農(nóng)田水利灌溉問題及節(jié)水措施信息化策略探究

摘要：將信息化技術(shù)與農(nóng)田水利工程相結(jié)合，已經(jīng)成為現(xiàn)代水利管理的必要手段，可以在一定程度上提高工作效率，減少水資源的不必要浪費(fèi)，并實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉目標(biāo)，進(jìn)而為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。眾所周知，中國與發(fā)達(dá)國家相比，在農(nóng)田水利信息化建設(shè)方面起步較晚，但發(fā)展速度較快，當(dāng)前已經(jīng)取得了舉世矚目的成果。所以，該文將對農(nóng)田水利灌溉的重要性展開分析，探索水利信息化在農(nóng)田水利灌溉中的作用，并根據(jù)當(dāng)前農(nóng)田水利灌溉存在的問題，提出幾點(diǎn)行之有效的節(jié)水措施信息化策略，以期為相關(guān)人員進(jìn)一步研究提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利灌溉；節(jié)水措施；信息化策略信息化是科技更新?lián)Q代的產(chǎn)物，本身具有先進(jìn)性、高效性等優(yōu)勢，能夠為人們生活和社會生產(chǎn)提供諸多便利。當(dāng)前，信息化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其中也包括農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，尤其在農(nóng)田水利灌溉中得到了迅速發(fā)展，為農(nóng)業(yè)水利管理、地區(qū)水情調(diào)節(jié)、灌溉數(shù)據(jù)監(jiān)控等工作順利開展提供了技術(shù)保障，不僅實(shí)現(xiàn)了作物增收增產(chǎn)目標(biāo)，還減少了水資源過度浪費(fèi)和消耗。近年來，在農(nóng)田水利信息化建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大的同時，中國智慧農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展步伐也不斷加快。但不可否認(rèn)的是，與發(fā)達(dá)國家相比，中國農(nóng)田水利信息化建設(shè)依然處于落后局面，需要農(nóng)業(yè)部門深入剖析農(nóng)田水利灌溉存在的各種問題，并采取信息化節(jié)水措施加以改進(jìn)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1農(nóng)田水利灌溉信息化建設(shè)的重要性近年來，在當(dāng)?shù)卣笇?dǎo)下，承德市建立了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項目，并積極引入云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”發(fā)展模式，在一定程度上提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)水平。近年來，水資源短缺已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素，世界各國均在積極探索行之有效的節(jié)水措施，信息化節(jié)水灌溉已經(jīng)成為衡量各國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。結(jié)合大量實(shí)踐來看，采用科學(xué)合理的信息化節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅能夠滿足農(nóng)業(yè)灌溉要求，還能夠最大程度減少水資源浪費(fèi)。另外，信息化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)無需人為干預(yù)，系統(tǒng)能夠根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況自動感知什么時候灌溉，同時控制灌溉時間和灌溉量。以河北承德近十年高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)項目為例進(jìn)行分析，通過建設(shè)管灌為主，微噴、噴灌、膜下滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)為輔的農(nóng)田區(qū)，可以為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。圖1為農(nóng)業(yè)微噴技術(shù)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，信息化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)和傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)相比，雖然投入成本不相上下，但前者節(jié)水率能夠達(dá)到16%～30%。在中國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水在總用水量中的占比高達(dá)80%左右，由于灌溉效率較低，所以水資源利用率僅在45%左右，而反觀發(fā)達(dá)國家，水資源利用率已經(jīng)超過70%，這也在一定程度上突出了農(nóng)田水利灌溉信息化建設(shè)的重要性?，F(xiàn)階段，在河北承德大力發(fā)展高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉技術(shù)的背景下，當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利灌溉信息化建設(shè)已經(jīng)取得了顯著成就，在4.8868萬畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利灌溉信息化建設(shè)項目中，包括微灌0.178萬畝、管灌4.07088萬畝，新建40座小型蓄排水工程和41.7千米農(nóng)電線路，切實(shí)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌水目標(biāo)。如表1所示。2水利信息化在農(nóng)田水利灌溉中的作用2.1

提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息和技術(shù)支持河北承德在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉中，主要采用大水漫灌方式，灌溉管理模式也較為粗放，導(dǎo)致水資源過度消耗和浪費(fèi)，并且灌溉不當(dāng)還會為作物健康生長帶來危害。承德市是河北省面積最大的城市，這也導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在差異性問題，即便種植同一作物，在不同區(qū)域所需的灌溉量也不盡相同。如果農(nóng)戶在灌溉管理中缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，將會出現(xiàn)水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。而應(yīng)用水利信息化技術(shù)能夠切實(shí)彌補(bǔ)以上弊端，可以為農(nóng)戶提供精準(zhǔn)的灌溉數(shù)據(jù)，在滿足作物生長需求的同時，有效減少水資源浪費(fèi)，切實(shí)提高農(nóng)田水利灌溉效率。2.2

