我國(guó)灌溉現(xiàn)代化技術(shù)與設(shè)備

謝崇寶 張國(guó)華

灌溉現(xiàn)代化是指通過(guò)灌溉技術(shù)設(shè)施革新和體制機(jī)制改革，不斷提高灌溉供水服務(wù)的安全性、公平性、可靠性和靈活性水平，不斷提高灌區(qū)勞動(dòng)力資源和水資源的使用效率，持續(xù)保障灌區(qū)節(jié)水省工增效的過(guò)程。本文重點(diǎn)從輸配水現(xiàn)代化、田間灌水技術(shù)現(xiàn)代化、灌溉管理現(xiàn)代化等方面介紹我國(guó)灌溉現(xiàn)代化技術(shù)與設(shè)備。

輸配水現(xiàn)代化

1.輸配水工程

灌溉輸配水系統(tǒng)主要指將水源通過(guò)渠道或管道及其附屬建筑物向農(nóng)田供水的工程系統(tǒng)，主要包括渠道、管道以及閘門(mén)、渡槽、泵站、涵洞、隧洞、倒虹吸、跌水、機(jī)耕橋、人行橋等配套建筑物與設(shè)備。長(zhǎng)期以來(lái)，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)都是采用渠道（明渠）輸水和配水，形成灌溉渠道系統(tǒng)，這種系統(tǒng)主要適于地面灌水技術(shù)如溝灌、畦灌和淹灌等的需要。而19世紀(jì)以來(lái)隨著噴灌、滴灌、微噴灌等新的灌水方法的出現(xiàn)，古老的渠道輸配水系統(tǒng)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，而且隨著管道生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)“七五”以來(lái)也逐步采用管道輸水，形成低壓管道輸水地面灌溉系統(tǒng)。加之農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，越來(lái)越廣泛地采用管道系統(tǒng)輸水和配水，以節(jié)省農(nóng)田、便利機(jī)耕。總體而言，輸配水工程可分為灌溉渠道系統(tǒng)和灌溉管道系統(tǒng)兩種。渠道系統(tǒng)通常分為干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠四級(jí)；管道系統(tǒng)通常分成干管、支管、毛管三級(jí)，由輸配水管網(wǎng)、控制設(shè)施和灌水設(shè)施三部分組成。管道輸水具有節(jié)水、省時(shí)、省工、省地、灌水及時(shí)、增產(chǎn)增效、省電、便于管理和機(jī)耕等優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)輸配水系統(tǒng)建成之后，渠系上的各級(jí)測(cè)控建筑物及其運(yùn)行調(diào)度是影響供水服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。從灌溉現(xiàn)代化的理念出發(fā)，傳統(tǒng)輸配水系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造升級(jí)，應(yīng)主要體現(xiàn)在對(duì)渠道的防滲襯砌以減少輸水損失，對(duì)閘門(mén)或閘閥的信息化改造以提高調(diào)度質(zhì)量、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、契合灌溉需求，這些措施可不同程度實(shí)現(xiàn)節(jié)水和省工的雙重功效，是灌溉現(xiàn)代化的重要措施之一。

2.全渠道控制系統(tǒng)

澳大利亞研發(fā)的全渠道控制系統(tǒng)在我國(guó)渠道控制輸水中得到了應(yīng)用。全渠道控制系統(tǒng)包括測(cè)控一體閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)、智能控制中心管理系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)和用水戶(hù)申請(qǐng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)灌區(qū)或部分灌域的輸配水模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)渠系網(wǎng)絡(luò)的水量調(diào)配和全局控制。作為該系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的測(cè)控一體閘，是集閘板、參數(shù)測(cè)量、能源供應(yīng)和數(shù)據(jù)通信為一體的自動(dòng)控制閘門(mén)，以太陽(yáng)能為動(dòng)力，節(jié)能環(huán)保，為缺電地區(qū)的使用創(chuàng)造了條件。從滿(mǎn)足作物灌溉需水的角度來(lái)看，它將傳統(tǒng)的輸配水控制系統(tǒng)改進(jìn)為能夠?qū)崿F(xiàn)“按需供水”同時(shí)兼具輸水、蓄水和配水的一體化輸配水控制系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)供水服務(wù)的安全、公平、可靠和靈活，符合服務(wù)改善、效率提高、運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)的灌溉現(xiàn)代化特征。

