我国大中型灌区用水效率监控体系研究

江培福 ，晏清洪 ，任贺靖

（1．中国水利水电科学研究院水利研究所，100044，北京；2.国家节水灌溉工程技术研究中心，100044，北京；3．中国农业大学水利与土木工程学院，100083，北京）

我国严峻的水资源形势，迫切要求加强水资源管理，实行最严格水资源管理制度，特别是强化计划用水管理和节水监督管理，开展重点用水单位用水效率监控管理工作。而实行最严格水资源管理制度，目前关键是要解决水资源管理基础薄弱的问题。取用水户还未实现实时监控，难以考核用水总量和用水效率。为此，水利部、财政部联合印发了《国家水资源监控能力建设项目实施方案（2012—2014年）》（水资源〔2012〕411 号），提出利用3年左右时间，开展国家水资源监控能力建设项目，初步形成与实行最严格水资源管理制度近期目标相适应的国家水资源监控能力，为支撑水资源管理定量考核工作奠定基础。2012年，水利部印发了《节水型社会建设“十二五”规划》，明确提出建设“百千千”重点用水单位监控工程，包括3 000个大中型灌区、3 000个高用水工业企业、3000个生活服务业用水单位。

农业是我国第一用水大户。《第一次全国水利普查公报》显示，2011年全国总用水量6 213.2亿m3，其中农业用水4 168.2亿m3，占总用水量的66.9%。在农业用水中，灌区的用水量一直较大。截至2011年年底，我国共有设计灌溉面积30万亩（15亩=1 hm2，下同）及以上的灌区456处，灌溉面积2.80亿亩；设计灌溉面积1万（含）～30万亩的灌区7316处，灌溉面积2.23亿亩；50（含）～1万亩的灌区205.82万处，灌溉面积3.42亿亩。灌区的设计灌溉面积总计达到了8.45亿亩，占我国总灌溉面积的84.3%，以及耕地灌溉面积的91.6%。尤其是设计灌溉面积大于1万亩的灌区总面积分别占总灌溉面积的50.2%和耕地灌溉面积的54.6%。因此，如何有效开展大中型灌区用水监控工作，从而促进大中型灌区用水效率提高，是目前水资源管理工作的重要研究内容。

本研究在分析我国大中型灌区用水效率监控现状基础上，探讨了大中型灌区用水效率监控建立的必要性，并建立了我国大中型灌区用水效率监控体系，以期为国家水资源监控能力建设项目和“百千千”重点用水单位监控工程建设提供技术支撑，从而达到实现 “用水效率控制红线”的目标，对缓解当前我国水资源危机和保障经济社会可持续发展具有重要的意义。

一、大中型灌区用水监控现状分析

大中型灌区是我国粮食生产的骨干基地，在保证农业灌溉、支持经济社会发展和维护生态平衡等方面发挥着重要作用，但同时也是农业用水大户。农业用水管理是我国实施最严格水资源管理制度的重要内容，大中型灌区用水监控作为一项基础性工作，是开展农业用水管理工作的重要内容，可为农业用水的最严格水资源管理提供基础数据和技术支持。因此，大中型灌区用水监控工作受到了广泛关注。国外已广泛开展渠系自动化与用水管理技术的研究，一批适用于渠道和管道输配水的自动化集成化量水仪表相继问世，借助现代信息管理技术，对灌区用水管理系统进行改善利用自动化和遥测技术控制渠系运行，构建集信息采集—处理—决策—信息反馈—监控为一体的灌区用水信息调度系统，实现了水资源的合理配置和灌溉系统的优化调度。国内也十分重视灌区用水调配模型和软件的研究，建立了多种以灌溉为主的用水管理调度模型，开发出相应的灌溉预报与用水调配软件及决策支持系统，并结合国情对量水技术与产品进行了研发，使灌溉用水管理朝着信息化高效化的方向发展。但目前还缺乏简便实用、通用性强的灌区用水管理优化模型与软件以及量水设备，有待将灌区用水管理、优化调度决策、动态配水模型与量测手段及数据通信方法进行集成，形成成套的相关技术产品系统。

目前，水行政主管部门对大中型灌区水位、流量等要素已普遍进行监测，形成了一定规模的监测网，收集积累了大量资料，在水资源管理和合理开发利用灌区水资源等方面发挥着重要作用。而且，我国对灌区信息化相关技术的研究越来越重视，在技术人员和财力上都增大了力度。在硬件研究方面，重点开展水位、流量等传感器的研制。在软件研究方面，重点研究灌区用水管理信息化应用软件和用水管理数据库。一些大中型灌区通过节水改造，完善了用水计量设施，在用水监控工作方面取得了较好的工作成效，但是总体上我国大中型灌区用水监控仍存在一些问题。

