我國大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系研究

江培福 ，晏清洪 ，任賀靖

（1．中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所，100044，北京；2.國家節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心，100044，北京；3．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，100083，北京）

我國嚴峻的水資源形勢，迫切要求加強水資源管理，實行最嚴格水資源管理制度，特別是強化計劃用水管理和節(jié)水監(jiān)督管理，開展重點用水單位用水效率監(jiān)控管理工作。而實行最嚴格水資源管理制度，目前關(guān)鍵是要解決水資源管理基礎(chǔ)薄弱的問題。取用水戶還未實現(xiàn)實時監(jiān)控，難以考核用水總量和用水效率。為此，水利部、財政部聯(lián)合印發(fā)了《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目實施方案（2012—2014年）》（水資源〔2012〕411 號），提出利用3年左右時間，開展國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目，初步形成與實行最嚴格水資源管理制度近期目標相適應(yīng)的國家水資源監(jiān)控能力，為支撐水資源管理定量考核工作奠定基礎(chǔ)。2012年，水利部印發(fā)了《節(jié)水型社會建設(shè)“十二五”規(guī)劃》，明確提出建設(shè)“百千千”重點用水單位監(jiān)控工程，包括3 000個大中型灌區(qū)、3 000個高用水工業(yè)企業(yè)、3000個生活服務(wù)業(yè)用水單位。

農(nóng)業(yè)是我國第一用水大戶?！兜谝淮稳珖詹楣珗蟆凤@示，2011年全國總用水量6 213.2億m3，其中農(nóng)業(yè)用水4 168.2億m3，占總用水量的66.9%。在農(nóng)業(yè)用水中，灌區(qū)的用水量一直較大。截至2011年年底，我國共有設(shè)計灌溉面積30萬畝（15畝=1 hm2，下同）及以上的灌區(qū)456處，灌溉面積2.80億畝；設(shè)計灌溉面積1萬（含）～30萬畝的灌區(qū)7316處，灌溉面積2.23億畝；50（含）～1萬畝的灌區(qū)205.82萬處，灌溉面積3.42億畝。灌區(qū)的設(shè)計灌溉面積總計達到了8.45億畝，占我國總灌溉面積的84.3%，以及耕地灌溉面積的91.6%。尤其是設(shè)計灌溉面積大于1萬畝的灌區(qū)總面積分別占總灌溉面積的50.2%和耕地灌溉面積的54.6%。因此，如何有效開展大中型灌區(qū)用水監(jiān)控工作，從而促進大中型灌區(qū)用水效率提高，是目前水資源管理工作的重要研究內(nèi)容。

本研究在分析我國大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，探討了大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控建立的必要性，并建立了我國大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系，以期為國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目和“百千千”重點用水單位監(jiān)控工程建設(shè)提供技術(shù)支撐，從而達到實現(xiàn) “用水效率控制紅線”的目標，對緩解當前我國水資源危機和保障經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

一、大中型灌區(qū)用水監(jiān)控現(xiàn)狀分析

大中型灌區(qū)是我國糧食生產(chǎn)的骨干基地，在保證農(nóng)業(yè)灌溉、支持經(jīng)濟社會發(fā)展和維護生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著重要作用，但同時也是農(nóng)業(yè)用水大戶。農(nóng)業(yè)用水管理是我國實施最嚴格水資源管理制度的重要內(nèi)容，大中型灌區(qū)用水監(jiān)控作為一項基礎(chǔ)性工作，是開展農(nóng)業(yè)用水管理工作的重要內(nèi)容，可為農(nóng)業(yè)用水的最嚴格水資源管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。因此，大中型灌區(qū)用水監(jiān)控工作受到了廣泛關(guān)注。國外已廣泛開展渠系自動化與用水管理技術(shù)的研究，一批適用于渠道和管道輸配水的自動化集成化量水儀表相繼問世，借助現(xiàn)代信息管理技術(shù)，對灌區(qū)用水管理系統(tǒng)進行改善利用自動化和遙測技術(shù)控制渠系運行，構(gòu)建集信息采集—處理—決策—信息反饋—監(jiān)控為一體的灌區(qū)用水信息調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)了水資源的合理配置和灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度。國內(nèi)也十分重視灌區(qū)用水調(diào)配模型和軟件的研究，建立了多種以灌溉為主的用水管理調(diào)度模型，開發(fā)出相應(yīng)的灌溉預(yù)報與用水調(diào)配軟件及決策支持系統(tǒng)，并結(jié)合國情對量水技術(shù)與產(chǎn)品進行了研發(fā)，使灌溉用水管理朝著信息化高效化的方向發(fā)展。但目前還缺乏簡便實用、通用性強的灌區(qū)用水管理優(yōu)化模型與軟件以及量水設(shè)備，有待將灌區(qū)用水管理、優(yōu)化調(diào)度決策、動態(tài)配水模型與量測手段及數(shù)據(jù)通信方法進行集成，形成成套的相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品系統(tǒng)。

