浅析我国农业灌区用水量测技术的现状与发展

王成福　罗浩　景少波（新疆水利科技推广总站新疆乌鲁木齐830000）

浅析我国农业灌区用水量测技术的现状与发展

王成福罗浩景少波
（新疆水利科技推广总站新疆乌鲁木齐830000）

从我国灌区用水量测的内涵出发，分析了农业灌区用水量测技术的现状，针对灌区用水量测设施不配套、技术标准不规范等四个方面存在的问题，提出了加强量测水技术标准化建设、量测水新技术推广应用等相应对策。为提高灌溉管理水平，实现新疆农业灌区用水总量控制和水资源高效可持续利用提供参考。

农业灌区；用水量测技术；问题与对策

《国务院办公厅关于推进农业水价综合改革的意见》（国发办［2016］2）指出农业是用水大户，也是节水潜力所在。长期以来，我国农田水利基础设施薄弱，运行维护经费不足，农业用水管理不到位，不能有效反映水资源稀缺程度和生态环境成本，不仅造成农业用水方式粗放，而且难以保障农田水利工程良性运行。农业用水总量控制一方面在于实施有效的农业节水技术，另一方面离不开灌区量测水技术的实施。面对我国农业灌溉水资源短缺日益严峻的现实，灌区用水总量控制及相关监控手段的实施所面临的问题将显得更为突出。

1　农业灌区用水量量测的内涵

《国务院办公厅关于推进农业水价综合改革的意见》（国发办［2016］2号）提出要完善供水计量设施，加快供水计量体系建设。农业灌区用水量测技术是推进节水农业的重要手段，高效节水农业是现代化农业发展的必然趋势；灌区用水量测技术和设施是合理配置水资源的基础，在有限水资源条件下实施科学水量调配和精准灌溉；高效节水可以避免大水漫灌，有效减少渗漏，合理控制地下水，减轻土壤次生盐碱化，减轻农业面源污染和环境负荷，灌区用水量测技术的实施为改善水环境提供基础数据；灌区用水量测技术是计收水费的依据，按照“市场在资源配置中起决定性作用”的指导思想，通过经济手段和市场机制促进节约用水，实行定额供水、超量加价等制度管理，充分发挥水资源的有偿使用政策，真正实现水资源的节约保护和优化配置。

2　农业灌区用水量测技术现状

我国自20世纪50年代开始了灌区用水量测技术的研究与应用，随着人们知识水平的提高、计算机与信息技术的快速发展，灌区用水量测技术的工作日益得到重视，通过不断引进、研发和借鉴，涌现出了一大批灌区量测水新技术与设备，经过60多年的发展，目前我国灌区用水量测技术在形式、适用性、精度等方面有了显著提高，用水量测设备达数几十种，常见的典型农业灌区用水量测设施和设备主要有以下几种。

2.1水工建筑物量水

水工建筑物量水基本原理是利用水工泄水建筑物，通过水力因素，经率定分析或利用经验公式确定流量系数或效率系数［1］，通过设立水尺根据上下游水位差计算出流量。主要通过测量启闭式水闸、跌水口、拱涵、渡槽等过水建筑物闸前闸后水位实现量水和配水。

2.2特设量水设备量水

常用的特设量水仪器设备有矩形量水堰、三角形量水堰、梯形堰、巴歇尔量水槽、无喉道量水槽、各种量水槛等［2］。特设量水设备具有单一水头流量关系的量水的特设建筑物和设备，其水流条件主要受到建筑物尺寸和上下游水流特性的影响。

2.3流速仪测流法量水

通过量测标准渠道断面的水位计断面特征点的流速，推求过水断面面积及过水平均速度，再以此计算渠道过水流量及累计水量。该方法需经过专业培训才可以掌握，一般用于河道过水量测量。

2.4水位～流量关系用水量测

对水位进行监测，通过水力学公式或水位～流量关系曲线计算流量［3］。选择一段断面比较稳定均直、没有回流影响的顺直渠段，在渠段内设立一水位尺，绘制水位～流量关系曲线，查得相应的流量。该方法简便易掌握，当前大多数灌区均采用此方法。随着电子信息技术的快速发展，涌现出了一大批水位电子监测仪器，传统的人工定时观测也逐渐被电子实时监测仪器取代。

2.4.1超声波水位计

超声波液位计的工作原理是由换能器发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号，超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比，根据声速与时间差即可推算出水位。

2.4.2电子水尺等感应式流量计

近年随灌区用水量测技术发展，研发出磁致液位传感器，由磁致伸缩液位传感器、显示仪表等组成，利用磁致伸缩效应来测量液位（位移）高度的变化，绝高可靠性及抗干扰性，无须定期维修或重新标定，安装简单。诸如此类还有电阻式、雷达式等类型流量计。

3　农业灌区用水量测技术存在的问题

我国从“九五”开始相继启动了“节水农业技术研究与示范”、“农业高效用水科技产业示范工程”等重大科研项目，在节水农业技术上取得了一定的成绩，对发展中国节水农业起到了重要的作用［4］，但在农业灌溉用水水量量测方面研究较少，发展相对滞后，且区域差异很大，水资源紧缺地区量测水技术较水资源充沛地区更为先进，表现在量测仪器设备、人员素质、管理水平等方面，但与国内先进地区相比，差距很大，突出表现在以下几方面。

