黑龍江省節(jié)水灌溉現(xiàn)狀及灌區(qū)信息化發(fā)展趨勢(shì)

鄭艷新，魏廣華

(1.哈爾濱市灌區(qū)管理處，黑龍江 哈爾濱 150001；2.四川省水利科學(xué)研究院，四川 成都 610072)

灌溉是人類(lèi)文明發(fā)展的結(jié)晶，黑龍江地區(qū)盛唐時(shí)期的渤海國(guó)在灌溉工程建設(shè)等方面已經(jīng)走在世界的前列。隨著歷史的變遷，黑龍江省的灌溉發(fā)展歷經(jīng)興衰。進(jìn)入21世紀(jì)，信息科技的發(fā)展正在改變著我們的生活，中國(guó)治水思路由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。灌區(qū)信息化是灌區(qū)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志，是灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。黑龍江省水資源的合理開(kāi)發(fā)與利用，以及對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響離不開(kāi)灌區(qū)信息化建設(shè)，灌區(qū)信息化建設(shè)甚至對(duì)黑龍江省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的都有著深遠(yuǎn)、全局的影響。

1 基本情況

黑龍江省地貌概括為“五山四水兩平原”。五山即大興安嶺、小興安嶺、張廣才嶺、老爺嶺及完達(dá)山；四水即黑龍江、松花江、烏蘇里江及綏芬河；兩平原即三江平原和松嫩平原?？偯娣e45.48萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的4.7%，耕地面積0.147億hm2，占全國(guó)的10.0%，人均耕地0.307 hm2，農(nóng)業(yè)人口人均耕地0.600 hm2，人均耕地和總面積兩項(xiàng)指標(biāo)均居全國(guó)首位。2018年，黑龍江省糧食總產(chǎn)量位居全國(guó)第一達(dá)到7507萬(wàn)t，占11.4%，是我國(guó)最大的名副其實(shí)的商品糧生產(chǎn)基地，糧食商品率70%以上。糧食作物主要為玉米、大豆、水稻。

《2018年中國(guó)水資源公報(bào)》[1]顯示黑龍江省水資源總量1011.4億m3，其中地表水842.2億m3，地下水資源量347.5億m3。人均水資源2675.06 m3。2018年，我省農(nóng)業(yè)有效灌溉面積達(dá)到6119.57khm2，占耕地40%左右。其中，水田灌溉面積占耕地近30%，旱田灌溉面積占耕地近15%。據(jù)《2018年黑龍江省水資源公報(bào)》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全省社會(huì)總用水量為343.9億m3，農(nóng)業(yè)用水總量為304.8億m3，占社會(huì)用水量的88.6%。水田灌溉用水量占社會(huì)總用水量的80%以上，占農(nóng)業(yè)用水量的90%以上，水田用水比例占比最大，是全省第一用水大戶(hù)。

隨著農(nóng)業(yè)灌溉面積的擴(kuò)大和灌溉用水結(jié)構(gòu)的調(diào)整，一些流域水資源仍存在供需矛盾[2]。另一方面，黑龍江省農(nóng)業(yè)灌溉用水效率不足60%，農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力很大。因此，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水，控制農(nóng)業(yè)用水總量，提高農(nóng)業(yè)用水效率，是促進(jìn)水資源可持續(xù)利用、推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然要求，是守護(hù)青山綠水、保障黑龍江省經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

2 黑龍江省節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

黑龍江省在農(nóng)業(yè)灌溉和節(jié)水灌溉技術(shù)研究與推廣方面已經(jīng)取得很大成績(jī)，但在灌區(qū)信息化方面發(fā)展還較為滯后，未能跟上節(jié)水灌溉發(fā)展的步伐，農(nóng)田灌溉的現(xiàn)狀與灌區(qū)信息化管理的要求不相適應(yīng)。

2.1 農(nóng)業(yè)灌溉用水結(jié)構(gòu)

據(jù)《2018年黑龍江省水資源公報(bào)》統(tǒng)計(jì)，全省社會(huì)總用水量為343.9億m3，其中農(nóng)業(yè)用水量占比達(dá)到88.6%，為304.8億m3。水田灌溉用水量占農(nóng)業(yè)用水量的90%以上，占社會(huì)總用水量的80%以上,旱田灌溉只占農(nóng)業(yè)用水量的6%左右。水田用水量過(guò)多，為全省用水量第一大戶(hù)。并且水田地表水灌溉面積占全省水田近40%；地下水灌溉面積占全省水田60%以上，地下水灌溉占比較大。

2.2 水資源“雙控”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況

2018年，黑龍江省用水總量已接近2020年控制目標(biāo)上限，尤其地下水用量已達(dá)到152.8億m3，約占全國(guó)地下水用水量的六分之一，雖然比2017年地下水用量降低了10.3億m3，但仍超過(guò)國(guó)家分配給黑龍江省2020年地下水指標(biāo)131億m3。2018年，黑龍江省新增有效灌溉面積8.86萬(wàn)hm2，這些新增灌溉面積較大部分為水田且大都采用地下水灌溉，致使黑龍江省地下水用量出現(xiàn)了強(qiáng)度、占比均提升的態(tài)勢(shì)。在用水效率上，雖然達(dá)到國(guó)家考核要求，但用水效率仍較低。通過(guò)近兩年的地下水壓采工作，地下水灌溉用水量已得到有效控制。

