基于農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革需求的農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化應(yīng)用分析

萬(wàn)青松，何志軍，張金玉，萬(wàn)書(shū)云，鈔振華，楊 杰

（1.江蘇省金湖縣水務(wù)局,211600,淮安；2.南通大學(xué),226019，南通）

作為農(nóng)業(yè)節(jié)水工作的“牛鼻子”，農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革明確了農(nóng)田水利工程管護(hù)權(quán)益和責(zé)任，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水和農(nóng)田水利工程良性運(yùn)行。但管護(hù)成本高、管護(hù)效率低等問(wèn)題仍是困擾農(nóng)田水利工程管護(hù)的癥結(jié)。2021年中央1號(hào)文件和《江蘇省農(nóng)村水利條例》都明確提出在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)時(shí)應(yīng)充分利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代技術(shù)，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有機(jī)結(jié)合，推進(jìn)農(nóng)村水利工程設(shè)施管護(hù)信息化建設(shè)。開(kāi)展農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化建設(shè)，是農(nóng)田水利工程、灌溉進(jìn)度、水位（流量）等信息共享的需求，是實(shí)現(xiàn)“灌區(qū)一張圖”和灌區(qū)用水計(jì)量、水費(fèi)收繳、總量控制、水權(quán)交易等實(shí)時(shí)分析和自動(dòng)化管控的關(guān)鍵。信息化建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利工程管護(hù)全過(guò)程跟蹤、監(jiān)控和管理，提升管護(hù)效能。

江蘇省金湖縣結(jié)合推行農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革實(shí)踐中遇到的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析與思考，形成了基于農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革需求的農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化應(yīng)用分析一些思路，提出來(lái)供交流探討。

一、農(nóng)田水利工程管護(hù)是農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的重要內(nèi)容

農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的持續(xù)推進(jìn)使農(nóng)田灌排設(shè)施得到系統(tǒng)完善，水權(quán)和水價(jià)形成機(jī)制以及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制明晰化，供用水精準(zhǔn)計(jì)量措施到位，工程管護(hù)主體及責(zé)任得到落實(shí)。為科學(xué)合理地安排水利建設(shè)資金與管理經(jīng)費(fèi)，農(nóng)田水利工程管護(hù)相關(guān)辦法和工程管護(hù)考核機(jī)制先后出臺(tái)，確保了對(duì)農(nóng)田水利工程管護(hù)情況進(jìn)行有效檢查、考核以及獎(jiǎng)懲。通過(guò)提留水利工程水費(fèi)的一部分資金，用于節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)、末級(jí)渠系節(jié)水工程建設(shè)“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”等方式，調(diào)動(dòng)了農(nóng)戶節(jié)約用水積極性。雖然農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的實(shí)施明確了農(nóng)民用水戶協(xié)會(huì)對(duì)農(nóng)田水利工程的管理權(quán)、使用權(quán)，但由于管護(hù)機(jī)制不完善、資金投入缺口大，末級(jí)渠系“重建設(shè)、輕管理”仍存在，管護(hù)工作難以全面落實(shí)到位；隨著從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人數(shù)逐年減少和農(nóng)村空心化現(xiàn)象存在，農(nóng)業(yè)灌溉、工程維護(hù)和服務(wù)很難有效實(shí)施，管護(hù)效果并不理想。

二、信息化應(yīng)用于農(nóng)田水利工程管護(hù)的可行性分析

1.多源數(shù)據(jù)協(xié)同作業(yè)的可行性

隨著遙感影像在時(shí)間分辨率、空間分辨率和光譜分辨率上的不斷提高，遙感數(shù)據(jù)源的豐富程度和價(jià)值得到了進(jìn)一步提升，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化應(yīng)用建設(shè)，提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