提高灌溉效率，減少水資源浪費(fèi)在農(nóng)田水利灌溉中使用水利信息化技術(shù)，可以將傳統(tǒng)大水漫灌轉(zhuǎn)變?yōu)閲姽?、滴灌等?jié)水灌溉模式，保證地區(qū)水資源合理分配、有效利用，同時提高灌溉效率。另外，將水利信息化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)田水利灌溉中，還能夠幫助工作人員明確灌溉區(qū)域，使工作人員可以根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況制定科學(xué)合理的灌溉制度，進(jìn)而提高灌溉質(zhì)量和工作效率，充分發(fā)揮農(nóng)田水利工程社會效益，同時最大程度減少水資源浪費(fèi)。2.3

降低灌溉成本通過應(yīng)用水利信息化技術(shù)，工作人員可以基于信息化平臺創(chuàng)建灌區(qū)節(jié)水灌溉系統(tǒng)，并通過該系統(tǒng)對其他子系統(tǒng)進(jìn)行管控，以此來完成數(shù)據(jù)收集、加工、分析等工作，如此既能夠提高工作效率，也能夠合理配置資源，進(jìn)而降低農(nóng)田水利灌溉成本。

3農(nóng)田水利灌溉問題3.1

管理制度不健全新時期，雖然河北承德基層政府加大力度推行節(jié)水灌溉技術(shù)，但在灌溉管理方面依然沿用傳統(tǒng)計劃經(jīng)濟(jì)時代的管理模式，沒有充分做到與時俱進(jìn)，導(dǎo)致水費(fèi)收納、安全管理、防汛度洪等方面的管理效率不高，很多問題無法從根源得到解決。而其中存在的最主要問題，在于農(nóng)田水利灌溉缺乏健全完善的管理制度[3]。在完成水利灌溉工程建設(shè)工作后，管理部門沒有充分發(fā)揮自身主導(dǎo)作用，導(dǎo)致市場主體權(quán)利未得到全面落實(shí)，在農(nóng)田灌溉中依然沿用傳統(tǒng)灌溉方案，無法為市場經(jīng)濟(jì)和水利經(jīng)濟(jì)結(jié)合提供保障。3.2

管理體制不完善承德市近年來不斷加大投入力度，建立了諸多農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程，但不可否認(rèn)的是，由于很多農(nóng)戶缺乏節(jié)水灌溉意識，加上前期投入以及后期維護(hù)管理成本相對較高，短時間內(nèi)很難獲得收益，所以在實(shí)際落實(shí)中，很多人對節(jié)水灌溉工程持觀望態(tài)度。加上現(xiàn)階段，節(jié)水灌溉信息化技術(shù)和設(shè)備綜合水平參差不齊，并且在節(jié)水技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用中缺乏科學(xué)合理的制度進(jìn)行規(guī)范，所以很難形成切實(shí)可行的信息化節(jié)水灌溉體制，導(dǎo)致管理工作開展無據(jù)可依、無章可循，無法實(shí)現(xiàn)灌區(qū)統(tǒng)一管理目標(biāo)。3.3

缺乏現(xiàn)代化管理手段缺乏現(xiàn)代化管理手段主要體現(xiàn)在兩個方面，第一是灌溉技術(shù)和灌溉方式落后。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，很多農(nóng)業(yè)部門將作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收作為工作重點(diǎn)，并沒有認(rèn)識到農(nóng)田水利灌溉的重要性，在選擇灌溉方式、設(shè)置灌溉設(shè)施、推廣灌溉技術(shù)等管理方面流于形式。并且在農(nóng)田灌溉中，仍然沿用傳統(tǒng)大水漫灌模式，不僅增加人力成本，還會降低灌溉效率，并且嚴(yán)重浪費(fèi)水資源。承德市是一個缺乏淡水資源的地區(qū)，如果不及時轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)灌溉管理模式，會導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐Y源大規(guī)模浪費(fèi)，無法充分發(fā)揮其灌溉效能，這對于地區(qū)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展而言十分不利。第二，農(nóng)田水利設(shè)施不完善。河北承德在農(nóng)田水利工程建設(shè)中，受資金不足等因素影響，部分地區(qū)水利灌溉設(shè)施不完善，很多工程存在設(shè)施老舊、帶病運(yùn)行等情況，無法充分發(fā)揮工程蓄水灌溉作用，導(dǎo)致各種灌溉問題時有發(fā)生，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展步伐。