目前，水行政主管部門對大中型灌區(qū)水位、流量等要素已普遍進行監(jiān)測，形成了一定規(guī)模的監(jiān)測網(wǎng)，收集積累了大量資料，在水資源管理和合理開發(fā)利用灌區(qū)水資源等方面發(fā)揮著重要作用。而且，我國對灌區(qū)信息化相關(guān)技術(shù)的研究越來越重視，在技術(shù)人員和財力上都增大了力度。在硬件研究方面，重點開展水位、流量等傳感器的研制。在軟件研究方面，重點研究灌區(qū)用水管理信息化應(yīng)用軟件和用水管理數(shù)據(jù)庫。一些大中型灌區(qū)通過節(jié)水改造，完善了用水計量設(shè)施，在用水監(jiān)控工作方面取得了較好的工作成效，但是總體上我國大中型灌區(qū)用水監(jiān)控仍存在一些問題。

1.灌區(qū)用水監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱，監(jiān)測手段落后

目前，我國在農(nóng)業(yè)方面普遍缺少灌溉計量設(shè)施，尤其缺少灌區(qū)末級渠道計量設(shè)施。有關(guān)調(diào)查資料顯示，大型灌區(qū)平均0.37萬hm2有一個水位、流量觀測點，單位測點控制渠道長度94km?？咳绱讼∩俚挠^測設(shè)施，根本無法對用水戶的用水量進行實時監(jiān)控。近年，雖然在灌區(qū)修建了一些用水計量設(shè)施，但由于缺乏對用水計量設(shè)施的統(tǒng)籌規(guī)劃和資金投入嚴重不足等原因，灌區(qū)用水計量設(shè)施數(shù)量極其有限，布局不夠合理，而且部分設(shè)施年久老化失修，已無法正常運行。大部分灌區(qū)監(jiān)測手段相對落后，主要依靠“讀表、抄數(shù)、上報”的方式實行用水管理，存在著計量結(jié)果精度低、信息傳輸不及時、時效性差等不足，影響了灌區(qū)監(jiān)測資料質(zhì)量。大部分灌區(qū)用水計量設(shè)施后期維護不受重視，缺乏資金投入后勁不足，導(dǎo)致用水計量設(shè)施的使用年限降低，或在受到損壞時不能得到及時有效維護，從而影響灌區(qū)的用水監(jiān)控工作。

用水計量是實現(xiàn)灌區(qū)用水效率有效監(jiān)控的基礎(chǔ)，用水計量設(shè)施不完善、計量不準，對灌區(qū)用水效率進行有效監(jiān)控就缺少了最基本支撐。因此，需進一步加強灌區(qū)用水監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善用水計量設(shè)施，改進用水監(jiān)測手段。

2.灌區(qū)信息化水平較低，灌區(qū)管理人員信息化認識和技術(shù)水平亟須提高

對于灌區(qū)來說，用水信息是灌區(qū)優(yōu)化配水的基礎(chǔ)，灌區(qū)傳統(tǒng)的用水計量方法對用水信息采集的時效性和精確性都較差，無法做到及時計量、準確計量、合理配水，不能滿足“計劃用水、定額供水、按方收費、超量加價”的要求，各級主管部門難以及時準確地全面了解灌區(qū)用水狀況。部分灌區(qū)也嘗試進行信息化方面的建設(shè)，但由于灌區(qū)管理人員信息化技術(shù)水平差，使得建成的信息系統(tǒng)使用難、管理維護更難，無法充分發(fā)揮已建系統(tǒng)的作用，不能保障新老系統(tǒng)共同運行，不僅沒有減輕反而加重了灌區(qū)工作人員的負擔。時間久了，已建系統(tǒng)逐漸老化、落后，系統(tǒng)因無法進行更新改造逐漸被淘汰，灌區(qū)管理又恢復(fù)到原來的狀況。

灌區(qū)人員工作分工調(diào)整比較常見，造成基層管理人員調(diào)整后對業(yè)務(wù)不夠熟練。而且現(xiàn)有專業(yè)人員由于缺乏必要的培訓(xùn)，導(dǎo)致知識更新慢、專業(yè)素質(zhì)低，難以適應(yīng)現(xiàn)代水利發(fā)展的需要，使得監(jiān)控管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集容易出現(xiàn)問題，不能保障數(shù)據(jù)采集準確、規(guī)范。