基于衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)、地基（平臺(tái)）探頭和人工巡測(cè)等監(jiān)測(cè)手段所構(gòu)建的“天—空—地”一體化農(nóng)田水利工程管護(hù)監(jiān)控體系能夠全方位、實(shí)時(shí)感知農(nóng)田水利工程運(yùn)行情況并獲取異常信息，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，利用多種監(jiān)測(cè)手段獲取信息，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利工程工況對(duì)比分析，為系統(tǒng)智能分析和決策提供支撐，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)分析、灌溉需水變化趨勢(shì)分析、灌溉效果與用水分析、農(nóng)田水利工程變化原因追溯、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及應(yīng)急預(yù)案制定等功能模塊的系統(tǒng)銜接。協(xié)同遙感監(jiān)測(cè)體系可以有效綜合遙感蒸散發(fā)、降水、作物種植結(jié)構(gòu)、灌溉取用水量等信息，提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用率的精確監(jiān)測(cè)能力，進(jìn)一步滿足不同層面、不同區(qū)域?qū)r(nóng)業(yè)水資源管理的需求。Web Services服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)協(xié)同遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)的人機(jī)界面訪問(wèn)接口，保證農(nóng)田水利工程時(shí)空分布狀態(tài)以及變化趨勢(shì)的實(shí)時(shí)展示，供需水預(yù)警信息的實(shí)時(shí)推送，農(nóng)田水利工程變化原因的智能分析，應(yīng)急預(yù)案查詢(xún)等可視化展示與人機(jī)交互功能，提升農(nóng)田水利工程管護(hù)效能。利用協(xié)同觀測(cè)、數(shù)據(jù)聚合分析、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)提升農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

2.農(nóng)業(yè)灌溉用水量度量的可行性

農(nóng)業(yè)灌溉用水量的科學(xué)度量實(shí)施是推進(jìn)落實(shí)農(nóng)業(yè)節(jié)水措施、提高農(nóng)業(yè)用水效率的重要手段。在平原河網(wǎng)灌區(qū)，絕大多數(shù)灌溉作業(yè)是泵站提水，末級(jí)渠系終端泵站揚(yáng)水方式為“一站一控”，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)用變壓器、專(zhuān)用電表的以農(nóng)業(yè)用電量轉(zhuǎn)換農(nóng)業(yè)用水量的“以電折水”計(jì)量方式。對(duì)于特定的灌溉泵站，水電轉(zhuǎn)換系數(shù)是一個(gè)常量，可以通過(guò)典型實(shí)測(cè)和依類(lèi)率定得到。因此農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量實(shí)質(zhì)就是用電量計(jì)量。對(duì)于目前“一站一控”終端揚(yáng)水泵站，電量獲取均是通過(guò)智能電表實(shí)行遠(yuǎn)程控制，即特定泵站灌溉用電多少，供電部門(mén)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)管理。通過(guò)農(nóng)灌泵站信息化平臺(tái)搭建，只需共享供電部門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)便可有效實(shí)現(xiàn)灌溉用水精準(zhǔn)計(jì)量，從而為推行農(nóng)業(yè)用水定額考核、節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)、累進(jìn)加價(jià)、精準(zhǔn)補(bǔ)貼等管理制度運(yùn)行提供了可能。

三、農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果需要借助信息化管控

1.農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果需要借助信息化上圖入庫(kù)

圖1“天-空-地”一體化農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化平臺(tái)架構(gòu)

水利部門(mén)非常重視水利信息化建設(shè)，對(duì)水利信息系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了規(guī)范，水利信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)涉及的相關(guān)概念、數(shù)據(jù)類(lèi)型等已有統(tǒng)一的界定和要求，為農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果上圖入庫(kù)提供了基礎(chǔ)平臺(tái)和參考。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)要求，推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果上圖入庫(kù)是逐步建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉“一張圖”管理基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果要素上圖入庫(kù)實(shí)施路徑為：

①數(shù)據(jù)收集。通過(guò)系統(tǒng)調(diào)研灌區(qū)內(nèi)基本水利工程情況，結(jié)合高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)獲取“一站一控”泵站的基本信息，如泵站控制面積、地理位置等要素。

②水系圖制作。利用現(xiàn)有電子水系圖和遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查成果，將推進(jìn)灌區(qū)內(nèi)一、二、三、四級(jí)河道、涵閘、提水泵站及其配套渠系等基本要素制成基礎(chǔ)電子水系圖。

③上圖入庫(kù)。在基礎(chǔ)水系圖上將農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革面積、灌溉泵站、水電轉(zhuǎn)換系數(shù)等成果上圖入庫(kù)，匹配定額考核、節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)、累進(jìn)加價(jià)、精準(zhǔn)補(bǔ)貼等管理制度的運(yùn)行，為動(dòng)態(tài)掌握高標(biāo)準(zhǔn)灌區(qū)基本情況提供數(shù)據(jù)支撐。

上圖入庫(kù)工作的實(shí)施有利于進(jìn)一步鞏固農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果，根據(jù)“應(yīng)改盡改”原則核定改革范圍，并把新增加的“應(yīng)改”面積納入農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革范圍，實(shí)現(xiàn)灌溉用水調(diào)度科學(xué)化計(jì)量、精細(xì)化管理，從而提高灌溉水利用率，實(shí)效推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水管理。