測(cè)控一體閘是全渠道控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，理論上講，它是頂面可調(diào)的溢流堰。該閘為標(biāo)準(zhǔn)化工廠(chǎng)生產(chǎn)，集上下游水位監(jiān)測(cè)、閘門(mén)開(kāi)度監(jiān)測(cè)、閘門(mén)控制于一體，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便易行。從水力學(xué)原理上有必要對(duì)渠道輸配水閘門(mén)的配置進(jìn)行分析。對(duì)分水口而言，一方面期望上游來(lái)水盡量保證水位的穩(wěn)定，另一方面，期望下游配水流量盡量穩(wěn)定。分析堰流和孔流的流量公式可知，當(dāng)上游流量增加1倍時(shí)，堰前水位只增加1.6倍，而閘前水位卻需要增加4倍，因此，堰流具有很好的穩(wěn)定水位功能，而孔流具有很好的穩(wěn)定流量功能，理想的配置是節(jié)制閘采用堰流而配水閘采用孔流。但傳統(tǒng)的堰流無(wú)法靈活調(diào)節(jié)堰頂高度，實(shí)際應(yīng)用中不得已仍采用閘孔代替堰流。若采用測(cè)控一體閘作為節(jié)制閘來(lái)改造現(xiàn)有的渠道輸配水系統(tǒng)，則能實(shí)現(xiàn)最理想的堰閘配置取水模式，即可穩(wěn)定干支渠的輸水水位，也可穩(wěn)定支斗渠的取水流量。

田間灌水技術(shù)現(xiàn)代化

田間灌水技術(shù)是灌溉現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。常見(jiàn)的田間灌水技術(shù)可分為地面灌水技術(shù)、噴灌技術(shù)和微灌技術(shù)3大類(lèi)。地面灌水技術(shù)包括淤灌、淹灌（又稱(chēng)格田灌溉）、畦灌、溝灌、漫灌、管灌等，噴灌技術(shù)包括管道式噴灌技術(shù)和機(jī)組式噴灌技術(shù)，微灌水技術(shù)包括滴灌、微噴灌、小管出流和滲灌等。田間灌水技術(shù)更能體現(xiàn)灌溉現(xiàn)代化的成效，技術(shù)的選擇和應(yīng)用應(yīng)因地制宜，合理確定。

1.改進(jìn)地面灌水技術(shù)

在地面灌水技術(shù)方面，波涌灌溉、覆膜溝灌、田間閘管灌水技術(shù)、激光平地技術(shù)、控制性交替灌溉、水稻控制灌溉技術(shù)等具備灌溉現(xiàn)代化的部分特征，在此統(tǒng)稱(chēng)為改進(jìn)地面灌水技術(shù)。

①波涌灌溉。波涌灌溉是一種新型的地面灌水技術(shù)，它采用大流量、快速推進(jìn)、間斷地向溝（畦）放水的灌水方式。這種灌水方式能使地表形成致密層，土壤的這種表面邊界條件的變化使得土壤入滲率和地面糙率減小，有利于提高灌水效率與灌水均勻度。“九五”期間中國(guó)水利水電科學(xué)研究院等開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了波涌灌溉設(shè)備并取得了專(zhuān)利，該設(shè)備自身具有配水和控制兩大功能，控制器具有“時(shí)間耦合”特性，有利于地面灌水自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，設(shè)備外形結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)被鑒定為達(dá)到國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

②覆膜溝灌。覆膜溝灌是在地膜覆蓋栽培技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的地面灌水方法。它是將地膜平鋪于溝中，溝全部被地膜覆蓋，灌溉水從膜上(膜上溝灌)或膜下(膜下溝灌)輸送到田間的灌溉方法。膜上溝灌技術(shù)適合在灌溉水下滲較快的偏沙質(zhì)土壤上應(yīng)用，可大幅度減少灌溉水在輸送過(guò)程中的下滲損失。膜下溝灌適宜在水分下滲較慢的偏黏質(zhì)土壤上應(yīng)用，地膜可以減少土壤水分蒸發(fā)并可保持土壤溫度和抑制雜草生長(zhǎng)，但地膜的過(guò)量使用也會(huì)帶來(lái)白色污染等問(wèn)題。

