双山灌区农业供水计量的应用研究

刘梦婷，丁惠君，刘聚涛，张兰婷

（江西省水利科学院，江西 南昌，330029）

0 引言

我国为农业大国，农业用水量比其他行业用水量高，属用水大户，节水潜力巨大[1，2]。虽然我国持续在推进节水灌溉工作进程，水资源利用率有显著性提高，但灌区用水粗放的现象仍然存在。2016年，国务院提出推进农业水价综合改革，促进农业节水，保障国家粮食安全和水安全，全国范围内实施农业节水的体制机制正在逐步建立。结合全面落实最严格的水资源管理制度，落实灌溉用水总量控制和定额管理，完善农业供水计量体系很有必要。

江西是农业大省、粮食主产区，灌区数量较多，农业灌溉水系复杂，但配套的计量设施安装率较低，水量计量工作难以开展[3]。2020年，江西省依据区域特点，提出有序开展农业供用水计量体系建设，扎实推进农业水价综合改革。本文主要以双山灌区为典型案例，梳理灌区农业供水计量设施的选型与布局情况，为江西灌区计量设施安装工作提供参考。

1 江西灌区农业供用水计量概况

1.1 农业供用水计量设施现状

江西省位于长江中下游南岸，属农业大省，有13座大型灌区，111座重点中型灌区，206座一般中型灌区，大中型灌区为农业灌溉提供重要保障，但农田水利基础设施仍然较薄弱，管理粗放，串灌漫灌现象较普遍，用水浪费严重[4，5]，农田灌溉水有效利用系数仅为0.50左右。江西省的节水关键在农业[6]，为了积极实施国家节水行动，要求通过农业水价综合改革，发挥水价综合杠杆作用，达到农业节水的效果[7]。

健全配套农业供用水计量体系是农业水价综合改革的基础[8，9]。江西省水资源相对充沛，但开展计量体系建设起步晚，2012年之前，采取断面时间法粗略分配用水量成为解决用水矛盾的主要办法。随着国家水资源监控能力建设、大型灌区续建配套与节水改造、重点中型灌区节水配套改造等项目的全面推进，江西省计量设施的建设逐步受到重视。根据国家水资源监控能力要求，应配套计量设施，实现水资源总量控制；据不完全统计，国家水资源监控能力建设安装的灌区计量设施约349处，有统一的信息化管理平台。另外，国家要求在大中型灌区续建配套与节水改造过程中，计量设施应与其他农田水利工程实行同时设计、同时施工和同时验收，按此要求，江西省共增设各种类型的计量设施约800处。至目前，全省范围内已建成千余处灌区农业供水计量设施，主要集中在大中型自流灌区渠首及骨干渠段，自动化计量和非自动化计量各占一半。计量设施的建设和运行为较准确获取江西省农业灌溉用水量起到了很大作用，但由于基础设施建设和资金投入等方面的限制，供用水计量设施未能全面覆盖。2020年，江西省根据农业水价综合改革和国家节水行动要求，提出配套完善农业供水计量设施；初步规划，至2022年底，全省大中型灌区应增加供水计量设施共2 447套，灌区计量设施信息化覆盖率达到80%以上。

1.2 农业供用水计量设施存在的问题

当前，江西省灌区计量设施具体存在以下几个方面的问题：

（1）计量设施基础薄弱。江西省灌区数量较多，水系复杂，导致农业供用水计量设施不配套、不完善等问题突出，目前已安装的计量设施集中于大中型灌区，且大多在主要干、支渠，斗渠及末级渠道量水设施严重不足。另外，末级渠系建设不够规范，纵横交错，计量工作难以开展。

（2）运行维护困难。江西省灌区管理粗放，缺乏完善的管理制度及规范，计量设施运行管理责任落实不到位，基层水利人员身兼数职，计量设施安装后，未按要求定期率定校核，故障率较高，且计量设施管护资金紧缺，无专项资金，后期维护管理是难点。

（3）计量方法不科学。在计量设施的布点和选型过程中，未充分考虑渠道形状、衬砌情况、水体中泥沙、漂浮物等因素的影响，部分灌区计量设施安装位置在水闸出口或弯道位置，部分计量设施的精度会受到水体垃圾的干扰，导致获取的数据误差大，不具备科学性和有效性。

（4）信息化程度低。灌区信息化建设的资金及人力投入不足，虽然大中型灌区干渠大部分都已安装自动化计量设施，但缺乏统一的信息化平台，终端数据采集手段落后，需要技术人员定期去机房查看并记录，采集效率低，数据的利用率有限，距离现代化灌区的建设标准还存在一定差距。

（5）缺乏专业技术人才。灌区未重视技术人才的作用，灌区大多偏离市区，计量人员的工资又较低，难以吸引或留住专业技术人员，导致专业技术人员匮乏，对现有人员的培训力度也不够且不具备设备维修保养的专业技能，整体技术水平有限。