2.3 水稻控制灌溉節(jié)水潛力

水稻是黑龍江省第一用水大戶(hù)，如按用水結(jié)構(gòu)調(diào)整成規(guī)劃的地表水∶地下水為2∶1，規(guī)劃的水稻灌溉面積也達(dá)到400萬(wàn)hm2時(shí)，以黑龍江省現(xiàn)有灌溉用水管理水平進(jìn)行水稻灌溉，水稻灌溉用水量將達(dá)360億m3左右，將會(huì)占到全省水資源總量的44%，接近黑龍江省用水量一半。所以，僅水稻用水量一個(gè)用水戶(hù)，黑龍江省總量控制紅線(xiàn)就不保，就會(huì)超過(guò)黑龍江省水資源總量353.34億m3的控制紅線(xiàn)。

而水稻控制灌溉技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了水田節(jié)水灌溉的新局面，稻田水層管理的傳統(tǒng)觀(guān)念被打破。與常規(guī)灌溉相比，水稻控制灌溉可以達(dá)到畝節(jié)水100～150 m3，增強(qiáng)水稻抗倒伏和抗稻瘟病能力，并能提高肥效，可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)5%～10%，省油省電30%以上。截至2018年，全省已推廣123.87萬(wàn)hm2水稻控制灌溉面積，推廣力度十分之大，且實(shí)現(xiàn)年節(jié)水18.5億m3，達(dá)到立竿見(jiàn)影的效果，并且從源頭上實(shí)現(xiàn)節(jié)水，這也是水稻節(jié)水控制灌溉相較其他灌溉方式的優(yōu)勢(shì)所在。根據(jù)《黑龍江省灌溉發(fā)展規(guī)劃》，黑龍江省水稻面積規(guī)劃在400萬(wàn)hm2左右，屆時(shí)水稻總產(chǎn)量保守將超過(guò)3000萬(wàn)t，到2025年，按照推廣70%的水稻控制灌溉面積比例推算，全省將有超過(guò)280萬(wàn)hm2水稻控制灌溉。與常規(guī)灌溉相比，采用水稻控制灌溉技術(shù)后，從源頭田間環(huán)節(jié)節(jié)水，每畝水稻至少節(jié)水100 m3，水稻用水總量保守估計(jì)可節(jié)水42億m3，年均總計(jì)增加效益至少40億元以上。同時(shí)，黑龍江省農(nóng)業(yè)用水總量將穩(wěn)定在300億m3左右，不會(huì)超過(guò)用水總量紅線(xiàn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在不增長(zhǎng)或少增長(zhǎng)農(nóng)業(yè)用水總量的前提下，實(shí)現(xiàn)水資源的永續(xù)利用，達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。

2.4 節(jié)水灌溉設(shè)施建設(shè)

近年來(lái)，隨著黑龍江省農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)面積64.53萬(wàn)hm2，投資90.4億元完成高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)。通過(guò)灌區(qū)工程改造，完成19處大型灌區(qū)和19處大型泵站更新改造工程、55處中型灌區(qū)節(jié)水改造及42座渠首工程改造。這也是黑龍江立足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水利，緊緊圍繞鄉(xiāng)村振興和“三農(nóng)”服務(wù)，通過(guò)改善農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施條件和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，來(lái)促進(jìn)農(nóng)村宜居及農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效的重要戰(zhàn)略舉措。黑龍江省還將在此基礎(chǔ)上對(duì)全省農(nóng)業(yè)灌溉布局進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，繼續(xù)大規(guī)模推進(jìn)田間渠系配套，建設(shè)“五小水利”工程，推進(jìn)農(nóng)村河塘清淤整治，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村清潔水電能源和水系連通等農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，進(jìn)一步完善農(nóng)田水利網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而提高農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)，加快實(shí)施灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)。

2.5 水價(jià)改革成效

黑龍江省是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)既是用水大戶(hù)也是最大的節(jié)水挖潛目標(biāo)。自2016年起我省開(kāi)始推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，截至2019年11月30日，全省共完成28個(gè)縣99處大中型灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革任務(wù)，改革實(shí)施面積76.53萬(wàn)hm2。農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)由2016年的0.5958提高到2018年的0.6067，年新增節(jié)水能力達(dá)到13億m3。

