農業灌溉用水計量存在的主要問題及對策

姚亞蘭

（甘肅省武威市水利信息中心，甘肅 武威 733000）

我國水資源總量少，水資源缺乏問題十分嚴重，在此情況下，地方政府出臺了符合當地實際的水資源管理政策，推行水權水價制度改革。我國農業用水占總用水量的3/5，在水資源短缺的情況下，實施農業灌溉用水計量至關重要。傳統的灌溉用水計量模式曾發揮了重要作用，但計量方法簡單，計量誤差大，存在一定的弊端[1]。隨著科技水平的不斷進步，互聯網技術越來越多地應用于水利工程行業，在農業灌溉方面采用互聯網技術，可精準控制灌溉水量，實現現代化、科學化、智能化管理。

1 我國農業灌溉用水現狀

我國歷來比較重視農業農村問題，近年來中央財政大力支持地方政府相繼實施了一批又一批高標準農田建設項目、大中型灌區續建配套與現代化改造工程、灌溉工程提升改造項目、農業水價綜合改革項目等，全國農業用水效率明顯提高。近年來，我國耕地實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%；農田灌溉水有效利用系數逐年提高，由2011 年的0.510提高到2020 年的0.565，提高10.8%。但農業灌溉仍是我國用水量最大的領域，也是節水潛力最大的領域。

據2020 年度《中國水資源公報》顯示，2020 年全國用水總量5 812.9 億m3，其中：生活用水863.1億 m3，占用水總量的 14.9%；工業用水 1 030.4 億m3，占用水總量的17.7%；農業用水3 612.4 億m3，占用水總量的62.1%；人工生態環境補水307.0 億m3，占用水總量的5.3%。我國耕地實際灌溉畝均用水量356 m3，其中北京市耕地實際灌溉畝均用水量最低，為119 m3；廣西省耕地實際灌溉畝均用水量最高，高達764 m3；廣東省耕地實際灌溉畝均用水量次之，高達730 m3。我國農田灌溉水有效利用系數0.565，其中：北京市農田灌溉水有效利用系數最高，高達0.750；西藏自治區農田灌溉水有效利用系數最低，為0.451；四川省農田灌溉水有效利用系數次之，為0.484。由此可見，不同地區之間農業灌溉用水效率差異很大，尤其是一些欠發達地區，農田水利基礎設施比較薄弱，管理粗放，配套計量設施安裝率較低，灌溉用水計量工作難以開展。加之農村居民節水意識較差，水資源浪費比較嚴重，用水效率較低，農業灌溉節水潛力巨大。為了更好地實施節水行動，必須把推進農業水價綜合改革作為重要抓手，優化調整種植業結構，大力發展高效節水農業、旱作農業、設施農業，推廣高效農業節水技術，建設高標準農田，補齊農田水利信息化基礎設施短板，健全配套農業灌溉水量精準計量設施，加強信息化技術在農田水利工程中的應用，實現農田灌溉現代化、科學化、智能化管理。

2 農業灌溉用水計量模式及存在問題

我國灌區數量較多，農業灌溉用水既有地表水，也有地下水，灌溉方式復雜多樣，比如：大水漫灌、溝灌、噴灌、滴灌等。大水漫灌和溝灌是傳統的灌溉方式，水資源浪費較為嚴重，常用的灌溉用水計量方式為間接估算模式和水工建筑物模式。隨著科學技術的不斷發展，噴灌、滴灌等節水灌溉技術逐漸被推廣應用。國家要求在大中型灌區續建配套與節水改造過程中，計量設施應與其他農田水利工程實行同時設計、同時施工和同時驗收[2]。農業灌溉計量設施的建設和運行為準確計算農業灌溉用水量提供了技術支撐，但由于投資資金的限制和運行維護難度大，農業灌溉計量設施未能全面覆蓋。

目前我國農業灌溉采用的計量模式主要有間接估算模式、水工建筑物模式、特設量水堰槽模式及量水儀表模式4 種[3]，在不同地區、不同情況下，各用水計量模式均發揮了不同優勢，但也存在一定的不足和缺陷。

2.1 間接估算模式

我國農業灌溉用水計量初始階段就采用間接估算模式，比如用水定額推算、以電折水系數估算、以油折電估算等，此方法操作簡單，費用較低，無量水設施或量水設施不完善的灌區基本上都采用該方式。由于間接估算模式算法簡單，人為因素影響大，因此容易出現較大誤差，在應用過程中常出現估算不準確情況，計量進度較低。

2.2 水工建筑物模式

水工建筑物是指通過修筑不同功能、類型的設施控制和調節水流，從而滿足不同類型或不同分布區域農業對水資源的需求，其計量原理是運用水位法。常見的水工建筑物設施有渡槽、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使用，此方法可直接計算用水量，不用額外建設計量設備，但其運行計量過程較為復雜，需要根據不同地區農業灌溉實際情況，對每個建筑物設施進行核定分析，工作量大。

2.3 特設量水堰槽模式

特設量水堰槽模式的計量原理也是水位法，其模式與水工建筑物模式類似，是一種被優化的計量模式，與水工建筑物模式相比，工作量相對較小，計量精度更高。但該模式建筑費用較高，對水資源浪費較大，不利于節水灌溉。

