农田水利工程管护的信息化建设探析

于景岩

(盘山县水利建筑工程处，辽宁 盘锦 124100)

农业水价综合改革作为农业节水工作的重要驱动，通过明确工程管护责任与权益保证了水利工程的长效运行以及灌溉节水[1]。然而，农田水利工程管护依然受到管护效率低、管护成本高等问题的困扰。2021年，中央1号文件明确提出要充分利用人工智能、物联网、云计算等新型技术发展现代农业，有机结合农业生产经营促进农田水利设施管护信息化建设。工程管护信息化建设是水位(流量)、灌溉进度、农田水利等信息共享的需求，也是水权交易、总量控制、水费收缴、灌区用水计量等自动化管控和实时分析以及实现“灌区一张图”的关键，能够有效提升工程管护效能，实现农田水利的全过程管理、监控和跟踪管护[2-3]。文章系统分析与探讨了农业水价综合改革实践中存在的问题，将农田水利工程管护信息化应用与农业水价综合改革需求相结合，提出信息化建设的一些思路。

1 基于农业水价综合改革的工程管护

农业水价综合改革的持续推进使得水权、水价动态调节机制和形成机制明晰化，供用水精准计量措施到位和农田灌排设施得以系统完善，工程管护责任及主体全面落实。农田水利工程管护考核机制和相关办法的制定出台，为水利管理经费和建设资金的科学合理安排以及有效考核、检查、奖惩农田水利管护情况提供了重要支撑。通过提留部分资金，将水利工程水费用于末级渠系节水工程“以奖代补”建设、节水奖励等，充分调动用水户节水积极性。虽然，农业水价综合改革明确了工程的使用权、管理权归农民用水户协会，但由于资金投入缺口大、管护机制不完善等，末级渠系依然存在“轻管理、重建设”的问题，无法全面落实工程管护工作；随着农村空心化现象的普遍以及从事农业生产人数的不断减少，工程管理与服务、农业灌溉难以有效实施，农田水利管护效果整体较差[4]。

2 农田水利工程管护的信息化应用

2.1 多源数据协同作业的可行性

随着遥感影像分辨率的逐渐提高，遥感数据源的价值及其丰富程度明显提升，为农田水利工程管护信息化高质量建设提供了可靠的数据支撑。

基于人工巡测和地基(平台)探头、无人机、卫星遥感等监测手段所构建的农田水利工程管护“天-地-空”一体化监控体系，可以实时、全方位感知并获取农田水利运行和异常情况信息，以行业标准为依据建设标准化时空数据库，充分应用多种监测手段获取农田水利工程信息，为系统决策、智能分析和运行工况对比等提供数据支持，从而实现农田水利应急预案制定、风险评估、变化原因追溯、灌溉效果与用水分析、灌溉需水变化趋势分析以及农作物长势分析等功能模块的系统衔接[5]。协同遥感监测体系能够有效综合灌溉取用水量、作物种植结构、减水、遥感蒸散发等信息，提高精准监测灌溉用水率的能力，更好地满足不同区域、不同层面对水资源管理的需求。对于协同遥感监测平台Web Services服务架构通过人机界面访问接口，实现了农田水利工程供需水预警信息的实时推送及其变化原因的智能分析，时空变化趋势和分布状态的实时展示，人机交互功能以及应急预案查询等可视化展示，切实提升工程管护效率。充分利用物联网、数据聚合分析、协同观测等技术切实提升工程管护信息化水平，“天-地-空”一体化管护平台架构如图1所示。

图1 农田水利工程管护信息化平台

2.2 农业灌溉用水量度量的可行性

科学度量农业灌溉用水量是提高农业用水效率、推进农业节水措施落实的重要手段，而泵站提水是平原河网灌区灌溉作业的主要方式，绝大多数末级渠系终端泵站实行“一站一控”的扬水方式，实现了专用电表、专用变压器的“以电折水”计量方式[6]。对于特定灌溉泵站的水电转换系数可以通过依类率定和典型实测来确定，该数值一般为常量，故而用电量计量实际就是农业灌溉用水计量。目前，“一站一控”终端扬水泵站可通过智能电表远程控制获取电量，即供电部门对特定泵站灌溉用电多少已实现了远程数据库管理。通过共享供电部门的数据库以及搭建农灌泵站信息化平台，对灌溉用水即可实现精准计量，为精准补贴、累进加价、节水奖励、农业用水定额考核等管理制度的推行实施提供了可能。

3 基于信息化管控的农田水利工程管护

3.1 借助信息化上图入库推进农业水价改革

目前，对于水利信息化建设水利部门给予了高度重视，规范了水利信息系统业务流程和运行标准，统一界定和要求了水利信息系统开发涉及的数据类型、相关概念等，为上图入库农业水价综合改革成果提供了参考和技术平台[7]。根据数据及标准规范要求，高标准建成农田灌溉管理“一张图”与上图入库农业水价综合改革成果息息相关，其具体实现途径如下：

