灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的作用及應(yīng)用

摘要：當前，中國已經(jīng)全面進入信息化時代，信息技術(shù)廣泛滲透到社會發(fā)展的方方面面，其中也包括水利工程建設(shè)和運營。尤其在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中呈現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在提高灌區(qū)灌溉效率，降低運營成本，減少水資源不必要消耗和浪費等方面，真正實現(xiàn)了多方共贏目標。可以看出，將水利信息化技術(shù)與灌區(qū)節(jié)水灌溉工程相融合，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的主要趨勢。該文對水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中發(fā)揮的作用展開分析，提出幾點行之有效的應(yīng)用策略，旨在為二者進一步加深融合、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標貢獻一己之力。關(guān)鍵詞：灌區(qū)；節(jié)水灌溉工程；水利信息化技術(shù)水利工程是利國利民的基礎(chǔ)工程，在控制水流、調(diào)節(jié)水量、防洪減災(zāi)等方面發(fā)揮重要作用。近年來，中國各級政府不斷加大水利工程建設(shè)投入力度，促進工程建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，其中灌區(qū)節(jié)水灌溉工程作為支撐農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的主要工程，其重要性也日益突出。而想要保證節(jié)水灌溉工程穩(wěn)定運行，在提高工程保灌能力的同時，盡可能減少滲漏損失，就要積極引入水利信息化技術(shù)，通過泵站遠程監(jiān)控、量水設(shè)施、測控閘門等方式，對灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的運行狀況進行實時監(jiān)測，確保工程安全運行，進而實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置目標。所以，本文對水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的作用和應(yīng)用展開研究，無論對工程穩(wěn)定運行，還是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，都有十分顯著的現(xiàn)實意義。

1灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的作用分析1.1

提供準確可靠的數(shù)據(jù)信息和技術(shù)保障灌區(qū)節(jié)水灌溉工程是水利工程中的重要組成部分，近年來建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，并呈現(xiàn)出了點多、線長、面廣的特點。眾所周知，中國不同地區(qū)的氣候環(huán)境和地理條件存在較大差異，這也導(dǎo)致各地區(qū)的灌區(qū)節(jié)水灌溉工程呈現(xiàn)出了不同特點。如：南方地區(qū)年均降雨量較大，雨季灌區(qū)容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，北方暴雨則具有鮮明的區(qū)域性和突發(fā)性特征。為了保證灌區(qū)節(jié)水灌溉工程穩(wěn)定運行，必須做好工程日常維護管理工作。但由于工程所處區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，水利設(shè)施設(shè)備多樣，所以采用傳統(tǒng)人工管理方式難免會面臨諸多困難，無法保證維護管理質(zhì)量。而引入水利信息化技術(shù)，對設(shè)施設(shè)備運行狀況進行自動監(jiān)測并儲存監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠使管理人員在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上了解灌區(qū)節(jié)水灌溉工程運行狀況，便于第一時間識別潛在問題和隱患，并針對性采取措施解決。例如：暴雨來臨前，信息化監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過采集天氣、雨量等數(shù)據(jù)信息，為管理人員提供準確無誤的預(yù)警信號，便于管理人員及時采取措施做好灌區(qū)防汛工作?；蛘邔鄥^(qū)流量進行實時監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)分析判斷是否存在水資源過度消耗問題。如圖1，為速度面積法灌區(qū)流量監(jiān)測技術(shù)。1.2

提高灌區(qū)灌溉效率，減少水資源消耗現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，已經(jīng)從傳統(tǒng)大水漫灌方式轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)水灌溉方式，這也為節(jié)水灌溉工程信息化建設(shè)提供了更多發(fā)展機遇。結(jié)合傳統(tǒng)灌區(qū)節(jié)水灌溉工程運行情況來看，大多采用人工開閥方式開展灌溉工作，由于勞動強度較大，所以很難適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。而引入水利信息化技術(shù)，能夠切實轉(zhuǎn)變?nèi)斯げ僮鞔嬖诘牟蛔悖嬲龑崿F(xiàn)智能化灌溉這一目標，并且這種灌溉方式不僅為農(nóng)作物生長營造了良好環(huán)境，還有效減少了水資源的不必要消耗和浪費，切實滿足了節(jié)約用水需求，使灌區(qū)灌溉工作更加高效、精準。水利信息化技術(shù)是科技發(fā)展演變的產(chǎn)物，具有多樣化、靈活性特點，通過構(gòu)建信息化系統(tǒng)，能夠自動收集灌區(qū)數(shù)據(jù)信息并處理，進而生成最合理的灌溉方案，有利于為水資源靈活調(diào)度、合理分配奠定良好基礎(chǔ)，使灌區(qū)灌溉更加均勻，這也從根源上規(guī)避了灌區(qū)過度灌溉或灌溉不足等問題，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。1.3