2.4 量水儀表模式

該模式是當前我國農業灌溉用水主要計量模式中精度最高、最便捷的模式，科學、易操作，可以連接互聯網實現信息化和自動化管理，計量信息也可以通過電子存儲設備存儲。但是到目前為止，依然難以廣泛推廣，主要原因是設備費用及維修管護費用太高，在廣大農村地區難以普及實施，同時，由于量水儀表是精密電子設備，對灌溉水質以及氣候環境等都有較高要求，因此在一些水質較差、氣候變化多端的地區也難以應用。但是從長遠來看，隨著科學技術的不斷進步，自動化計量設備越來越完善，適應性也越強，能夠自動監測骨干渠道和田間末級渠系的流量參數并存儲數據，及時傳輸上報。

3 當前農業灌溉用水計量不精確的原因

3.1 計量設施缺乏

我國灌區數量較多，灌溉方式復雜多樣。通過實施高標準農田建設項目、大中型灌區續建配套與現代化改造工程、灌溉工程提升改造項目、農業水價綜合改革項目等，部分大中型灌區和示范灌區逐漸完善和配套了農業灌溉計量設施，但是大多數中小型灌區還未配套灌溉計量設施，部分灌區干渠和支渠只采用簡單的水工建筑物設施模式計量，或者只在渠首、干渠計量，支渠、斗渠、農渠等末級渠系沒有任何計量設備。

3.2 管理方式粗放

由于農田水利基礎設施不健全，缺乏計量設備，同時缺乏完善的管理制度和措施，管理責任落實不到位，灌區用水量統計不準，資料、信息等管理方式原始，完全依靠人工實施，工作效率低下。由于缺乏資金，無法定期對計量設施進行校對核驗，出現故障后無法及時進行維修保養，因此后期運行管理比較困難。

3.3 技術落后

農田水利信息化技術應用少，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已安裝自動化計量設施，但缺乏統一的信息化管理平臺，導致終端數據采集不規范，信息資源不能整合共享，實用性較低。還有相當一部分灌區安裝非自動化計量設施，還需進行人工推算，精度較低。

3.4 計量收費管理不科學

由于灌溉設備等硬件設施不足，加之計量方式落后，大多收費未按照實際用水量計取，只按照灌溉面積粗略計算或者按照消耗的電量進行平攤結算。部分灌區由于沒有專業技術人員進行指導，計量設施安裝位置和方法不當，測量結果誤差大。群眾節水意識淡薄，經常出現大水漫灌、過量灌水現象，導致水資源浪費十分嚴重，形成了惡性循環。

4 解決對策

4.1 加大資金投入，補齊水利信息化基礎設施建設短板

要做到農業灌溉用水精準計量，提高工作效率，最大限度實現節水，應加大財政投入力度，加快實施灌區提升改造工程，推廣高效節水灌溉技術，普及灌溉用水計量設施，加大信息化技術在農田灌溉中的應用，補齊農田水利信息化基礎設施建設短板。對于已建成的灌區工程，要加快更新改造用水計量設施，融入更多水利信息化設備，尤其是在改造灌區大型水利工程時，要盡可能多地應用水利信息化技術，爭取做到管理高效、計量準確、用水節約[4]。此外，對于新規劃或新建設的灌區項目，在方案規劃或建設過程中，要充分將水利信息化技術應用其中。

4.2 落實責任主體，健全完善灌溉用水管理制度體系

為了確保農業灌溉用水計量系統能夠長期穩定運行，灌區管理部門必須要完善農業灌溉用水計量制度體系，確定灌溉用水定額，健全相應的管理制度、用水計量標準等，建立健全能夠合理反映農業灌溉成本的農業水價改革機制。明確管護責任，落實責任主體，須有專人負責維護管理工作，絕對不能“重建設、輕管理”。為確保計量設施準確、穩定、良好的長期運行，須設置專項資金用于計量設施定期校對核驗、檢修維護。制定考核獎勵機制，對于用水效率高、計量設施維護運行好、計量設施覆蓋率高、水價改革落實好、節水管理突出的灌區和個人，進行表彰獎勵。以此推動農業灌溉深度節水、極限節水。

4.3 開展相關業務培訓，提高工作人員綜合技能

水利信息化主要依靠計算機信息技術，運用水利信息化技術計量農業灌溉用水，必須有相應的專業技術人員，所以需要配備專業技術人員，并對其他工作人員開展相關業務技能培訓，同時加強考核，提高業務素質和技術水平。灌區管理部門應將工作人員業務培訓作為一項長期性的工作持續開展，及時掌握水利信息新技術、新方法，最大限度提高農業灌溉用水計量效精準度。

4.4 推廣計量新技術與新工藝，大力推進灌區信息化建設

灌區管理的發展趨勢是自動化、科學化、智能化，以人工為主的傳統計量模式將逐步被淘汰。新時期隨著物聯網、5G 通信、人工智能和大數據等新一代信息技術的快速發展，智慧水務建設進一步推進，信息化技術在水利工程中的應用也愈加廣泛，數據傳輸和儲存更加快速便捷，自動化控制和計量成為灌區用水計量及管理的主流方向。“十四五”時期要加大大中型灌區提升改造項目的實施力度，加快高標準農田建設，推廣高效節水技術，配套完善智能化計量設施，大力推進灌區信息化建設。

5 結語

農業灌溉是促進農業增產的主要途徑，我國水資源總量少，在灌溉過程中，摒棄粗放的灌溉方式，加快推廣高效節水灌溉技術，實現灌溉用水精準計量至關重要。因此，各灌區應以推進農業水價綜合改革為主要抓手，補齊農田水利信息化設施短板，加強農田灌溉信息化管理，合理運用計量方法，科學選擇計量設施，加強水利信息化技術在農業灌溉用水精準計量中的應用，促使農業灌溉用水計量科學化、規范化，從而實現農田灌溉管理現代化、科學化和智能化。