步骤一：数据收集。对灌区内水利工程基本情况进行系统调研，利用高空间分辨率遥感数据获取泵站地理位置、控制面积等基本信息。

步骤二：制作水系图。依据实地调查成果和现有遥感数据、电子水系图，将灌区内提水泵站、涵闸、相关配套渠系以及一、二、三、四级河道等要素制成基础电子水系图。

步骤三：上图入库。将水电转换系数、灌溉泵站和农业水价综合改革面积等成果上图入库，并配套精准补贴、累进加价、节水奖励、定额考核等运行管理制度，为灌区基本情况的动态掌握提供技术支持。

对农业水价综合改革成果上图入库工作发挥着有效巩固作用，改革范围核定时要遵循“应改尽改”的原则，在农业水价综合改革范围内纳入新增的“应改”面积，实现灌溉用水精细化管理、科学化调度计量，从而实现农业节水管理的实效推进以及灌溉水利用率的提升。

3.2 通过信息化推进制度管控以电折水计量

在灌区实施计量措施实现了用水定额管理和总量控制，有利于真正落实用水明码标价，对于灌区计量措施实行信息化管控能够切实提升其精准水平。配套农业用水计量措施是有效促进农业水价综合改革取得成果的关键环节，可以大幅度提高用水计量率。将“阳光收费”与精确计量相结合，既能促进用水户节水还能使其心里踏实。信息化管控计量措施时，必须考虑灌区管理实际情况科学开发用水管理信息模块，逐步替代传统的现场控制闸门、灌区人工测水等作业方式，对重要闸门、蓄水池、泵站、渠道等运行情况实现自动计量、在线监测和决策服务。另外，农业水价综合改革提水灌区初步落实了依电控制、累进加价、节水奖励、定额考核等改革措施，促进了以电折水方式的普遍推行。通过信息化管控计量措施，为实效落实农业节水目标和长效落地农业水价综合改革有关制度提供强有力的支撑。

3.3 通过信息化动态实现终端泵站实际灌溉

目前，主要利用逐级上报和实际测量手段统计核算区域尺度的农业灌溉面积，实际灌溉面积也可利用典型田块灌溉用水量测算，因难以准确获取空间上的灌溉信息导致面积多报、更名重复上报、虚报等现象普遍存在。因此，通过管护信息化建设可实现及时准确掌控农业灌溉进度、面积等目标。具体而言，通过协同土壤水、蒸散发、多源遥感降水信息，对灌溉用水量进行相对准确地估算；通过信息化模块比对每年实际灌溉面积与多年计划地块，从而提高数据的准确度和真实性，增强精细化动态管控泵站实际灌溉面积的能力；通过整合工程管护信息源，实现对环境指标变化和农作物生长情况的智能监控，实时获取环境指标、土壤墒情、农作物等因子质态，实时精准预报降水与需水量，实现灌溉工程管理精细化、科学化，以及水资源高效利用、优化配置和农作物高产优产目标。

3.4 借助信息化考核提升农田水利管护质量

农田水利工程存在覆盖范围广、分布零散和种类繁多等特征，各类输水、提水、节制、水源等工程具有较强的体系性。随着农村税费改革和土地流转的不断推进，农田水利的服务范围及其空间分布等出现了明显变化，加之“轻管理、重建设”、“各自为政”现象的存在，使得农田水利设施和工程设备的整体质量参差不齐，即由于管理水平低下造成了水资源浪费和农田水利管护模式粗放。针对农田水利工程实际情况，我国制定出台了一系列管护政策，突出强调了“建管并重”要求，明确了农田水利工程财政补助或政府投资建设的管护责任主体和使用权，明确了奖惩办法、管护考核内容以及形式，为提高管护资金使用效率严格兑现奖补资金。因此，通过统筹灌溉水价调节、灌溉定额控制、用电计量核算、用水计划编制等管护信息化建设，以动态运行功能和信息化平台为依托实现考核内容、考核形式、考核机构的精细量化，通过考核结果的程序操作及时弥补管护工作短板。

3.5 农田水利信息化管理实现其他目标融合

农田水利工程管护是实现农村生态建设的国家工程、民生工程和系统工程，也是农业水价综合改革的重点内容。工程管护工作涉及财政、发改、水利和农业等多个部门，需要用水户和用水合作组织的配合、支持。农业水价综合改革受轻实效重形式、工程管护组织与农民用水合作组织联系不紧密、现有水价办法可操作性差、水价测算方法不统一以及用水定额结构性标准针对性不强等现实问题的影响，要全面完成各项改革任务仍面临着严峻的形势。因此，有效解决以上问题的根本途径是出台操作性、实践性更强的量化办法，细化和明确农田水利管理目标以及有关部门责任，有机联系不同部门之间的责任目标。以信息化建设为契机加强农田水利工程相关部门的协作，综合利用技术推广、节水奖励、精准补贴和系统工程等措施，有效融合农业水价综合改革目标与综合管理目标，确保精细化管理农业用水效率的有效提升，以此实现农业节水的常态化运行以及农业用水方式的根本性转变。

4 结 语

工程管护信息化建设时巩固和拓展农业水价综合改革成果的重要途径，通过信息化建设有利于促进农田水利建设管理与信息化的深入融合，从而实现用水安全预警预测、相关改革制度实效运行、农业水资源科学配置、农田水利设施实时监控以及用水信息实时采集等管理目标。