浅谈GIS信息技术在农村小型水利工程建管中应注意的问题

(河南省陆浑水库管理局，河南 洛阳 471003)

近年来，河南省极端天气频发，一些地方冬春连旱，乃至大旱，直接造成粮食减产、绝收，人畜饮水困难。为了应对旱灾，确保粮食稳产和农业增收，省政府往往在农村水利工程的基础上采取临时应急措施，启动抗旱机制，加大抗旱力度，有针对性地建设一大批抗旱应急灌溉工程抗旱减灾，力保地方经济发展。如何有效整合农村量大面广的水利资源，实现效益最大化，是建设现代化水利的应有之义。

1 农村水利工程管理现状

农村的水利设施一部分是过去由乡、村(组)集体投资建设的；一部分是通过银行贷款、国债基金等农业扶贫开发项目资金筹建的；还有一部分是随着现代经济发展和农村税费改革政策出台，农户个体、农业合作社建设的。长期以来水利工程重建设轻管理的现象普遍存在，在农村水利工程这一块表现得更加突出，失管和管理不到位的情况长期存在。

1.1 农村水利工程基本情况

农村小型水利工程主要包括水窖、沟渠、塘坝、桥梁、涵洞、小水库、机井、排灌站等。工程具有量大面广、规模小、技术含量少，成本低等特点，工程建设质量参差不齐，工程布局不规范，地区差异性较大，工程建成后运行成本和管理难度相对较大。

1.2 工程管理滞后

目前农村水利工程的管理模式尚未建立，受农村水利工程的区域性限制和地方行政的干预，工程管理严重滞后。农民参与管理和民主监督机制不健全，缺乏水事财务公开，缺乏专门的项目维修和管理基金，也很难从农民收入中筹集资金,造成工程设施老化失修,工程效益得不到有效发挥。

1.3 财政投入不足

农村各级财政资源有限，严重制约了对小型水利工程的补贴。新农村建设以来，国家在政策层面给予倾向，在规划布局、工程建设、财政补贴等方面给予大力支持。由于河南省很多农村地区都位于欠发达地区，很难有更多的资金用于小微型水利工程的建设。结果导致“最后一公里”性质的水利建设项目无法如期开工，建设项目难以按计划完成和验收，加大了继续争取工程项目资金的难度。同时，农村水利建设所需资金与政府财政投入存在较大差距，而受益农民又无力承担这一部分费用。

1.4 农村基层水利技术人员综合素质有待提高

基层水利部门管理范围有限，技术层次低，直接面向农村农业，要承担设计、建设、管理和政府监督等多种职责，但他们一般又不具备相应的资质。基层单位工作条件相对落后，水利部门技术人员少，业务素质差，他们很少抽时间进一步学习，技术水平提升速度缓慢，缺乏深层次的技术管理经验，不能适应当前水利工程的规范化、信息化管理要求。

2 系统的设计原则

农村水利工程信息系统是一种特殊的地理信息系统，是地理信息技术在水利工程和水资源管理中的具体应用。它是一个数量庞大、功能繁多、处理复杂、集空间与管理于一体的系统。它的设计应遵循以下原则并兼顾一般与特殊关系。

2.1 科学性原则

系统平台要借鉴国内外地理信息系统前沿开发技术，结合水利部门的专业特点，按照软件工程的思想和方法，保证系统结构的科学性和合理性。

2.2 实用性原则

根据河南省农村水利管理现状，结合陆浑灌区内一些小型农村水利工程实际，确保信息来源的及时、准确、完整，提高工程信息管理和使用质量，满足现阶段河南省农村水利科学化管理的需要，农村小型水利工程多无正规设计，或设计资料不健全，或标准不高。如一些小型渠道工程所用材料、尺寸、形状与原设计意图有较大出入，所有这些需根据变化了的情况及时更正，力保工程信息真实。

2.3 标准化原则

信息的规范化和标准化是一个信息系统成功的基本保证，系统的数据必须是规范、标准和完备的。陆浑灌区信息化建设已历时多年，在渠道水位和过流量数据采集、传输、使用和共享等方面已有一套比较成熟的办法，但在实际工作中还是遇到不少麻烦。一是常见的硬件故障，有自记水位的纸张缺失；电池电量不足；太阳能电池板工作中出故障等。这些问题需要在日常管理中加以解决。再一个突出问题是软件方面的，水利工程具有特殊性，比如退水闸退水流量的测算，闸门的型式很多，按其结构型式通常分为平面闸门、弧形闸门及叠梁闸门等，这三种主要型式的闸门在陆浑渠道上均有采用。由于退水闸设计上的不完善，施工的不规范，特别是各个退水闸之间的差异性，在退水量信息化建设上采用单一的水位和流量，计算模式就存在误区，往往造成信息化测流数据与退水闸实际过流不相符的情况。如陆浑灌区东二干渠暴雨河退水闸，在2019年的一次测流数据对比中，流量误差达到20%以上，而且误差率有随退水流量加大而增加的趋势。农村小型水利工程，例如渠道工程，个体之间也有不小差距，这也是农村小型工程信息化建设需注意的问题。

