智慧灌區的架構、理論和方法之初探

史良勝，查元源，胡小龍，楊 琦

（武漢大學 水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北 武漢 430072）

灌區在我國農業和水利行業中具有舉足輕重的地位。目前灌區管理面臨新的需求，包括：（1）管理目標多元化。灌區是我國農業發展的主體，如何提高農業水資源利用效率，對于保障工業和生活用水供應至關重要。在水資源短缺現象日益嚴重、水土環境污染和生態退化問題加劇的背景下，灌區管理從傳統農業用水管理轉變至農業、工業、生活和生態用水管理并重，有些灌區還服務于旅游和科教產業。灌區管理涉及到多地區、多部門、多行業，管理目標多元化使得灌區系統的復雜性顯著增加；（2）管理行為精準化。粗放型農業用水方式導致我國農田灌溉水有效利用系數僅為0.554（中國水資源公報，2019），且傳統的灌區管理以農業用水為主，缺乏生態和環境方面的監測與管理。為實現多目標優化管理，需對灌區水資源配置、種植結構、農田水肥藥措施等不同時間和空間尺度的行為進行精細化管理，實時精準地實施抗旱、防洪、排澇、排漬、控污，以及滿足生產、生活、生態的用水需求，達到水土資源的最優利用以及生態環境保護的目的；（3）管理手段智能化。隨著城鎮化的發展，農業就業人口數量快速下降、老齡化現象日趨突出。灌區管理在面臨管理目標多樣、管理任務繁重的同時，也面臨管理人員不足的壓力；因此，需要借助智能化手段，提高管理服務的效率和水平。……