3.灌區(qū)監(jiān)控指標不明確，用水效率評價指標體系不統(tǒng)一

灌區(qū)用水效率的影響因素較多，導(dǎo)致監(jiān)控指標不明確。部分灌區(qū)主要統(tǒng)計的是灌區(qū)取水量，對排水量進行不定期監(jiān)測，而灌區(qū)監(jiān)控管理工作主要是監(jiān)測具體用水量，如何把取水量、用水量和排水量統(tǒng)計結(jié)合起來還有待完善。

目前，關(guān)于灌區(qū)用水效率評價沒有統(tǒng)一的評價指標體系，用水效率的評價方法不統(tǒng)一，導(dǎo)致評價結(jié)果不一致，不能全面評價灌區(qū)的用水效率狀況和對不同灌區(qū)的用水效率狀況進行比較，從而對大中型灌區(qū)用水效率的監(jiān)控工作指導(dǎo)產(chǎn)生了較大影響。

4.灌區(qū)用水監(jiān)控管理制度不健全，用水監(jiān)控缺乏制度保障

目前，大多數(shù)灌區(qū)對用水計量數(shù)據(jù)統(tǒng)計、用水監(jiān)控責(zé)任和用水效率考核管理等方面沒有形成健全的管理制度，導(dǎo)致灌區(qū)用水監(jiān)控管理存在混亂和無序，從而影響了灌區(qū)用水監(jiān)測資料質(zhì)量，影響灌區(qū)水資源決策判斷、優(yōu)化配置和合理利用。健全大中型灌區(qū)用水監(jiān)控管理制度，可加強灌區(qū)用水計量管理和規(guī)范用水費用收取標準，從而為建立和規(guī)范灌區(qū)用水秩序提供保障。

二、監(jiān)控體系建立的必要性

大中型灌區(qū)目前存在的用水管理水平落后、用水計量設(shè)施不完善、計量不準、灌溉水利用效率較低等問題，嚴重制約了灌區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此，迫切需要建立健全大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系。

為緩解我國所面臨的水危機，我國正在全面實行最嚴格水資源管理制度，加強水資源監(jiān)控設(shè)施建設(shè)是其基礎(chǔ)工作。通過實時掌握來水、取水、用水和排水動態(tài)，保證第一手信息的準確性、科學(xué)性和精細化，為最嚴格水資源管理制度考核提供手段和依據(jù)。然而，目前我國大中型灌區(qū)的用水管理基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，監(jiān)控手段缺乏，管理調(diào)度方式落后，直接影響水資源管理“三條紅線”的劃定和實施，難以適應(yīng)最嚴格水資源管理制度的工作要求，無法保障到2020年基本建成水資源合理配置和高效利用體系任務(wù)目標的實現(xiàn)。因此，必須加強大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系建設(shè)，對其用水狀況進行監(jiān)控，對用水效率進行有效和及時評價，落實總量控制、定額管理以及水權(quán)分配，從而實現(xiàn)“用水效率控制紅線”的目標。

三、用水效率監(jiān)控體系框架

大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系是考核大中型灌區(qū)用水總量控制和用水效率的重要信息來源。監(jiān)控體系應(yīng)該以自動采集傳輸為基礎(chǔ)，通過對信息采集傳輸基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的改造和建設(shè)，配置先進的適合各灌區(qū)用水特點的新儀器、新設(shè)備，提高信息采集、傳輸、處理的自動化水平，提高信息采集的精度和傳輸?shù)臅r效性，形成較為完善的信息采集體系，為大中型灌區(qū)的取用水管理和監(jiān)控工作提供及時準確的信息服務(wù)。

大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系由大中型灌區(qū)、水行政主管部門，以及大中型灌區(qū)與水行政主管部門的信息傳輸信道構(gòu)成。水行政主管部門及時監(jiān)控重點用水單位的取、用、排水情況和用水效率變化情況，掌握和了解其用水水平，引導(dǎo)灌區(qū)建立合理用水管理制度和節(jié)水工作責(zé)任制度，制定并組織實施用水計劃，運用科學(xué)管理方法高效利用水資源。大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系框架見圖1。

四、監(jiān)控體系建設(shè)內(nèi)容

大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系的建設(shè)內(nèi)容主要包括三部分：一是用水信息監(jiān)測體系，二是用水效率評價體系，三是評價信息反饋機制。通過大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系的建設(shè)完善，可為更全面、及時掌握重點用水單位的用水效率狀況，落實最嚴格水資源管理制度，實施“三條紅線”管理與考核，監(jiān)督重點用水單位提高用水效率等方面提供信息保障。具體建設(shè)內(nèi)容主要包括：

1.用水信息監(jiān)測體系

（1）計量監(jiān)測

大中型灌區(qū)建立用水計量監(jiān)測管理制度，完善取、用、排水全過程的計量設(shè)施，按照《用水單位水計量器具配備和管理通則》（GB 24789—2009）等相關(guān)標準配備合格的用水計量器具、儀表。根據(jù)國家和省級水資源監(jiān)控項目建設(shè)進程，推進大中型灌區(qū)在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，加快安裝遠傳水表監(jiān)控設(shè)施，逐步實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控。