提高灌區(qū)管理水平，轉(zhuǎn)變工作理念在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中使用水利信息化技術(shù)，能夠?qū)芾砟Ｊ胶凸ぷ骼砟钸M行不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，可以有效提高灌區(qū)管理效率和質(zhì)量。主要可以體現(xiàn)在以下方面：第一，利用水利信息化技術(shù)，能夠豐富灌區(qū)管理系統(tǒng)功能，包括實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等?？梢栽跐M足灌區(qū)灌溉需求的同時，減少灌溉過程各種矛盾和糾紛的產(chǎn)生，能夠保證用戶消費透明、收益準確，切實維護了用戶利益。第二，灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)能夠全面掌控水資源分配、調(diào)度等細節(jié)性工作的實施狀況，便于及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，保證水資源合理分配、有效利用。第三，灌區(qū)信息化灌溉系統(tǒng)能夠根據(jù)作物類型、土壤條件、光照數(shù)量等情況對灌溉量進行優(yōu)化，同時能夠自動檢測雨后土壤濕度。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查分析情況來看，灌區(qū)傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)和信息化灌溉系統(tǒng)相比，在成本投入相同的情況下，后者節(jié)水率能夠達到16%～30%范圍內(nèi)。眾所周知，中國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)業(yè)灌溉量在總用水量中占據(jù)80%左右的比重。但由于傳統(tǒng)灌溉模式效率較低，所以水資源利用率只能達到45%，而反觀發(fā)達國家，水資源利用率能夠達到70%～80%左右，所以利用水利信息化技術(shù)開展灌區(qū)管理工作，在解決灌區(qū)水資源緊缺問題方面發(fā)揮重要作用。如表1，為各國農(nóng)業(yè)灌溉實際情況。1.4

降低灌區(qū)運行成本將水利信息化技術(shù)應(yīng)用到灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中，能夠形成自動化監(jiān)控系統(tǒng)，可以將監(jiān)控過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一儲存，并及時傳遞給水利管理部門，便于管理人員針對性采取措施管控，進而降低灌區(qū)運行成本。2灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中常見的水利信息化技術(shù)2.1

水情監(jiān)測技術(shù)水情監(jiān)測技術(shù)是灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中較為常用的技術(shù)，其融合了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、通信等多種先進技術(shù)的優(yōu)勢和功能，能夠?qū)鄥^(qū)范圍內(nèi)的水情進行實時監(jiān)測，便于管理人員及時、準確的了解灌區(qū)水量、水位等變化情況，并根據(jù)灌溉規(guī)律，對供水量和供水時間進行科學(xué)調(diào)整，如此既能夠滿足灌溉需求，也能夠有效節(jié)約水資源。同時，水情檢測技術(shù)還能夠?qū)崟r監(jiān)測灌區(qū)上游河道，一旦出現(xiàn)洪水超標或惡劣氣候條件，將會及時發(fā)出報警信號，提醒相關(guān)部門著手準備防汛、度汛工作。2.2

視頻監(jiān)控技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中使用視頻監(jiān)控技術(shù)，就是通過專業(yè)設(shè)備采集灌區(qū)圖像數(shù)據(jù)，在保證數(shù)據(jù)完整性基礎(chǔ)上及時傳輸給管理部門，為管理人員開展管理工作提供可參考的圖像信息，管理者基于圖像信息可以掌握灌區(qū)節(jié)水灌溉工程運行狀況，并通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠程下達指令，如此既能夠保證灌區(qū)問題及時處理，也能夠減少管理人員的工作強度。2.3

氣象監(jiān)測技術(shù)灌區(qū)節(jié)水灌溉工程運行會直接受到地區(qū)氣候條件的影響，而使用氣象監(jiān)測技術(shù)，可以為管理人員提供準確科學(xué)的氣象信息。通過建設(shè)氣象站或雨量站，能夠?qū)鄥^(qū)范圍內(nèi)的氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象信息進行準確預(yù)測，進而為管理者決策提供可靠依據(jù)，可以將自然災(zāi)害發(fā)生率降到最低。3灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的具體應(yīng)用3.1

構(gòu)建完善的水利信息化系統(tǒng)想要充分發(fā)揮水利信息技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的作用，就要建立完善的信息化系統(tǒng)，主要從以下方面分析：3.2

建立基礎(chǔ)設(shè)施水利信息化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開完善基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，所以在系統(tǒng)構(gòu)建中，必須要加大投入力度，引入各種先進基礎(chǔ)設(shè)施。結(jié)合大量實踐來看，如果水利工程基礎(chǔ)設(shè)施不完善或不配套，則無法為管理工作提供可靠支持，不利于提高水資源利用率，很難發(fā)揮水利信息化技術(shù)的作用和優(yōu)勢。而完善灌區(qū)渠道防滲、高效節(jié)水等基礎(chǔ)設(shè)施，能夠為水利信息化系統(tǒng)優(yōu)化和完善提供物質(zhì)保障。3.3

