi)用太高，在廣大農(nóng)村地區(qū)難以普及實(shí)施，同時(shí)，由于量水儀表是精密電子設(shè)備，對(duì)灌溉水質(zhì)以及氣候環(huán)境等都有較高要求，因此在一些水質(zhì)較差、氣候變化多端的地區(qū)也難以應(yīng)用。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化計(jì)量設(shè)備越來(lái)越完善，適應(yīng)性也越強(qiáng)，能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)骨干渠道和田間末級(jí)渠系的流量參數(shù)并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，及時(shí)傳輸上報(bào)。

3 當(dāng)前農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量不精確的原因

3.1 計(jì)量設(shè)施缺乏

我國(guó)灌區(qū)數(shù)量較多，灌溉方式復(fù)雜多樣。通過(guò)實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目、大中型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造工程、灌溉工程提升改造項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革項(xiàng)目等，部分大中型灌區(qū)和示范灌區(qū)逐漸完善和配套了農(nóng)業(yè)灌溉計(jì)量設(shè)施，但是大多數(shù)中小型灌區(qū)還未配套灌溉計(jì)量設(shè)施，部分灌區(qū)干渠和支渠只采用簡(jiǎn)單的水工建筑物設(shè)施模式計(jì)量，或者只在渠首、干渠計(jì)量，支渠、斗渠、農(nóng)渠等末級(jí)渠系沒(méi)有任何計(jì)量設(shè)備。

3.2 管理方式粗放

由于農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施不健全，缺乏計(jì)量設(shè)備，同時(shí)缺乏完善的管理制度和措施，管理責(zé)任落實(shí)不到位，灌區(qū)用水量統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)，資料、信息等管理方式原始，完全依靠人工實(shí)施，工作效率低下。由于缺乏資金，無(wú)法定期對(duì)計(jì)量設(shè)施進(jìn)行校對(duì)核驗(yàn)，出現(xiàn)故障后無(wú)法及時(shí)進(jìn)行維修保養(yǎng)，因此后期運(yùn)行管理比較困難。

3.3 技術(shù)落后

農(nóng)田水利信息化技術(shù)應(yīng)用少，科技支撐水平低。由于投資資金的限制，雖然部分大中型灌區(qū)已安裝自動(dòng)化計(jì)量設(shè)施，但缺乏統(tǒng)一的信息化管理平臺(tái)，導(dǎo)致終端數(shù)據(jù)采集不規(guī)范，信息資源不能整合共享，實(shí)用性較低。還有相當(dāng)一部分灌區(qū)安裝非自動(dòng)化計(jì)量設(shè)施，還需進(jìn)行人工推算，精度較低。

3.4 計(jì)量收費(fèi)管理不科學(xué)

由于灌溉設(shè)備等硬件設(shè)施不足，加之計(jì)量方式落后，大多收費(fèi)未按照實(shí)際用水量計(jì)取，只按照灌溉面積粗略計(jì)算或者按照消耗的電量進(jìn)行平攤結(jié)算。部分灌區(qū)由于沒(méi)有專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，計(jì)量設(shè)施安裝位置和方法不當(dāng)，測(cè)量結(jié)果誤差大。群眾節(jié)水意識(shí)淡薄，經(jīng)常出現(xiàn)大水漫灌、過(guò)量灌水現(xiàn)象，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重，形成了惡性循環(huán)。

4 解決對(duì)策

4.1 加大資金投入，補(bǔ)齊水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)短板

要做到農(nóng)業(yè)灌溉用水精準(zhǔn)計(jì)量，提高工作效率，最大限度實(shí)現(xiàn)節(jié)水，應(yīng)加大財(cái)政投入力度，加快實(shí)施灌區(qū)提升改造工程，推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，普及灌溉用水計(jì)量設(shè)施，加大信息化技術(shù)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用，補(bǔ)齊農(nóng)田水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)短板。對(duì)于已建成的灌區(qū)工程，要加快更新改造用水計(jì)量設(shè)施，融入更多水利信息化設(shè)備，尤其是在改造灌區(qū)大型水利工程時(shí)，要盡可能多地應(yīng)用水利信息化技術(shù)，爭(zhēng)取做到管理高效、計(jì)量準(zhǔn)確、用水節(jié)約[4]。此外，對(duì)于新規(guī)劃或新建設(shè)的灌區(qū)項(xiàng)目，在方案規(guī)劃或建設(shè)過(guò)程中，要充分將水利信息化技術(shù)應(yīng)用其中。

