農田水利工程管護的信息化建設探析

于景巖

(盤山縣水利建筑工程處，遼寧 盤錦 124100)

農業水價綜合改革作為農業節水工作的重要驅動，通過明確工程管護責任與權益保證了水利工程的長效運行以及灌溉節水[1]。然而，農田水利工程管護依然受到管護效率低、管護成本高等問題的困擾。2021年，中央1號文件明確提出要充分利用人工智能、物聯網、云計算等新型技術發展現代農業，有機結合農業生產經營促進農田水利設施管護信息化建設。工程管護信息化建設是水位(流量)、灌溉進度、農田水利等信息共享的需求，也是水權交易、總量控制、水費收繳、灌區用水計量等自動化管控和實時分析以及實現“灌區一張圖”的關鍵，能夠有效提升工程管護效能，實現農田水利的全過程管理、監控和跟蹤管護[2-3]。文章系統分析與探討了農業水價綜合改革實踐中存在的問題，將農田水利工程管護信息化應用與農業水價綜合改革需求相結合，提出信息化建設的一些思路。

1 基于農業水價綜合改革的工程管護

農業水價綜合改革的持續推進使得水權、水價動態調節機制和形成機制明晰化，供用水精準計量措施到位和農田灌排設施得以系統完善，工程管護責任及主體全面落實。農田水利工程管護考核機制和相關辦法的制定出臺，為水利管理經費和建設資金的科學合理安排以及有效考核、檢查、獎懲農田水利管護情況提供了重要支撐。通過提留部分資金，將水利工程水費用于末級渠系節水工程“以獎代補”建設、節水獎勵等，充分調動用水戶節水積極性。雖然，農業水價綜合改革明確了工程的使用權、管理權歸農民用水戶協會，但由于資金投入缺口大、管護機制不完善等，末級渠系依然存在“輕管理、重建設”的問題，無法全面落實工程管護工作；隨著農村空心化現象的普遍以及從事農業生產人數的不斷減少，工程管理與服務、農業灌溉難以有效實施，農田水利管護效果整體較差[4]。

2 農田水利工程管護的信息化應用

2.1 多源數據協同作業的可行性

隨著遙感影像分辨率的逐漸提高，遙感數據源的價值及其豐富程度明顯提升，為農田水利工程管護信息化高質量建設提供了可靠的數據支撐。

基于人工巡測和地基(平臺)探頭、無人機、衛星遙感等監測手段所構建的農田水利工程管護“天-地-空”一體化監控體系，可以實時、全方位感知并獲取農田水利運行和異常情況信息，以行業標準為依據建設標準化時空數據庫，充分應用多種監測手段獲取農田水利工程信息，為系統決策、智能分析和運行工況對比等提供數據支持，從而實現農田水利應急預案制定、風險評估、變化原因追溯、灌溉效果與用水分析、灌溉需水變化趨勢分析以及農作物長勢分析等功能模塊的系統銜接[5]。協同遙感監測體系能夠有效綜合灌溉取用水量、作物種植結構、減水、遙感蒸散發等信息，提高精準監測灌溉用水率的能力，更好地滿足不同區域、不同層面對水資源管理的需求。對于協同遙感監測平臺Web Services服務架構通過人機界面訪問接口，實現了農田水利工程供需水預警信息的實時推送及其變化原因的智能分析，時空變化趨勢和分布狀態的實時展示，人機交互功能以及應急預案查詢等可視化展示，切實提升工程管護效率。充分利用物聯網、數據聚合分析、協同觀測等技術切實提升工程管護信息化水平，“天-地-空”一體化管護平臺架構如圖1所示。

圖1 農田水利工程管護信息化平臺

2.2 農業灌溉用水量度量的可行性

科學度量農業灌溉用水量是提高農業用水效率、推進農業節水措施落實的重要手段，而泵站提水是平原河網灌區灌溉作業的主要方式，絕大多數末級渠系終端泵站實行“一站一控”的揚水方式，實現了專用電表、專用變壓器的“以電折水”計量方式[6]。對于特定灌溉泵站的水電轉換系數可以通過依類率定和典型實測來確定，該數值一般為常量，故而用電量計量實際就是農業灌溉用水計量。目前，“一站一控”終端揚水泵站可通過智能電表遠程控制獲取電量，即供電部門對特定泵站灌溉用電多少已實現了遠程數據庫管理。通過共享供電部門的數據庫以及搭建農灌泵站信息化平臺，對灌溉用水即可實現精準計量，為精準補貼、累進加價、節水獎勵、農業用水定額考核等管理制度的推行實施提供了可能。

3 基于信息化管控的農田水利工程管護

3.1 借助信息化上圖入庫推進農業水價改革

目前，對于水利信息化建設水利部門給予了高度重視，規范了水利信息系統業務流程和運行標準，統一界定和要求了水利信息系統開發涉及的數據類型、相關概念等，為上圖入庫農業水價綜合改革成果提供了參考和技術平臺[7]。根據數據及標準規范要求，高標準建成農田灌溉管理“一張圖”與上圖入庫農業水價綜合改革成果息息相關，其具體實現途徑如下：