3 系统功能结构和体系架构

3.1 体统的功能结构

农村水利工程信息查询系统，是一个开放的资源共享和应用集成系统，可以为各级水利部门提供信息共享、快速查询等便捷服务。农村水利工程信息化是水利信息化的重要组成部分。它的建设旨在利用当前流行的地理信息技术，将农村水利工程中的电动马达井、沟渠、桥梁、涵洞、水闸、灌区电子地图等资料信息化,并有效地组织和利用这些数据来满足项目管理的需要,规划日常办公和其他工作，使农村水资源管理更加有序和高效。

3.2 系统的体系架构

整个系统可分为四个层次:基础设施层、数据中心层、应用系统层和信息服务层。中国水利水电科学研究院曾在《今日中国》杂志上介绍的智慧水利的四个阶段依次为：最初的持续研究阶段；2000年以后，为传感器研究阶段；2010—2020年，为田间量测研究阶段；2020年以后，为量测—传感—控制—决策阶段。中国的智慧水利，现在正处在示范应用阶段。陆浑灌区从2009年开始，进行了长达10年续建配套建设，与此同时，信息化建设及时跟进，已取得了一定的成绩，积累了宝贵的经验，但在建后的管理中还存在不少问题。

GIS信息技术系统的4个层次环环相扣，是一整套完整体系。四个层次各有侧重，互为贯通，只有每一个层次每一个环节都建设好、管理好，整个信息系统的功能才能真正有效发挥。

基础设施层是系统构建和运行分析的基础，包括硬件和软件系统、网络、通信、接口系统等，这些是“农村水利工程信息系统”的基础。在陆浑灌区信息系统多年的建管探索中，我们发现基础设施层至关重要。再一个就是数据来源要可靠精准，经过应用系统层，我们才能得到真实有效的信息。

4 农村小型水利工程信息化建管中应注意的问题

农村小型水利工程信息管理系统的建设应以县、乡、镇为单位，信息服务层应设置到乡镇一级，条件许可的情况下可设置到村一级。系统功能应包括系统信息管理、抗旱应急工程信息管理、工程上图、地图、查询和统计等功能，现以陆浑灌区信息化建设为例谈一点具体建设中应注意的问题。

4.1 各种监测设备应集中布设

在陆浑灌区渠道上布设有自记水位计、流量计和雨量计等设施。由于陆浑灌区渠道长377km，再加上沿陆浑水库大坝坝址以上环库20km布设了一部分观测设施，而信息系统的管理中心主要设在陆浑水库管理局机关内，每次设备巡检需要专人专车，完全巡检一遍往往需要一周以上时间，农村条件有限，设施要尽可能优化布置，减少巡检时间，节省有限的人力物力。

4.2 管线保护问题

陆浑灌区沿渠建了不少监控设施，这些设施多布设在沿渠段所附近，并通过网线连接到段所相应的设备上，这些管线过渠入段所，基本上采用的是地理方式，有的挖深达1m以上，管线的保护应引起注意，管线的材质应选优，达到保护网线的目的，因检修需要采用土体开挖的办法，非常麻烦。

4.3 节制闸及退水闸对过流水位的影响

干渠上的节制闸在通水期经常启闭，当节制闸关闭或部分开启时，水位虽高，但过流量很小，也就是水位与流量呈现不和谐关系。当退水闸开启时，渠内水位与过流量的关系，会因退水闸开度不同而发生较大的变化，水位与流量呈现非正比关系。再一个就是节制闸关闭状态，节制闸关闭时，有水位，但没有过流量。

4.4 退水闸过流量的精准计算问题

陆浑灌区大渠上建有退水闸几十座，而且因所处地理位置和工作条件差异，退水闸的型式多种多样，而且在实际工作中，退水闸的工作状态是随机的，闸门开度及闸前水位决定着下泄流量，且退水渠上的水深与流量并非成线性关系。

4.5 洪水入库情况

洪水入库是一个动态过程，从水库口库尾到大坝坝址的洪水有一个逐渐上涨的过程，沿库设置的库水位监测设施所监测的数据不能完全准确反映库水的全部情况，再一点就是洪水在演进过程中向两边扩散的问题，这一过程随洪水的大小及库水位的高底而有差异。

4.6 工程设施的安全问题

渠道及水库上的一些水位监测设施所处位置偏远，如东二干渠节制闸后的水位监测设施由太阳能板供电，电线明设，极易遭到人为和自然破坏。还有东一干渠入口测流桥上的自记水位计不锈钢大门，曾遭到盗窃。因此信息化工程上的设施安全问题应引起足够重视。

5 结 语

本文分析了陆浑灌区信息化建设中存在的问题，并提出了相应的解决办法。农村小型水利工程基础差，受地域影响，工程分散，工程规模小，工程数量多，管理事项烦琐，信息更新不及时，管理相对落后，这是农村信息化建设中应注意的问题。

陆浑灌区信息化建设的成功实践表明，信息化建设是可行的，管理是有效的，可为GIS信息技术在农村小型水利管理中的应用提供有益的帮助和参考作用。