這樣就求出了參考信號(hào)強(qiáng)度和路徑損耗指數(shù)，該項(xiàng)目通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了最小二乘和半?yún)?shù)模型的實(shí)際距離擬合精度。

③田間閘管灌溉。低壓管道輸水技術(shù)從管道出水口到田間還需要一段壟溝輸水，如采取相應(yīng)的配套措施可取得更好的節(jié)水效果。針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院研發(fā)了田間閘管灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)可替代毛渠完成田間配水，通過(guò)調(diào)節(jié)輸水軟管上的閘閥開(kāi)度來(lái)控制進(jìn)入溝（畦）的流量，田間閘管灌溉系統(tǒng)這種特性，適用于不同土質(zhì)和不同規(guī)格的溝畦，可大幅度提高灌水的均勻度，投資少，耕地省，使用簡(jiǎn)單，具有較好的節(jié)水效益。

④激光平地技術(shù)。激光平地技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)的土地精細(xì)平整技術(shù)。激光平地技術(shù)能減少田間灌排渠系占地，可較大范圍實(shí)現(xiàn)田塊的高精度平整，從而提高農(nóng)機(jī)具的作業(yè)效率。但從本質(zhì)上講，它是灌溉現(xiàn)代化特別是地面灌水現(xiàn)代化的輔助技術(shù)，能夠達(dá)到節(jié)約灌溉水、提高肥料利用率、增加作物產(chǎn)量的效果。

⑤控制性交替灌溉。控制性交替灌溉技術(shù)被認(rèn)為是近年節(jié)水灌溉領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。控制性交替灌溉的操作依據(jù)是通過(guò)不同時(shí)間向作物部分根系供水，以創(chuàng)造作物根系供水的不均勻性，誘導(dǎo)作物抗旱生理生態(tài)特性的發(fā)揮。該技術(shù)能夠在一定程度上挖掘作物本身的節(jié)水潛力，并已在部分作物的應(yīng)用中產(chǎn)生了較好的效果。目前應(yīng)用比較廣泛的是按水平方向?qū)⒆魑锔捣譃閮蓚€(gè)部分，在不同時(shí)間輪換向兩部分供水。試驗(yàn)研究中也有將作物根系在垂直方向上分為不同部分，在不同時(shí)間供水，實(shí)現(xiàn)節(jié)約灌溉用水的目的。

⑥水稻控制灌溉技術(shù)。“薄、淺、濕、曬”灌水技術(shù)是水稻控制灌溉技術(shù)中較為常見(jiàn)的一種，是指在秧苗本田移栽后的各生育期，田面基本不再長(zhǎng)時(shí)間保持水層。試驗(yàn)成果表明，“薄、淺、濕、曬”灌溉制度具有省水增產(chǎn)、促進(jìn)作物正常生長(zhǎng)、增強(qiáng)作物生理活動(dòng)能力的優(yōu)點(diǎn)，是一種有推廣價(jià)值的灌水方法，能夠較大程度節(jié)約水稻灌溉用水量。

2.傳統(tǒng)噴微灌技術(shù)

①管道式噴灌。目前使用的管道式噴灌系統(tǒng)通常有兩類(lèi)，一是固定管道式噴灌系統(tǒng)，二是移動(dòng)式、半固定式管道噴灌系統(tǒng)。固定管道式噴灌系統(tǒng)是目前最常用的噴灌系統(tǒng)，由于具有適應(yīng)性強(qiáng)、技術(shù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，以及具有節(jié)水、節(jié)能、省工和增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于露地蔬菜及其他經(jīng)濟(jì)作物的灌溉。但固定管道式噴灌系統(tǒng)不利于機(jī)耕，尤其是在平原地區(qū)，田間的立管對(duì)田間機(jī)械化作業(yè)有妨礙，耕作時(shí)經(jīng)常碰壞出地樁。移動(dòng)式、半固定式管道噴灌系統(tǒng)雖然投資較省，適應(yīng)田間耕作，但搬運(yùn)困難，尤其是剛剛噴過(guò)的土壤，容易造成傷苗和破壞土壤。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，其應(yīng)用逐步受到制約。