1.灌区用水监控基础设施建设薄弱，监测手段落后

目前，我国在农业方面普遍缺少灌溉计量设施，尤其缺少灌区末级渠道计量设施。有关调查资料显示，大型灌区平均0.37万hm2有一个水位、流量观测点，单位测点控制渠道长度94km。靠如此稀少的观测设施，根本无法对用水户的用水量进行实时监控。近年，虽然在灌区修建了一些用水计量设施，但由于缺乏对用水计量设施的统筹规划和资金投入严重不足等原因，灌区用水计量设施数量极其有限，布局不够合理，而且部分设施年久老化失修，已无法正常运行。大部分灌区监测手段相对落后，主要依靠“读表、抄数、上报”的方式实行用水管理，存在着计量结果精度低、信息传输不及时、时效性差等不足，影响了灌区监测资料质量。大部分灌区用水计量设施后期维护不受重视，缺乏资金投入后劲不足，导致用水计量设施的使用年限降低，或在受到损坏时不能得到及时有效维护，从而影响灌区的用水监控工作。

用水计量是实现灌区用水效率有效监控的基础，用水计量设施不完善、计量不准，对灌区用水效率进行有效监控就缺少了最基本支撑。因此，需进一步加强灌区用水监控基础设施建设，完善用水计量设施，改进用水监测手段。

2.灌区信息化水平较低，灌区管理人员信息化认识和技术水平亟须提高

对于灌区来说，用水信息是灌区优化配水的基础，灌区传统的用水计量方法对用水信息采集的时效性和精确性都较差，无法做到及时计量、准确计量、合理配水，不能满足“计划用水、定额供水、按方收费、超量加价”的要求，各级主管部门难以及时准确地全面了解灌区用水状况。部分灌区也尝试进行信息化方面的建设，但由于灌区管理人员信息化技术水平差，使得建成的信息系统使用难、管理维护更难，无法充分发挥已建系统的作用，不能保障新老系统共同运行，不仅没有减轻反而加重了灌区工作人员的负担。时间久了，已建系统逐渐老化、落后，系统因无法进行更新改造逐渐被淘汰，灌区管理又恢复到原来的状况。

灌区人员工作分工调整比较常见，造成基层管理人员调整后对业务不够熟练。而且现有专业人员由于缺乏必要的培训，导致知识更新慢、专业素质低，难以适应现代水利发展的需要，使得监控管理基础数据采集容易出现问题，不能保障数据采集准确、规范。

3.灌区监控指标不明确，用水效率评价指标体系不统一

灌区用水效率的影响因素较多，导致监控指标不明确。部分灌区主要统计的是灌区取水量，对排水量进行不定期监测，而灌区监控管理工作主要是监测具体用水量，如何把取水量、用水量和排水量统计结合起来还有待完善。

目前，关于灌区用水效率评价没有统一的评价指标体系，用水效率的评价方法不统一，导致评价结果不一致，不能全面评价灌区的用水效率状况和对不同灌区的用水效率状况进行比较，从而对大中型灌区用水效率的监控工作指导产生了较大影响。

4.灌区用水监控管理制度不健全，用水监控缺乏制度保障

目前，大多数灌区对用水计量数据统计、用水监控责任和用水效率考核管理等方面没有形成健全的管理制度，导致灌区用水监控管理存在混乱和无序，从而影响了灌区用水监测资料质量，影响灌区水资源决策判断、优化配置和合理利用。健全大中型灌区用水监控管理制度，可加强灌区用水计量管理和规范用水费用收取标准，从而为建立和规范灌区用水秩序提供保障。

二、监控体系建立的必要性

大中型灌区目前存在的用水管理水平落后、用水计量设施不完善、计量不准、灌溉水利用效率较低等问题，严重制约了灌区灌溉农业的可持续发展，因此，迫切需要建立健全大中型灌区用水效率监控体系。

为缓解我国所面临的水危机，我国正在全面实行最严格水资源管理制度，加强水资源监控设施建设是其基础工作。通过实时掌握来水、取水、用水和排水动态，保证第一手信息的准确性、科学性和精细化，为最严格水资源管理制度考核提供手段和依据。然而，目前我国大中型灌区的用水管理基础设施薄弱，监控手段缺乏，管理调度方式落后，直接影响水资源管理“三条红线”的划定和实施，难以适应最严格水资源管理制度的工作要求，无法保障到2020年基本建成水资源合理配置和高效利用体系任务目标的实现。因此，必须加强大中型灌区用水效率监控体系建设，对其用水状况进行监控，对用水效率进行有效和及时评价，落实总量控制、定额管理以及水权分配，从而实现“用水效率控制红线”的目标。

三、用水效率监控体系框架

大中型灌区用水效率监控体系是考核大中型灌区用水总量控制和用水效率的重要信息来源。监控体系应该以自动采集传输为基础，通过对信息采集传输基础设施设备的改造和建设，配置先进的适合各灌区用水特点的新仪器、新设备，提高信息采集、传输、处理的自动化水平，提高信息采集的精度和传输的时效性，形成较为完善的信息采集体系，为大中型灌区的取用水管理和监控工作提供及时准确的信息服务。