控制閘門及泵站將水利信息化技術(shù)引入閘門和泵站控制工作，主要目的是提高控制工作自動化和智能化水平。結(jié)合實踐來看，通過信息化系統(tǒng)控制閘門及泵站，能夠?qū)崿F(xiàn)無人管理目標，同時保證灌區(qū)灌溉流量科學(xué)、合理。在實際操作中，可以將液位變送器和閘門遙測終端設(shè)備安裝到閘門上，通過測量水位，分析灌區(qū)流量。在此基礎(chǔ)上，遙控終端能夠結(jié)合灌區(qū)灌溉需求調(diào)節(jié)閘門開度，如此既能夠提高灌區(qū)灌溉效率，也能夠達到水資源節(jié)約這一目標。3.4

高效節(jié)水灌溉的實施新時期，中國大規(guī)模建設(shè)高標準農(nóng)田，并大力推行節(jié)水灌溉方式，通過滴灌、微灌等時候段，切實提高了農(nóng)田灌溉效率，同時還對供水閥門進行合理控制，為灌區(qū)水利信息化建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。將水利自動化技術(shù)應(yīng)用到滴灌首部內(nèi)的過濾器、閥門中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制目標，閥門可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動開關(guān)，并在預(yù)定時間內(nèi)完成灌溉工作，如此既能夠保證田間灌溉均勻，也能夠控制灌區(qū)的灌溉量，有利于提高水資源利用率。另外，在信息化系統(tǒng)支持下，管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制閥門這一目標，無需到達現(xiàn)場開關(guān)閥門，這也在一定程度上減輕了管理人員工作強度。并且通過流量監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集和分析，也為水費征收提供了準確依據(jù)。3.5

灌區(qū)信息化建設(shè)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程建設(shè)中，需要根據(jù)工程特點使用水利工程技術(shù)，利用信息化系統(tǒng)收集灌區(qū)渠道水位、河道水位、用戶用水等數(shù)據(jù)信息。并利用專業(yè)軟件對這些數(shù)據(jù)信息進行處理、分析，進而為管理人員決策提供準確依據(jù)。眾所周知，將水利信息化技術(shù)應(yīng)用到灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中，主要目的是提高水資源利用率。所以，為了保證水資源合理分配、有效利用，需要利用信息化系統(tǒng)實時掌握灌區(qū)用水情況，而使用傳統(tǒng)人工采集方式，很難滿足這一需求，這就需要加大灌區(qū)信息化建設(shè)力度，充分利用水利信息技術(shù)開放性、共享性、便捷性優(yōu)勢，為灌區(qū)管理提供保障。3.6

完善水利信息化系統(tǒng)功能為了充分發(fā)揮水利信息化系統(tǒng)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的作用，需要不斷完善系統(tǒng)功能，使系統(tǒng)能夠全面覆蓋灌區(qū)灌溉管理方方面面，具體可以從以下幾個方面入手：第一，動態(tài)管理功能。灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的水位、用水量等數(shù)據(jù)是動態(tài)變化的，為了實時監(jiān)督灌區(qū)用水情況，需要豐富信息化系統(tǒng)的動態(tài)管理功能，也就是通過系統(tǒng)對灌區(qū)各項數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)采集，使管理人員能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果制定科學(xué)合理的灌溉方案；第二，水量收集和統(tǒng)計功能。灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的使用對象較多，包括種植業(yè)、畜牧業(yè)等，在管理過程中涉及諸多專業(yè)，如防洪、抗旱、天氣等。引入水利信息化技術(shù)，能夠充分發(fā)揮技術(shù)的共享性優(yōu)勢，將灌區(qū)不同部門聯(lián)系到一起，保證各項工作順利進行，為灌區(qū)水資源統(tǒng)一調(diào)動、合理分配奠定基礎(chǔ)。第三，渠系量水、水量征收及動態(tài)配水自動化功能。灌區(qū)工作人員使用水利信息化技術(shù)，能夠密切觀測土壤、氣候、作物等實際情況，根據(jù)灌區(qū)用水需求，開展輸水、配水、蓄水等工作。為相關(guān)部門自動化配水奠定基礎(chǔ)，同時為水費征收提供便利。第四，水利信息化設(shè)備管理。上文提到，灌區(qū)節(jié)水灌溉工程運行環(huán)境復(fù)雜，使用的設(shè)施設(shè)備較多，一旦氣候環(huán)境發(fā)生變化，容易對設(shè)施設(shè)備性能和質(zhì)量造成負面影響。所以，為了保證灌區(qū)水利信息化系統(tǒng)安全運行，充分發(fā)揮系統(tǒng)的功能和作用，需要相關(guān)部門根據(jù)灌區(qū)氣候條件、地理環(huán)境等要素