浙江德清智能节水灌溉示范园建设与示范探讨

黄 坚，刘冰菁

（1.浙江省德清县水利建设发展有限公司，313200，德清；2．扬州大学，225000，扬州）

我国是农业大国，农业灌溉是用水大户， 根据2020年中国水资源公报， 我国农业用水量占用水总量的62.1%，但用水效率总体不高，节水潜力很大。党中央、国务院历来高度重视节水灌溉工作， 习近平总书记提出的“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，把节水放在首要位置。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》 中提出增强农业综合生产能力，推进大中型灌区节水改造和精细化管理， 建设节水灌溉骨干工程，要求在“十四五”期间新增高效节水灌溉面积0.6 亿亩 （1 亩=1/15 hm2，下同）。探索新时代农业节水灌溉新途径意义重大。

一、建设背景

2016年7月，浙江省德清县委县政府提出建设“浙江省现代水利德清示范区（德清洛舍）”方案，并于2017年5月获得浙江省水利厅复函同意。示范区位于德清洛舍镇， 规划面积10.8 km2，总投资约3.2 亿元，旨在通过水土保持科普园、智能节水灌溉示范园、自动化防洪排涝示范园、信息化水资源管理示范园、生态河湖展示园、水情教育园、管理运行中心“六园一中心”的整体规划，推动德清的乡村振兴，打通“绿水青山就是金山银山”的水利通道，为浙江省乃至全国水利现代化建设提供 “德清样板”。2019年12月，按照《国家标准化管理委员会关于开展农业农村及新型城镇化领域标准化试点示范申报工作的通知》（标委函〔2019〕16 号）要求，德清县水利局以智能节水灌溉示范园为载体，积极开展节水灌溉标准化示范区申报工作。经水利部和国家标准化管理委员会专家组的两轮评审，2020年4月，国家标准化管理委员会印发《关于下达农业农村及新型城镇化领域标准化试点项目的通知》（国标委发〔2019〕16 号），德清县张陆湾节水灌溉项目（智能节水灌溉示范园）被确定为国家节水灌溉标准化示范区，并先后于2020年12月和2021年11月两次以优秀等级通过水利部年度绩效考核。

德清智能节水灌溉示范园（以下简称“示范园”）总占地面积395 亩，总投资2772 万元。依托数字化、自动化、信息化与智能化的精准高效节水灌溉技术及装备，带动水利现代化的全面建设，尤其是高效节水灌溉和农田水利工程方面的建设。

二、示范园建设内容

1.功能分区

示范园以“一个中心、六项技术、五大板块”为设计理念。以智能灌溉与节水控制中心为核心，应用智能泵站、水肥一体、节水灌溉、品质灌溉、中水回用、 科学试验等六项技术，建成稻油区、果蔬区、水产区、温室大棚、生态水池等五大板块。其中， 水稻田93 亩，采用低压管道灌溉方式，根据田间水位及土壤墒情判断作物需水情况实现智能灌溉；果蔬地64 亩，种植观赏性强、附加值高的果蔬，实现水肥一体化及精准节水灌溉； 鱼塘91 亩，养殖特种水产， 采用低压管灌技术和尾水处理技术；温室大棚12 亩，通过沙漠植物、热带植物种植，水生植物培养，微地形景观打造，建成具有多种植物、多种气候、多种栽培技术的示范园区， 并结合不同灌溉方式形成四季共生的展示效果， 起到科普教育及技术推广的示范作用；中水池40 亩，对原有池塘岸坡进行生态整治， 尽量保留原生态，对水质进行生态处理，使其成为灌溉水源地和雨（尾）水的集蓄池，实现灌溉用水的内部循环。

智能灌溉与节水控制中心位于温室大棚内，通过电子沙盘对整个园区进行集中展示，同时，沙盘后的大屏可以对整个园区进行智能化控制管理。以智能灌溉为核心，打造由一体化智能泵站、全园管道供水、田间需水信息自动采集、 用水精准计量、节水终端组成的一套完整农业智能节水灌溉系统， 并兼顾农业植保、农情测报等功能， 实现园区灌溉取水、输水、配水、灌水智能化，农情管理、虫情灾情处理智能化。

2.智能化管控系统

智能化管控系统分为智能灌溉系统、农业植保系统、农情测报系统、园区视频监视系统、 园区水循环系统、控制中心及沙盘演示系统、网络传输系统等7 个子系统，各个系统相对独立又互相关联。其中，农情测报系统及园区视频监视系统为智能灌溉系统及农业植保系统提供决策支持， 网络传输系统贯穿整个园区，为所有子系统提供数据传输网络。

①智能灌溉系统。根据定点区域作物的需水需肥参数，配合生态大数据系统，对目标区域进行基于人工智能的灌溉、施肥参数设定，并且控制一系列机电设备实施上述灌溉、施肥再根据传感器反馈评估效果以自动改进人工智能决策，从而达到按照作物需求灌溉、施肥。