大中型灌区用水效率监控体系由大中型灌区、水行政主管部门，以及大中型灌区与水行政主管部门的信息传输信道构成。水行政主管部门及时监控重点用水单位的取、用、排水情况和用水效率变化情况，掌握和了解其用水水平，引导灌区建立合理用水管理制度和节水工作责任制度，制定并组织实施用水计划，运用科学管理方法高效利用水资源。大中型灌区用水效率监控体系框架见图1。

四、监控体系建设内容

大中型灌区用水效率监控体系的建设内容主要包括三部分：一是用水信息监测体系，二是用水效率评价体系，三是评价信息反馈机制。通过大中型灌区用水效率监控体系的建设完善，可为更全面、及时掌握重点用水单位的用水效率状况，落实最严格水资源管理制度，实施“三条红线”管理与考核，监督重点用水单位提高用水效率等方面提供信息保障。具体建设内容主要包括：

1.用水信息监测体系

（1）计量监测

大中型灌区建立用水计量监测管理制度，完善取、用、排水全过程的计量设施，按照《用水单位水计量器具配备和管理通则》（GB 24789—2009）等相关标准配备合格的用水计量器具、仪表。根据国家和省级水资源监控项目建设进程，推进大中型灌区在线远程监控系统建设，加快安装远传水表监控设施，逐步实现动态监控。

（2）数据管理

大中型灌区建立用水统计制度，用水统计原始记录、统计台账连续完整规范，按时、准确报送各种用水报表，及时向水行政主管部门报送上一年度的取用排水台账、废污水处理情况、水费缴纳情况、用水效率变化情况等信息。水行政主管部门制定大中型灌区档案管理办法，规范档案材料的收集整理、归档、使用、统计及管理，系统地反映大中型灌区的用水历史过程。水行政主管部门应对监测数据的真实性和准确性进行核查确认，及时报送和发布大中型灌区监控数据信息，将监测数据作为增减用水计划、评选节水型单位、考核区域用水效率指标的重要参考依据。

2.用水效率评价体系

（1）评价指标

在灌区用水效率评价已有研究的基础上，根据科学性和可比性相结合、系统性与层次性相结合、动态性与静态性相结合、定性化与定量化相结合的指标选取原则，以及对大中型灌区的用水特点和用水效率影响因素的分析，选取了亩均灌水量、渠系水利用率、田间水利用系数、灌溉水利用系数和节水灌溉面积率等5个指标，构建大中型灌区用水效率的评价指标体系（见表1）。

（2）评价方法

国内外提出的综合评价方法有几十种之多，应用于用水效率评价领域的也有十几种，有层次分析法、模糊评价法等主观赋权评价法，也有根据指标之间的相关关系或各项指标的变异系数来确定权重系数的客观赋权评价法，如灰色关联度法、主成分分析法等。通过综合比较，本文推荐采用层次分析法作为大中型灌区用水效率的评价方法，该方法具有评价结果可靠度比较高、误差小、评价指标不易太多等特点，满足大中型灌区用水效率评价的要求，而且该方法在《节水型社会评价指标体系和评价方法》（GB/T 28284—2012） 中也得到了较好的应用。

3.评价信息反馈机制

（1）奖惩机制

为促进大中型灌区提高用水效率的积极性，水行政主管部门应建立用水效率评价奖惩机制。根据大中型灌区的用水计量监测数据，利用层次分析法和建立的大中型灌区的用水效率评价指标体系，对大中型灌区进行用水效率评价，得到评价结果。评价结果分为优秀、良好、合格、不合格等4个等级。根据对大中型灌区的用水效率评价结果，对评价结果优秀、良好和合格的大中型灌区给予相应的奖励；对评价结果不合格的大中型灌区，要求其及时提出整改措施，并给予罚款、警告或通告批评。

表1 大中型灌区用水效率评价指标体系

（2）调控措施

评价结果不合格的大中型灌区根据水行政主管部门反馈的用水效率评价信息，结合自身用水特点和存在的不足，提出相适宜的调控措施，主要包括管理措施和技术措施，以达到提高用水效率的目标。

五、结论与建议

①我国大中型灌区用水监控存在用水计量设施薄弱、监测手段落后、管理制度不健全等问题，建议进一步完善灌区用水计量设施，提高灌区用水监控信息化水平，建立健全灌区用水监控管理制度。

②建立大中型灌区用水效率监控体系非常必要，对提高大中型灌区用水效率、实现“用水效率控制红线”的目标和保障灌区灌溉农业可持续发展具有重要意义。

③构建了大中型灌区用水效率监控体系，包括用水信息监测体系、用水效率评价体系和评价信息反馈机制。

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