②絞盤(pán)式噴灌機(jī)。絞盤(pán)式噴灌機(jī)是眾多噴灌機(jī)械類(lèi)型中的一種，噴灌均勻度高。其噴頭車(chē)依靠拖拉機(jī)在田間牽引移動(dòng)，拖拉機(jī)的牽引造成田面莊稼的碾壓，導(dǎo)致莊稼減產(chǎn)，農(nóng)民減收，在經(jīng)營(yíng)規(guī)模較小的區(qū)域，挫傷了農(nóng)民使用噴灌技術(shù)的積極性。另外，此種噴灌機(jī)械在裝卸、運(yùn)輸與轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了工作效率，也在一定程度上限制了絞盤(pán)式噴灌機(jī)的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

③中心支軸式噴灌機(jī)。中心支軸式噴灌機(jī)是一種自動(dòng)化程度很高的節(jié)水灌溉設(shè)備，按行走驅(qū)動(dòng)力可分為水力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)等多種形式，其中電力驅(qū)動(dòng)圓形噴灌機(jī)在國(guó)內(nèi)外被廣泛使用。中心支軸式噴灌機(jī)灌溉大田作物有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、省工、增產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，幾乎適于灌溉各種質(zhì)地的土壤，以及各種大田作物、經(jīng)濟(jì)作物和牧草等。目前大多數(shù)大型噴灌機(jī)上的金屬零部件采用熱浸鍍鋅鋼材制作而成，這種制作工藝雖然具有耐酸堿腐蝕、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但熱浸鍍鋅工藝會(huì)污染環(huán)境。

3.地埋式自伸縮一體化噴滴灌系統(tǒng)

傳統(tǒng)的噴滴灌技術(shù)在有效解決節(jié)水的同時(shí)，部分設(shè)施設(shè)備在機(jī)械化耕作和收獲的背景下出現(xiàn)了新的問(wèn)題，而且部分技術(shù)在實(shí)際操作過(guò)程中也需要耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力。為有效解決影響耕作和收獲及勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心組織研制了地埋式自伸縮一體化噴滴灌系統(tǒng)。目前該技術(shù)設(shè)備主要包括3大類(lèi)新產(chǎn)品：滴（管）灌專(zhuān)用自動(dòng)伸縮取水器，工作過(guò)程如圖1所示；噴灌專(zhuān)用自動(dòng)伸縮取水器，工作過(guò)程如圖2所示；地埋式自動(dòng)伸縮一體化噴灌設(shè)備，工作過(guò)程如圖3所示。

a為非灌溉狀態(tài)，b為灌溉伸出地面狀態(tài)，c為連接滴（管）灌系統(tǒng)狀態(tài)，d為停止灌溉卸下滴灌系統(tǒng)狀態(tài)，e為灌溉結(jié)束后回縮至非灌溉狀態(tài)

a為非灌溉狀態(tài)，b為灌溉伸出地面狀態(tài)，c為連接噴灌系統(tǒng)如立桿及搖臂式噴頭狀態(tài)，d為停止灌溉卸下噴灌系統(tǒng)狀態(tài)，e為灌溉結(jié)束后回縮至非灌溉狀態(tài)

a為非灌溉狀態(tài)，b為灌溉伸出地面狀態(tài)，c為灌溉狀態(tài)（無(wú)需任何連接及拆卸），d為停止灌溉狀態(tài)，e為灌溉結(jié)束后回縮至非灌溉狀態(tài)

與傳統(tǒng)給水栓取水相比，噴滴灌專(zhuān)用取水設(shè)備埋設(shè)于耕作層以下，在水壓作用下自動(dòng)伸出地面，避免人為破壞，有利于田間耕作，并能滿(mǎn)足田間滴灌、噴灌、管灌等不同灌溉方式的供水需求。地埋式自動(dòng)伸縮一體化噴灌設(shè)備埋于耕作層以下，不影響耕作；集成出地管、豎管、升降式噴頭于一體，同時(shí)具有噴水和頂出功能，無(wú)需尋找田間出水口位置；噴灌作業(yè)前及作業(yè)后均不需要再安裝或拆卸任何設(shè)施，灌溉結(jié)束后又能回縮至耕作層以下，無(wú)需田間套管或?qū)Ｓ迷O(shè)施保護(hù)，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。該產(chǎn)品已于2013年通過(guò)水利部組織的新產(chǎn)品鑒定，經(jīng)鑒定委員會(huì)認(rèn)定，產(chǎn)品總體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。其中，地埋式自動(dòng)伸縮一體化噴灌設(shè)備獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，該系列產(chǎn)品已在全國(guó)多處工程中成功應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)推動(dòng)節(jié)水灌溉和灌溉現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的作用。