步驟一：數據收集。對灌區內水利工程基本情況進行系統調研，利用高空間分辨率遙感數據獲取泵站地理位置、控制面積等基本信息。

步驟二：制作水系圖。依據實地調查成果和現有遙感數據、電子水系圖，將灌區內提水泵站、涵閘、相關配套渠系以及一、二、三、四級河道等要素制成基礎電子水系圖。

步驟三：上圖入庫。將水電轉換系數、灌溉泵站和農業水價綜合改革面積等成果上圖入庫，并配套精準補貼、累進加價、節水獎勵、定額考核等運行管理制度，為灌區基本情況的動態掌握提供技術支持。

對農業水價綜合改革成果上圖入庫工作發揮著有效鞏固作用，改革范圍核定時要遵循“應改盡改”的原則，在農業水價綜合改革范圍內納入新增的“應改”面積，實現灌溉用水精細化管理、科學化調度計量，從而實現農業節水管理的實效推進以及灌溉水利用率的提升。

3.2 通過信息化推進制度管控以電折水計量

在灌區實施計量措施實現了用水定額管理和總量控制，有利于真正落實用水明碼標價，對于灌區計量措施實行信息化管控能夠切實提升其精準水平。配套農業用水計量措施是有效促進農業水價綜合改革取得成果的關鍵環節，可以大幅度提高用水計量率。將“陽光收費”與精確計量相結合，既能促進用水戶節水還能使其心里踏實。信息化管控計量措施時，必須考慮灌區管理實際情況科學開發用水管理信息模塊，逐步替代傳統的現場控制閘門、灌區人工測水等作業方式，對重要閘門、蓄水池、泵站、渠道等運行情況實現自動計量、在線監測和決策服務。另外，農業水價綜合改革提水灌區初步落實了依電控制、累進加價、節水獎勵、定額考核等改革措施，促進了以電折水方式的普遍推行。通過信息化管控計量措施，為實效落實農業節水目標和長效落地農業水價綜合改革有關制度提供強有力的支撐。

3.3 通過信息化動態實現終端泵站實際灌溉

目前，主要利用逐級上報和實際測量手段統計核算區域尺度的農業灌溉面積，實際灌溉面積也可利用典型田塊灌溉用水量測算，因難以準確獲取空間上的灌溉信息導致面積多報、更名重復上報、虛報等現象普遍存在。因此，通過管護信息化建設可實現及時準確掌控農業灌溉進度、面積等目標。具體而言，通過協同土壤水、蒸散發、多源遙感降水信息，對灌溉用水量進行相對準確地估算；通過信息化模塊比對每年實際灌溉面積與多年計劃地塊，從而提高數據的準確度和真實性，增強精細化動態管控泵站實際灌溉面積的能力；通過整合工程管護信息源，實現對環境指標變化和農作物生長情況的智能監控，實時獲取環境指標、土壤墑情、農作物等因子質態，實時精準預報降水與需水量，實現灌溉工程管理精細化、科學化，以及水資源高效利用、優化配置和農作物高產優產目標。

3.4 借助信息化考核提升農田水利管護質量

農田水利工程存在覆蓋范圍廣、分布零散和種類繁多等特征，各類輸水、提水、節制、水源等工程具有較強的體系性。隨著農村稅費改革和土地流轉的不斷推進，農田水利的服務范圍及其空間分布等出現了明顯變化，加之“輕管理、重建設”、“各自為政”現象的存在，使得農田水利設施和工程設備的整體質量參差不齊，即由于管理水平低下造成了水資源浪費和農田水利管護模式粗放。針對農田水利工程實際情況，我國制定出臺了一系列管護政策，突出強調了“建管并重”要求，明確了農田水利工程財政補助或政府投資建設的管護責任主體和使用權，明確了獎懲辦法、管護考核內容以及形式，為提高管護資金使用效率嚴格兌現獎補資金。因此，通過統籌灌溉水價調節、灌溉定額控制、用電計量核算、用水計劃編制等管護信息化建設，以動態運行功能和信息化平臺為依托實現考核內容、考核形式、考核機構的精細量化，通過考核結果的程序操作及時彌補管護工作短板。

3.5 農田水利信息化管理實現其他目標融合

農田水利工程管護是實現農村生態建設的國家工程、民生工程和系統工程，也是農業水價綜合改革的重點內容。工程管護工作涉及財政、發改、水利和農業等多個部門，需要用水戶和用水合作組織的配合、支持。農業水價綜合改革受輕實效重形式、工程管護組織與農民用水合作組織聯系不緊密、現有水價辦法可操作性差、水價測算方法不統一以及用水定額結構性標準針對性不強等現實問題的影響，要全面完成各項改革任務仍面臨著嚴峻的形勢。因此，有效解決以上問題的根本途徑是出臺操作性、實踐性更強的量化辦法，細化和明確農田水利管理目標以及有關部門責任，有機聯系不同部門之間的責任目標。以信息化建設為契機加強農田水利工程相關部門的協作，綜合利用技術推廣、節水獎勵、精準補貼和系統工程等措施，有效融合農業水價綜合改革目標與綜合管理目標，確保精細化管理農業用水效率的有效提升，以此實現農業節水的常態化運行以及農業用水方式的根本性轉變。

4 結 語

工程管護信息化建設時鞏固和拓展農業水價綜合改革成果的重要途徑，通過信息化建設有利于促進農田水利建設管理與信息化的深入融合，從而實現用水安全預警預測、相關改革制度實效運行、農業水資源科學配置、農田水利設施實時監控以及用水信息實時采集等管理目標。