4.2 落實(shí)責(zé)任主體，健全完善灌溉用水管理制度體系

為了確保農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，灌區(qū)管理部門(mén)必須要完善農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量制度體系，確定灌溉用水定額，健全相應(yīng)的管理制度、用水計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)等，建立健全能夠合理反映農(nóng)業(yè)灌溉成本的農(nóng)業(yè)水價(jià)改革機(jī)制。明確管護(hù)責(zé)任，落實(shí)責(zé)任主體，須有專(zhuān)人負(fù)責(zé)維護(hù)管理工作，絕對(duì)不能“重建設(shè)、輕管理”。為確保計(jì)量設(shè)施準(zhǔn)確、穩(wěn)定、良好的長(zhǎng)期運(yùn)行，須設(shè)置專(zhuān)項(xiàng)資金用于計(jì)量設(shè)施定期校對(duì)核驗(yàn)、檢修維護(hù)。制定考核獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，對(duì)于用水效率高、計(jì)量設(shè)施維護(hù)運(yùn)行好、計(jì)量設(shè)施覆蓋率高、水價(jià)改革落實(shí)好、節(jié)水管理突出的灌區(qū)和個(gè)人，進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)。以此推動(dòng)農(nóng)業(yè)灌溉深度節(jié)水、極限節(jié)水。

4.3 開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高工作人員綜合技能

水利信息化主要依靠計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，運(yùn)用水利信息化技術(shù)計(jì)量農(nóng)業(yè)灌溉用水，必須有相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，所以需要配備專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，并對(duì)其他工作人員開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，同時(shí)加強(qiáng)考核，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)和技術(shù)水平。灌區(qū)管理部門(mén)應(yīng)將工作人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)作為一項(xiàng)長(zhǎng)期性的工作持續(xù)開(kāi)展，及時(shí)掌握水利信息新技術(shù)、新方法，最大限度提高農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量效精準(zhǔn)度。

4.4 推廣計(jì)量新技術(shù)與新工藝，大力推進(jìn)灌區(qū)信息化建設(shè)

灌區(qū)管理的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化、科學(xué)化、智能化，以人工為主的傳統(tǒng)計(jì)量模式將逐步被淘汰。新時(shí)期隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G 通信、人工智能和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，智慧水務(wù)建設(shè)進(jìn)一步推進(jìn)，信息化技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用也愈加廣泛，數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存更加快速便捷，自動(dòng)化控制和計(jì)量成為灌區(qū)用水計(jì)量及管理的主流方向?！笆奈濉睍r(shí)期要加大大中型灌區(qū)提升改造項(xiàng)目的實(shí)施力度，加快高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，推廣高效節(jié)水技術(shù)，配套完善智能化計(jì)量設(shè)施，大力推進(jìn)灌區(qū)信息化建設(shè)。

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)灌溉是促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的主要途徑，我國(guó)水資源總量少，在灌溉過(guò)程中，摒棄粗放的灌溉方式，加快推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)灌溉用水精準(zhǔn)計(jì)量至關(guān)重要。因此，各灌區(qū)應(yīng)以推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革為主要抓手，補(bǔ)齊農(nóng)田水利信息化設(shè)施短板，加強(qiáng)農(nóng)田灌溉信息化管理，合理運(yùn)用計(jì)量方法，科學(xué)選擇計(jì)量設(shè)施，加強(qiáng)水利信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉用水精準(zhǔn)計(jì)量中的應(yīng)用，促使農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量科學(xué)化、規(guī)范化，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉管理現(xiàn)代化、科學(xué)化和智能化。