4.自驅(qū)動(dòng)多功能一體化噴滴灌設(shè)備

適應(yīng)于我國(guó)目前土地經(jīng)營(yíng)方式，為有效解決分散農(nóng)戶(hù)小規(guī)模田塊的高效節(jié)水灌溉問(wèn)題，中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心組織研制了自驅(qū)動(dòng)多功能一體化噴滴灌設(shè)備。該技術(shù)設(shè)備包括4類(lèi)新產(chǎn)品：一是自驅(qū)動(dòng)集成式一體化噴灌機(jī)，二是自驅(qū)動(dòng)集成式一體化滴灌機(jī)，三是自驅(qū)動(dòng)多功能一體化噴滴灌兩用機(jī)，四是鋁合金輕便型中心支軸式噴灌機(jī)。其中，自驅(qū)動(dòng)多功能一體化噴滴灌兩用機(jī)和鋁合金輕便型中心支軸式噴灌機(jī)已獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。

與傳統(tǒng)的輕小型噴滴灌機(jī)組相比，研發(fā)的自驅(qū)動(dòng)集成式一體化噴灌機(jī)、自驅(qū)動(dòng)集成式一體化滴灌機(jī)、自驅(qū)動(dòng)多功能一體化噴滴灌兩用機(jī)，靈活方便地集成于電動(dòng)三輪車(chē)之上，創(chuàng)新地采用了電動(dòng)牽引方式，實(shí)現(xiàn)首部系統(tǒng)的可移動(dòng)功能，整機(jī)集成度高，簡(jiǎn)便實(shí)用，既可直接接入現(xiàn)有的輸水管網(wǎng)上，也可就地取水實(shí)現(xiàn)噴滴灌功能，尤其適合抗旱使用。與傳統(tǒng)的中心支軸式噴灌機(jī)相比，研發(fā)的鋁合金輕便型中心支軸式噴灌機(jī)，采用新型鋁合金材料作為輸水管道，可使用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)，支撐點(diǎn)設(shè)計(jì)在連接法蘭處，結(jié)構(gòu)新穎；整機(jī)重量輕，能耗低，運(yùn)行可靠。這些產(chǎn)品已于2014年通過(guò)水利部組織的新產(chǎn)品鑒定，經(jīng)鑒定委員會(huì)認(rèn)定,產(chǎn)品總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該系列產(chǎn)品已在全國(guó)多處示范工程中成功應(yīng)用，取得了良好的抗旱等社會(huì)效益。

灌溉管理現(xiàn)代化

灌溉現(xiàn)代化不僅包括技術(shù)設(shè)施的革新，也應(yīng)包括管理體制機(jī)制的創(chuàng)新。按作物需要供水意味著必須把握作物需水規(guī)律和監(jiān)測(cè)土壤含水量，并采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)度措施把需要的水量及時(shí)送到田間。為保障這種灌溉方式的可持續(xù)性，必須創(chuàng)新灌溉管理體制和運(yùn)行機(jī)制。