（2）數(shù)據(jù)管理

大中型灌區(qū)建立用水統(tǒng)計制度，用水統(tǒng)計原始記錄、統(tǒng)計臺賬連續(xù)完整規(guī)范，按時、準確報送各種用水報表，及時向水行政主管部門報送上一年度的取用排水臺賬、廢污水處理情況、水費繳納情況、用水效率變化情況等信息。水行政主管部門制定大中型灌區(qū)檔案管理辦法，規(guī)范檔案材料的收集整理、歸檔、使用、統(tǒng)計及管理，系統(tǒng)地反映大中型灌區(qū)的用水歷史過程。水行政主管部門應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性和準確性進行核查確認，及時報送和發(fā)布大中型灌區(qū)監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，將監(jiān)測數(shù)據(jù)作為增減用水計劃、評選節(jié)水型單位、考核區(qū)域用水效率指標的重要參考依據(jù)。

2.用水效率評價體系

（1）評價指標

在灌區(qū)用水效率評價已有研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)科學(xué)性和可比性相結(jié)合、系統(tǒng)性與層次性相結(jié)合、動態(tài)性與靜態(tài)性相結(jié)合、定性化與定量化相結(jié)合的指標選取原則，以及對大中型灌區(qū)的用水特點和用水效率影響因素的分析，選取了畝均灌水量、渠系水利用率、田間水利用系數(shù)、灌溉水利用系數(shù)和節(jié)水灌溉面積率等5個指標，構(gòu)建大中型灌區(qū)用水效率的評價指標體系（見表1）。

（2）評價方法

國內(nèi)外提出的綜合評價方法有幾十種之多，應(yīng)用于用水效率評價領(lǐng)域的也有十幾種，有層次分析法、模糊評價法等主觀賦權(quán)評價法，也有根據(jù)指標之間的相關(guān)關(guān)系或各項指標的變異系數(shù)來確定權(quán)重系數(shù)的客觀賦權(quán)評價法，如灰色關(guān)聯(lián)度法、主成分分析法等。通過綜合比較，本文推薦采用層次分析法作為大中型灌區(qū)用水效率的評價方法，該方法具有評價結(jié)果可靠度比較高、誤差小、評價指標不易太多等特點，滿足大中型灌區(qū)用水效率評價的要求，而且該方法在《節(jié)水型社會評價指標體系和評價方法》（GB/T 28284—2012） 中也得到了較好的應(yīng)用。

3.評價信息反饋機制

（1）獎懲機制

為促進大中型灌區(qū)提高用水效率的積極性，水行政主管部門應(yīng)建立用水效率評價獎懲機制。根據(jù)大中型灌區(qū)的用水計量監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用層次分析法和建立的大中型灌區(qū)的用水效率評價指標體系，對大中型灌區(qū)進行用水效率評價，得到評價結(jié)果。評價結(jié)果分為優(yōu)秀、良好、合格、不合格等4個等級。根據(jù)對大中型灌區(qū)的用水效率評價結(jié)果，對評價結(jié)果優(yōu)秀、良好和合格的大中型灌區(qū)給予相應(yīng)的獎勵；對評價結(jié)果不合格的大中型灌區(qū)，要求其及時提出整改措施，并給予罰款、警告或通告批評。

表1 大中型灌區(qū)用水效率評價指標體系

（2）調(diào)控措施

評價結(jié)果不合格的大中型灌區(qū)根據(jù)水行政主管部門反饋的用水效率評價信息，結(jié)合自身用水特點和存在的不足，提出相適宜的調(diào)控措施，主要包括管理措施和技術(shù)措施，以達到提高用水效率的目標。

五、結(jié)論與建議

①我國大中型灌區(qū)用水監(jiān)控存在用水計量設(shè)施薄弱、監(jiān)測手段落后、管理制度不健全等問題，建議進一步完善灌區(qū)用水計量設(shè)施，提高灌區(qū)用水監(jiān)控信息化水平，建立健全灌區(qū)用水監(jiān)控管理制度。

②建立大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系非常必要，對提高大中型灌區(qū)用水效率、實現(xiàn)“用水效率控制紅線”的目標和保障灌區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

③構(gòu)建了大中型灌區(qū)用水效率監(jiān)控體系，包括用水信息監(jiān)測體系、用水效率評價體系和評價信息反饋機制。

[1]水利部財政部聯(lián)合印發(fā) 《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目實施方案（2012—2014年）》和《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目管理 辦 法 》[EB/OL]．http：//www.mwr.gov.cn/slzx/slyw/201211/t20121108_332412.html.

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