4農(nóng)田水利灌溉信息化節(jié)水措施4.1

建設(shè)節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)將水利信息化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)田水利灌溉工程中，需要建立節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)。具體可以從以下方面入手：第一，在節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)建設(shè)過程中，節(jié)水灌溉是最重要的內(nèi)容，需要收集灌區(qū)數(shù)據(jù)信息，在科學(xué)整理的基礎(chǔ)上構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)對渠系水利用、田間水利用以及渠道水利用等系數(shù)進(jìn)行深入分析，全面提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性，為節(jié)水灌溉工程建設(shè)工作提供數(shù)據(jù)支撐。第二，為了提高閘門、泵站等關(guān)鍵部位的管理水平，需要建立完善的管控系統(tǒng)。具體來說，在系統(tǒng)建設(shè)中，針對關(guān)鍵部位應(yīng)合理配置值班看守人員，主要任務(wù)是監(jiān)測和管理遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，切實(shí)提高節(jié)水灌溉工程管理水平。第三，結(jié)合農(nóng)田灌溉地區(qū)具體情況，根據(jù)渠系水利用、田間水利用以及渠道水利用等系數(shù)，建立節(jié)水灌溉水量調(diào)度管理系統(tǒng)，通過準(zhǔn)確計算灌區(qū)配水量，對調(diào)度作業(yè)進(jìn)行模擬操作，確保各項操作銜接得當(dāng)。第四，進(jìn)一步完善節(jié)水灌溉工程數(shù)據(jù)庫，深入研究和分析灌區(qū)數(shù)據(jù)信息，全面提高數(shù)據(jù)庫利用率，增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息整合能力，確保最終得到的數(shù)據(jù)信息完整、真實(shí)、準(zhǔn)確。4.2

節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)功能分析在農(nóng)田水利灌溉中，想要實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉目標(biāo)，需要在信息化系統(tǒng)建設(shè)中添加自動化用水監(jiān)管功能和數(shù)據(jù)量化功能，并使用該功能對工程中的雨情、水情進(jìn)行自動化分析，為水資源合理分配、有效利用奠定基礎(chǔ)。具體來說，節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)的功能應(yīng)包括以下方面：第一，動態(tài)管理灌溉區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田畝數(shù)以及種植作物數(shù)據(jù)變化情況；第二，結(jié)合信息化系統(tǒng)采集的灌區(qū)數(shù)據(jù)信息，對管理制度進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，為管理工作開展奠定良好基礎(chǔ)；第三，通過累計數(shù)據(jù)，對灌區(qū)接水灌溉工程配水方案進(jìn)行優(yōu)化和完善，包括干區(qū)配水、支渠配水、斗渠配水等，為灌區(qū)用水量準(zhǔn)確計算、科學(xué)統(tǒng)計、分類管理提供保障；第四，利用斗口水量檢測技術(shù)統(tǒng)計和分析用戶灌溉用水量，并根據(jù)實(shí)際用水量進(jìn)行計費(fèi)，促進(jìn)灌區(qū)水價向階梯化趨勢不斷改革，在滿足節(jié)約用水需求的同時，盡可能減輕農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；第五，積極學(xué)習(xí)現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術(shù)，對灌區(qū)節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢進(jìn)行提前預(yù)測，并總結(jié)灌溉管理經(jīng)驗；第六，建立節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)的主要目的是提高灌區(qū)自動化灌溉水平，使灌溉工程管理工作逐漸向節(jié)約化、生態(tài)化、高效化趨勢發(fā)展。4.3

建立網(wǎng)絡(luò)信息安全保障體系首先，要建立網(wǎng)絡(luò)安全防御體系。在農(nóng)田水利灌溉信息化系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)采用先進(jìn)信息技術(shù)從系統(tǒng)物理層、網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)層等層面構(gòu)建安全保障體系，采用多樣化安全保障措施，如入侵檢測、國產(chǎn)密碼、邏輯隔離等，明確系統(tǒng)中的各個保護(hù)對象，并加大互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中新網(wǎng)等方面的安全防護(hù)力度，以此來構(gòu)建完善、健全的安全防御體系，保證信息化節(jié)水灌溉系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，及時將潛在隱患扼殺在搖籃中，促進(jìn)地區(qū)農(nóng)田水利灌溉向智慧化、安全化趨勢不斷發(fā)展。其次，提高安全管控能力。主要可以從兩個方面入手：第一是做好節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)安全認(rèn)證管理工作，構(gòu)建完善的安全服務(wù)體系，對身份進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證，進(jìn)一步完善以令牌認(rèn)證、生物認(rèn)證等認(rèn)證因子為核心的認(rèn)證體系，使桌面端和移動端可以加深融，進(jìn)而提高系統(tǒng)安全認(rèn)證能力；第二是加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)集中管控能力，通過構(gòu)建專業(yè)的安全運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)，對安全服務(wù)體系和安全防御體系進(jìn)行一體化管理，使傳統(tǒng)被動防御逐漸向主動防御趨勢發(fā)展，以此來提高安全管理水平，保證網(wǎng)絡(luò)安全事件能夠第一時間得到處置，并提高對突發(fā)事件的響應(yīng)速度，真正滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全運(yùn)行要求。

5結(jié)語綜上所述，在時代快速發(fā)展背景下，越來越多的人認(rèn)識到節(jié)約用水的重要性，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)作為用水大戶，也要積極探索節(jié)約用水發(fā)展路徑。這就需要在農(nóng)