1.田間墑情監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備

土壤墑情監(jiān)測(cè)主要為灌區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉和科學(xué)用水管理服務(wù)，同時(shí)也為上級(jí)主管部門(mén)掌握灌區(qū)用水動(dòng)態(tài)提供數(shù)據(jù)支持。組成土壤墑情信息測(cè)報(bào)系統(tǒng)的設(shè)備包括：傳感器、遙測(cè)終端機(jī)通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、外設(shè)電源以及避雷裝置等。墑情主要是監(jiān)測(cè)土壤含水量，有時(shí)也根據(jù)需要監(jiān)測(cè)土壤含鹽量和溫度等參數(shù)。墑情監(jiān)測(cè)由于其“以點(diǎn)代面”和成本較高等問(wèn)題而很難大規(guī)模推廣應(yīng)用。目前的監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括電導(dǎo)率測(cè)量法、時(shí)域反射和中子測(cè)量法等。定量監(jiān)測(cè)儀器有電子土壤濕度儀、針式土壤濕度儀、時(shí)域反射儀。定性監(jiān)測(cè)方法可通過(guò)衛(wèi)星或雷達(dá)監(jiān)測(cè)地表面植物生長(zhǎng)情況，判斷地表墑情變化。烘干法主要用于墑情固定站，其主要特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，投資不高，且有足夠的精度，是檢驗(yàn)其他方法測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)。電測(cè)法主要用于墑情監(jiān)（巡）測(cè)站。目前國(guó)內(nèi)外使用較多的電測(cè)儀器有電子土壤濕度儀、探針式濕度儀、時(shí)域反射儀等。墑情遙測(cè)系統(tǒng)包括無(wú)線(xiàn)模塊、土壤水分傳感器、數(shù)據(jù)采集器及數(shù)據(jù)顯示軟件。根據(jù)實(shí)測(cè)土壤含水量對(duì)土壤墑情預(yù)報(bào)值進(jìn)行修正和對(duì)土壤水分進(jìn)行動(dòng)態(tài)模型預(yù)報(bào)，修改和補(bǔ)充灌溉計(jì)劃，結(jié)合灌區(qū)水源狀況和工程能力，實(shí)現(xiàn)灌溉和抗旱決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.作物需水估算及田間氣象站

作物需水量是指作物在適宜的土壤水分和肥力條件下，經(jīng)過(guò)正常生長(zhǎng)發(fā)育，獲得高產(chǎn)時(shí)的植株蒸騰、株間蒸發(fā)以及構(gòu)成植株體的水量之和。計(jì)算作物需水量的方法，可歸納為兩類(lèi)，一類(lèi)是直接計(jì)算出作物需水量，另一類(lèi)是通過(guò)參考作物需水量計(jì)算實(shí)際作物需水量。在估算作物需水量時(shí)，若缺乏應(yīng)有的氣象資料或灌溉試驗(yàn)資料，可以根據(jù)全國(guó)作物需水量等值線(xiàn)圖來(lái)分析作物蒸發(fā)蒸騰量。為了方便缺乏氣象資料和實(shí)測(cè)作物蒸騰蒸發(fā)量地區(qū)對(duì)計(jì)算作物需水量的需求，國(guó)際水管理研究院利用分布在全球范圍內(nèi)的3萬(wàn)多座氣象站的數(shù)據(jù)資料并借助衛(wèi)星遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等高科技手段建立了全球水資源和氣象圖集。該圖集能查詢(xún)指定地區(qū)逐月、逐年降雨、溫度、濕度、日照時(shí)數(shù)、蒸發(fā)、風(fēng)速以及蒸發(fā)蒸騰量等，可作為初步估算區(qū)域作物需水量的方法和手段。

有條件的地區(qū)建議安裝田間氣象站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣象數(shù)據(jù)，為估算作物需水量提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。灌區(qū)內(nèi)設(shè)立的田間氣象站，氣象要素應(yīng)納入灌區(qū)決策管理系統(tǒng)中，為田間作物需水的智能化灌溉提供支撐。田間氣象站主要用來(lái)觀(guān)測(cè)田間局部小氣候的變化，應(yīng)優(yōu)先采用自動(dòng)氣象站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，建議采用七要素即溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨、蒸發(fā)、日照等氣象因子。除特殊要求外，自動(dòng)氣象站可設(shè)置為每小時(shí)記錄一組數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算各項(xiàng)因素的日平均值。