2 双山灌区案例分析

2.1 灌区基本情况

双山灌区位于江西省吉安市吉水县西部，骨干工程为双山水库。双山水库于1960年建成，总库容3 270万m3，有效库容2 030万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电等作用的中型水库。灌区受益范围涵盖吉水县阜田、枫江、盘谷三个乡镇，西起阜田里塘，东至枫江青水陂，南自阜田永胜，北至盘谷岭背。灌区现有小型引水堰（闸）10处、提水泵站3处、干渠1条，主要支渠3条，渠系建筑物144座，灌区设计灌溉面积3 766.67hm2（56 500亩），有效灌溉面积2 600hm2（39 000亩）。

经实地调研发现，双山灌区仅在双山水库主干渠、南支渠、北支渠渠首安装了固定式雷达波流量计，而目鱼形支渠以及重要跨行政村斗渠均未设置量水设施。根据灌区管理范围划分，双山水库管理委员会主要负责干渠、支渠的运行管护等工作，而支渠以下渠道分别由渠道归属的乡镇、行政村管理。由于具有专门的管护机构，干支渠上安装的计量设施运行情况较为良好。双山灌区量水设施现状情况如表1所示。

表1 双山灌区量水设施现状调查统计表

2.2 计量设施安装范围

根据江西省灌区农业供水计量点的特点，主要分为取水计量、分水计量、配水计量三大类。

（1）取水计量安装范围：大中型灌区拟在国家水资源监控能力计划建设的计量设施之外，在灌溉面积大于66.67hm2（1000亩）且流量大于0.1m3/s的单一水源取水处安装取水计量设施；小型灌区拟在灌溉面积大于66.67hm2（1 000亩）的单一水源取水处安装取水计量设施。

（2）分水计量安装范围：大中型灌区拟在灌区或水库管理机构与其他管理机构的渠道交界点处安装分水计量设施；小型灌区不纳入分水计量安装范围。

（3）配水计量安装范围：对于灌溉多个行政村的灌区，拟在每个行政村用水口安装配水计量设施。

结合双山灌区的实际情况，双山水库主干渠已安装1套取水计量设施，南、北支渠已各安装了1套分水计量设施，目鱼形支渠及跨行政村斗渠未安装计量设施。根据计量设施安装范围，目鱼形支渠的水源为盘谷目鱼形水陂，需要安装1套取水计量设施；双山灌区共涉及27个村委（用水协会），需要安装26套配水计量设施。综上考虑，双山灌区所需计量点主要为取水计量和配水计量。

2.3 常用计量设施主要性能比较

目前灌区供水计量模式主要分为自动化计量与非自动化计量两大类；自动化计量是利用超声波技术或雷达技术，通过探头测量流体液位高度，再经过仪器内部的微处理器运算得到流量[10]。非自动化计量大多是基于水位-流量关系曲线计算原理或流速-面积法计算原理，进行人工推算流量[11]，而以电折水是先获取机泵的灌溉用电量，再乘以率定好的水电转换系数，最后推算出用水总量[12]。分别对常用计量设施做优缺点分析，如表2所示。

表2 常用计量设施对比分析表

2.4 计量设施选型

《国家节水行动方案》明确要求到2022年，大中型灌区渠首和干支渠口实现取水计量。《江西省2020年度农业水价综合改革实施方案》提出在大中型灌区渠首、干支渠重要引水口、分水口、供用水断面等处建设完善相关计量设施，实现灌区斗口以上渠道全部供水计量，灌区骨干工程和田间工程分界断面要全部实现计量，为供用水总量控制、定额管理创造条件。

根据实地调研，双山灌区拟安装取水计量设施1处，配水计量设施26处。按照水量总量控制的要求，在取水口安装取水计量设施，为实现全自动计量，并结合今后计量设施的运行维护的经济性、实用性、安全性、方便性，采用标准断面+雷达水位计测流。配水口基于不堵水，不宜被农户拆除或破坏的原则，一般采用非自动化计量方式，对于量水精度要求不高的渠道，优先采用标准断面和水闸水尺等非自动化计量方式，矛盾突出的地方采用自动化计量，因此本次配水口主要采用标准断面+水尺测流。双山灌区计量设施选择情况如表3所示。

表3 双山灌区计量设施表

3 结论与建议

通过实施农业供水计量，可优化灌区水资源配置，有效提高用水效率，减少农业废水排放；同时，农业用水节约的水量，通过水权交易，可置换为工业、城市、生态等非农用水的增量，为当地经济社会的可持续发展提供有力支撑。

通过案例分析，结合江西灌区的实际情况，对灌区计量设施的选择与应用提出以下建议：

（1）由于不同地区经济水平有所差异，应根据实际计量的需要，基于经济实用的原则，配备与当地财力相匹配的计量设施。

（2）考虑到灌区灌溉范围会涉及多个乡镇、多个行政村，为了便于后续准确计量各用水组织用水量，需要在渠道上下游村委之间供用水分界断面设置供水计量设施。

（3）采用逐步覆盖的原则，先少量试运行后大量布设，通过试运行期间的数据收集，验证计量数据的科学性和有效性，观察计量设施与渠道的相容性，为进一步完善健全农业供水计量体系提供依据，促进节约用水，提高农业用水效率。