經(jīng)過(guò)幾年的不懈努力，我省農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革配套機(jī)制得到了有效完善?！逗邶埥∪嗣裾k公廳關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的實(shí)施意見(jiàn)》、《黑龍江省人民政府辦公廳關(guān)于建立黑龍江省農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革聯(lián)系會(huì)議制度的通知》、《黑龍江省年度農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革實(shí)施計(jì)劃》、《黑龍江省農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革績(jī)效考評(píng)辦法》、《黑龍江省農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制》、《黑龍江省農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革獎(jiǎng)補(bǔ)辦法》等一系列意見(jiàn)、制度、辦法的出臺(tái)，為農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革工作提供了組織和制度保障。

3 灌區(qū)信息化現(xiàn)狀

近年來(lái)，黑龍江省灌區(qū)信息化建設(shè)取得了一定成效，但從總體上看，目前黑龍江省灌區(qū)信息化建設(shè)尚處于初級(jí)階段。黑龍江省是全國(guó)灌區(qū)信息化建設(shè)開(kāi)展較早的省份之一，灌區(qū)信息化工程建設(shè)從大型灌區(qū)開(kāi)始起步，逐步延伸至中型灌區(qū)。全省19處續(xù)建大型灌區(qū)、14處三江平原新建灌區(qū)和20處中型灌區(qū)不同程度地開(kāi)展了信息化建設(shè)。黑龍江省開(kāi)展信息化建設(shè)的灌區(qū)，共建立信息中心53處、配置自動(dòng)測(cè)量計(jì)量設(shè)施514臺(tái)套、險(xiǎn)工段視頻監(jiān)控點(diǎn)329處，初步形成了由基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用系統(tǒng)組成的水利信息化綜合體系，推動(dòng)了傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變。黑龍江省不斷推進(jìn)農(nóng)田水利信息化建設(shè)，灌區(qū)信息化工程輻射灌溉面積已達(dá)86.67萬(wàn)hm2，占全省水稻灌溉面積的22%。

4 灌區(qū)信息化發(fā)展趨勢(shì)

信息化是隨著人類(lèi)信息時(shí)代的到來(lái)而提出的一個(gè)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)。在灌區(qū)工程措施建設(shè)基本完備基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息化管理，就成為水利發(fā)展的主要目標(biāo)。為了達(dá)到節(jié)水、水資源高效利用的目的，實(shí)現(xiàn)水管理的信息化、科學(xué)化成為灌區(qū)信息化建設(shè)最主要的任務(wù)。要想灌區(qū)效益最大化，就要更大限度地發(fā)揮灌區(qū)灌溉水資源管理和利用的作用，信息化建設(shè)恰好就是滿(mǎn)足灌區(qū)發(fā)展需求的鑰匙。遙感技術(shù)在灌區(qū)信息化建設(shè)中舉足輕重的作用就是彌補(bǔ)傳統(tǒng)計(jì)量手段的不足，如，渠系信息、土地利用和生態(tài)環(huán)境地面信息的提?。还鄥^(qū)管理的基礎(chǔ)性資料，傳統(tǒng)實(shí)地調(diào)查工作量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，數(shù)據(jù)獲取不全面，很多區(qū)域數(shù)據(jù)只能靠估算，且準(zhǔn)確度低。而遙感通過(guò)提取灌溉渠系的分布信息可以提高渠系輸水、配水的效率，降低成本，從而達(dá)到節(jié)水灌溉的目的；通過(guò)有效地監(jiān)視工程運(yùn)行狀況實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置和適時(shí)適量調(diào)配；通過(guò)流量監(jiān)控和調(diào)節(jié)達(dá)到防汛抗旱的目的；通過(guò)對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)可以針對(duì)性地采取預(yù)防措施；通過(guò)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)信息采集做到適時(shí)適量灌水，而所有這些要實(shí)現(xiàn)信息化都離不開(kāi)數(shù)據(jù)的采集。因此，實(shí)現(xiàn)信息化的前提最重要的就是數(shù)據(jù)采集，沒(méi)有數(shù)據(jù)源，那么再先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、再先進(jìn)的軟件、再先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)等都將成為擺設(shè)。

當(dāng)前我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展日益精進(jìn)，特別是我國(guó)的北斗衛(wèi)星技術(shù)已占有一席之地，各種遙感軟件功能日益強(qiáng)大，各類(lèi)遙感從業(yè)人員日益壯大，分門(mén)別類(lèi)的信息模型日益增多，大量的遙感數(shù)據(jù)日益豐富。遙感技術(shù)在信息化建設(shè)中的應(yīng)用前景也日益廣闊。作為一種空間信息技術(shù)，遙感充分利用其自身的優(yōu)勢(shì)為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息化提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享。

5 結(jié) 語(yǔ)

黑龍江省灌區(qū)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已初步具備了一定的基礎(chǔ)條件，已進(jìn)入更深入、多層次、全方位推進(jìn)水利信息化建設(shè)的新階段。水利信息化建設(shè)就是要利用各種先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)解決水管理問(wèn)題，充分利用好遙感技術(shù)為灌區(qū)信息化建設(shè)服務(wù)，科學(xué)利用、合理調(diào)度水資源，最大可能提高水資源利用率，最終的目標(biāo)及時(shí)實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。