3.灌區(qū)管理信息化

灌區(qū)管理信息化是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)現(xiàn)代化的必要支撐手段，灌區(qū)用水管理信息化是灌區(qū)管理信息化的核心。灌區(qū)用水管理信息化建設(shè)最主要的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)用水調(diào)度決策的信息化、科學(xué)化，達(dá)到節(jié)水、高效的目的。基本思路：建成以灌區(qū)用水管理信息采集與渠系建筑物監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)、通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為支撐、灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和決策支持系統(tǒng)為核心的灌區(qū)用水管理信息化系統(tǒng)工程，提高灌區(qū)用水信息采集、傳輸、處理自動(dòng)化程度，降低灌區(qū)管理成本，全面實(shí)現(xiàn)灌區(qū)優(yōu)化調(diào)度和現(xiàn)代化管理，最終促進(jìn)灌區(qū)“節(jié)水、省工、增效”，同時(shí)也提高灌區(qū)供水服務(wù)水平，顯著改善供水服務(wù)的安全性、公平性、可靠性和靈活性，更好地為農(nóng)村和農(nóng)民服務(wù)。通過(guò)總結(jié)、分析、實(shí)踐、提煉，完成灌區(qū)用水管理信息化需求分析。灌區(qū)用水管理信息化建設(shè)任務(wù)包括5個(gè)方面，即灌區(qū)識(shí)別技術(shù)、水情監(jiān)測(cè)技術(shù)、信息通信技術(shù)、閘門(mén)控制技術(shù)、水量調(diào)度技術(shù)，通過(guò)上述5個(gè)方面的高效融合與組裝集成，在來(lái)水預(yù)報(bào)模型、需水預(yù)報(bào)模型、水量?jī)?yōu)化調(diào)配模型等專(zhuān)業(yè)軟件的支持下，為灌區(qū)管理者提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的高效利用和優(yōu)化配置。

4.灌區(qū)管理體制機(jī)制創(chuàng)新

灌溉現(xiàn)代化的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和不斷進(jìn)步，必須依靠灌區(qū)管理體制和運(yùn)行機(jī)制的創(chuàng)新。良好的管理體制機(jī)制有利于灌溉現(xiàn)代化的健康發(fā)展和持續(xù)進(jìn)步。因此，在推進(jìn)灌溉現(xiàn)代化的過(guò)程中，必須充分發(fā)揮群眾的主動(dòng)性和創(chuàng)造力，尊重和保護(hù)農(nóng)民及其合作組織的首創(chuàng)精神，積極探索建立“機(jī)制先行，以改促投”的灌溉項(xiàng)目啟動(dòng)激勵(lì)機(jī)制、因地制宜推行“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”或“先建后補(bǔ)”灌溉項(xiàng)目建設(shè)機(jī)制、及時(shí)足額落實(shí)灌區(qū)維修養(yǎng)護(hù)和人員經(jīng)費(fèi)的運(yùn)行保障機(jī)制；加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，完善農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制，推行超定額累進(jìn)加價(jià)辦法，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置和高效利用，協(xié)調(diào)推進(jìn)管護(hù)主體培育和基層水利服務(wù)體系建設(shè)等工作，增強(qiáng)灌溉現(xiàn)代化，為農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收提供長(zhǎng)期的制度保障。

結(jié) 語(yǔ)

本文綜合考慮目前我國(guó)的國(guó)情和水情以及生產(chǎn)力發(fā)展水平，較為系統(tǒng)地總結(jié)提煉了現(xiàn)有的灌溉現(xiàn)代化技術(shù)與設(shè)備。總的來(lái)說(shuō)，灌溉現(xiàn)代化是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程，它不僅指設(shè)施的革新，更為重要的是樹(shù)立“以人為本、節(jié)水優(yōu)先”的服務(wù)理念，并圍繞這個(gè)理念開(kāi)展灌區(qū)的體制機(jī)制改革與創(chuàng)新，任何單純以提高勞動(dòng)力資源或水資源利用效率的措施并非真正意義上的灌溉現(xiàn)代化，兩者必須兼顧，才能真正實(shí)現(xiàn)灌溉的高效化。概括而言，灌溉現(xiàn)代化就是一個(gè)不斷改進(jìn)供水服務(wù)的過(guò)程，不斷追求勞動(dòng)力的解放，不斷追求水資源的高效利用，不斷促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展的過(guò)程，因此，灌溉現(xiàn)代化的有關(guān)技術(shù)與設(shè)備也應(yīng)是在不斷的發(fā)展過(guò)程中。