②农业植保系统。根据农情虫情仪表监测的灾害情况及预测信息，结合植保无人机低飞传回的实时图像，管理人员可随时远程了解田间病虫害情况与变化，制定防治措施。平台自动记录每天采集的数据，形成病虫害数据库， 配合植保专家数据库，及时进行无人机喷洒农药的操作或邀请农业专家进行远程诊断。

③农情测报系统。实时采集作物的需水需肥参数、农情虫情参数，为智能灌溉系统及农业植保系统提供决策支持。需水需肥数据包括大棚空气温湿度、大棚光照度、土壤温湿度、土壤养分、虾塘水位、稻田水位、气象参数等； 农情虫情包括虫情图像、孢子数量及图像、 植物生理生态数据（果实变化、茎秆微变化、叶片温度、叶面湿度）等。

④园区视频监视系统。视频监视系统是通过现场的摄像装置，将实时图像准确、快速、清晰地传输到控制中心。值班管理人员根据视频图像反映的现场情况（包括设备运行状况、园区主要道路情况、灌溉出水口情况、园区水域情况等）进行实时分析，对事故分析、责任排查、提高运行管理水平具有非常重要的作用。

⑤园区水循环系统。园区利用温室及塑料大棚顶部进行雨水收集并自流入雨水收集池中，利用生态排水渠与人工湿地将收集的雨水及农业用水进行净化，排入水源地。该系统主要对园区的农业减污及水循环系统节点效果进行监测，并对园区内改造的补水、 排水泵闸站进行远程监控，实现园区水循环使用。

⑥控制中心及沙盘演示系统。在温室内以沙盘方式演示园区所有功能分区及先进技术，包括智能温室演示、水产养殖演示、果蔬种植演示、智能灌溉演示、拼接大屏等。园区的智能化管控系统最终通过电子沙盘后的拼接大屏演示，可以实现对各个系统的集中调度，合理分配水资源，保证机组安全可靠运行， 提高园区各子系统科学管理的水平。

⑦网络传输系统。整个园区内的信息传输依靠通信网络来实现，主要包括园区的信息传输、信息交换和信息存储。园区网络传输系统的搭建根据实际传输数据类型及周边环境情况采用多种形式。

三、成果与效益

示范园围绕节水优先方针，从规划设计、农业种植结构调整、先进成果应用、水价改革、人员培训、运维管理等方面体现“先进、示范、长效”的原则，实现智能灌溉、农业节水、示范科普、科学试验、乡村农旅等功能，产生了较好的社会、生态、经济等效益，具有良好的示范作用，目前已成为浙江省乃至全国农业水利具有典型示范效益的窗口。

1.生态效益

示范园内建有绿化及生态湿地，通过生态排水渠建设对园区循环用水进行生态处理。园区内严格执行有关规定，杜绝禁用药品流入，目前已有产出的91 亩水稻田年农药用量总支出约为5000 元， 与普通水稻每亩年农药用量150～200 元的支出相比，亩农药用量减少40%左右，显著减少了农业面源污染。同时，灌溉节水增加了用于生态环境改善的水量，改善了植被条件，增加了湖泊、水漾的自净能力与环境容量。通过农田与坡地整治，水土流失状况得到缓解，极大改善了农田生态条件和水土环境，真正走上可持续发展的道路。项目区对周边生态环境改善显著。

2.社会效益

标准化示范园实地验证了《灌溉用水定额编制导则》（GB/T 29404—2012） 和 《节水灌溉工程技术标准》（GB/T 50363—2018）两个标准，对其在江南平原地区适用情况进行了检验；研究了农业节水机制，探索并试行了江南多水地区水价制度； 同时，创新实施政府主导（政策引导、投资主体）、企业实施（投资+EPC）、农民入股的园区共建、共管、共享机制，以市场经济引导土地集约高效利用，产生效益后反哺水利， 实现企业有收入、农民有利润。可为今后同类型项目提供参考依据。

3.经济效益

示范园建成后， 实现了省工、省料、增产的经济效益。其中，人均管理面积由原来的45 亩增加到300 亩，平均节约人力费用169 元/百亩。人均管理定额由50 亩提高到300 亩，管理费用由100 元/亩降低到20 元/亩。每亩节水200 m3左右，节约化肥28%，每亩可节约水肥药费用约200 元。2021年11月示范园91 亩水稻亩产量1200 斤，达到了节水又丰产的效果。

4.示范带动

截至2021年10月，示范园共接待国内参观学习团队54 批次， 开展中小学生节水活动3 次，进行节水灌溉标准化培训100 人次。技术成果已推广至浙江省绿色农业德清百粮山农业产业园、江苏省盱眙县现代农业产业园、江苏省东海县现代农业产业园等项目。