3.1灌区用水量测设施建设不配套

灌区基础设施多在20世纪60年～70年代建成使用，因当时技术条件、规划设计等因素致渠系标准不高，相应的量测设施不配套［2］，用水量测技术多通过经验公式来推算流量，量值传递相对困难；渠道规格不统一，量测数据误差较大。

3.2灌区量测水技术标准或规范不统一

灌区建设初期，用水量测技术相应配套的基础设施种类繁多，缺乏对其技术条件、优缺点和适用范围等的归纳、总结和研究。目前国内量测水机构对标准、规范没有统一的要求，缺乏对量测水设施计量的认证，导致灌区用水量测技术标准或规范不统一。

3.3灌区水资源管理落后

长期以来，灌区管理部门和用水户主观上对水资源的重要性认识不够，使得“总量控制、定额管理”等一系列灌区水资源管理措施未能有效落实，甚至部分地区未征收水资源费，体现不出水的商品价值，同时阻碍了水资源有偿使用制度的建立。另一方面，农业灌区用水量测仪器设备及其相关设施存在防盗、防冻等自然以及人为破坏等因素，加之缺乏有效的管理手段和方式，不能得到及时维护，同时灌区信息化建设在硬件设备不完善，网络存在专网与公网的问题，宽带与成本的问题，功率与耗电的问题等。

3.4灌区管理人员专业素质良莠不齐

我国灌区建设早期，管理人员专业素质相对不高，随灌区现代化管理方式的不断发展，新设备、新技术的应用，灌区专业技术人员和复合型人才短缺问题逐步凸显，灌区管理部门需要对新设备、新技术的掌握需要专业技术人员，还必须较高的职业道德素质和专业水平，确保数据的准确、可靠。

4　农业灌区用水量测技术问题对策与发展趋势

4.1新型用水量测技术的应用推广

灌区用水量测设施作为专业计量工具与现代化计量要求不配套，急需改进农业用水量测设施，提高用水量测技术，对用水量测设备设施定期进行维护，保证计量精度，延长使用寿命；同时应根据当地实际的技术和经济条件，结合作物生长规律，研发出新型简易、便捷、准确的用水量测技术和设施，如感应式流量计、压力式流量计，此类流量计要求体积小、重量轻、操作简单、携带方便，可靠性及抗干扰性强，无须定期维修或重新标定，经试点应用与检测认证后，科学有序推广应用，提高效率和减少管理成本。

4.2标准制定与设备认证

针对灌区量测设备种类繁多且没统一的规范标准，应尽快制定和完善适应现阶段应用管理和技术发展水平的用水量测技术标准和检测规程，统一用水量测设施的技术标准，开展用水量测设备的计量认证工作。

4.3管理标准化建设

《中华人民共和国水法》规定取水应当安装计量设施，灌区管理部门应当依法办理取水许可手续，加强农业用水量测设施的建设、管理与维护；灌区管理部门应重视专业技术人员的培养，建立灌区专业技术人才信息库，加强技术人员的学习和交流培训，提高灌区用水量测技术人员的素质，掌握新设备、新技术的应用，熟悉信息网络技术和软件，了解用水量测技术的发展方向，以保证高质量完成量水设施的计量工作，确保收集的数据的准确、可靠。

4.4全渠道控制系统的应用

全渠道控制系统可以实现渠道自动化控制和全面信息化管理，做到农业精确计量［5］。通过测控一体化槽闸、精确的流量测量、闸门控制、无线电通讯网络、智能控制软件系统，精确控制渠道内每个出水口；通过软件系统控制实现自动化，精确测量和控制水流量，通过持续调整实现系统最佳运作状态，为提高灌区用水率、作物的质量和产量，促进农业生产力提高提供科学依据。全渠道控制系统为灌溉现代化信息化管理提供了一种先进可行的解决方案。

4.5开展灌区量水信息化、自动化建设

随着灌区体制改革的普遍推行和农业现代化水平的提高，自动化量测和调控已成为用水量测发展的趋势。计算机网络技术的发展和“3S”技术的应用，使数据传输更加便捷，可靠性提高，为灌区的信息化、自动化提供了条件［6］。利用超短波无线通信和计算机组成灌区量水设施自动化管理系统，对灌区水位、流量、水量进行自动精确计量，对灌区农业用水进行科学调度和优化配水，从而提高灌区现代化管理水平。

5　结语

最严格水资源管理、灌区用水量测技术是实施高效节水的基础和关键环节，更是落实“三条红线”控制指标的主要手段，实现水资源高效可持续利用，推动农业和农村经济可持续发展，保障国家水安全和粮食安全，使水资源真正发挥出命脉的作用、真正体现出命脉的价值。陕西水利

［1］楚恩国.水工建筑物测流原理及其应用［J］.中国水运，2007，7（9）：117-118.

［2］俞双恩，左晓霞，赵伟.我国灌区量水现状及发展趋势［J］.节水灌溉，2004，（4）：35-37.

［3］王成福，景少波，吴旭.新疆灌区明渠量测水现状与对策初探［J］.《水利水电技术》，2011，12：81-83.

［4］高雪梅.中国农业节水灌溉现状、发展趋势及存在问题［J］.《天津农业科学》，2012，18 （I）：54-56.

（责任编辑：畅妮）

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