2.以電折水計(jì)量措施需要通過(guò)信息化推進(jìn)制度管控

信息化管控可有效提升灌區(qū)計(jì)量措施的精準(zhǔn)水平。在灌區(qū)實(shí)施計(jì)量措施促進(jìn)了用水明碼標(biāo)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了用水總量控制和定額管理。配套農(nóng)業(yè)用水計(jì)量措施，用水計(jì)量率得到大幅度提高，是全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革取得成果的關(guān)鍵。在精確計(jì)量基礎(chǔ)上實(shí)行“陽(yáng)光收費(fèi)”，不僅促進(jìn)了節(jié)水，而且用水戶心里踏實(shí)、放心。在進(jìn)行計(jì)量措施信息化管控時(shí)，可結(jié)合灌區(qū)用水管理工作實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)用水管理信息模塊替代灌區(qū)人工測(cè)水和現(xiàn)場(chǎng)控制閘門(mén)等傳統(tǒng)作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要渠道、泵站、蓄水池和閘門(mén)等運(yùn)行情況在線監(jiān)控、自動(dòng)計(jì)量和決策服務(wù)。此外，農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革提水灌區(qū)普遍推行了以電折水方式，初步落實(shí)了定額考核、節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)、累進(jìn)加價(jià)、依電控制等改革措施。通過(guò)計(jì)量措施的信息化管控，有利于農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革相關(guān)制度的長(zhǎng)效落地，助推農(nóng)業(yè)節(jié)水目標(biāo)的實(shí)效落實(shí)。

3.終端泵站實(shí)際灌溉面積需要通過(guò)信息化動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)

通過(guò)管護(hù)信息化建設(shè)，農(nóng)業(yè)灌溉面積和進(jìn)度可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確掌控目標(biāo)。區(qū)域尺度的農(nóng)業(yè)灌溉面積主要是通過(guò)實(shí)際測(cè)量和逐級(jí)上報(bào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核算，或通過(guò)典型田塊灌溉用水量推算得到實(shí)際灌溉面積。由于空間上的灌溉信息難以準(zhǔn)確獲取，致使虛報(bào)、更名重復(fù)上報(bào)、面積多報(bào)等現(xiàn)象存在。通過(guò)協(xié)同多源遙感降水、蒸散、土壤水信息可以相對(duì)準(zhǔn)確地估算灌溉用水量；通過(guò)信息化模塊將多年計(jì)劃地塊與每年實(shí)際灌溉面積比對(duì)，可以提高數(shù)據(jù)真實(shí)性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，提高泵站實(shí)際灌溉面積精細(xì)化動(dòng)態(tài)管控水平；通過(guò)農(nóng)田水利工程管護(hù)相關(guān)信息源整合，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況以及環(huán)境指標(biāo)變化的智能監(jiān)控，實(shí)時(shí)獲取農(nóng)作物、土壤墑情和環(huán)境指標(biāo)等影響因子質(zhì)態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)降水—需水實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，科學(xué)化、精細(xì)化管理灌溉工程，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)以及水資源優(yōu)化配置和高效利用。

4.農(nóng)田水利工程管護(hù)質(zhì)量提升需要借助信息化考核

農(nóng)田水利工程具有種類(lèi)多、分布零散以及覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，各類(lèi)型水源工程、節(jié)制工程、提水工程、輸水工程具有較強(qiáng)的體系性。隨著土地流轉(zhuǎn)及農(nóng)村稅費(fèi)改革的推進(jìn)，農(nóng)田水利設(shè)施的布局及其服務(wù)范圍等均發(fā)生了明顯變化，且由于不同程度地存在重建設(shè)輕管理現(xiàn)象，整體上水利工程和設(shè)備設(shè)施的質(zhì)量參差不齊，“各自為政”現(xiàn)象也較為普遍，即由于水利工程體系結(jié)構(gòu)管理水平低下，造成了農(nóng)田水利工程管理模式粗放和水資源浪費(fèi)。針對(duì)這些情況，國(guó)家出臺(tái)了農(nóng)田水利工程管護(hù)相關(guān)政策，在強(qiáng)調(diào)“建管并重”的同時(shí)，明確了政府投資建設(shè)或者財(cái)政補(bǔ)助建設(shè)的農(nóng)田水利工程的使用權(quán)和管護(hù)責(zé)任主體，明確了管護(hù)考核形式、考核內(nèi)容以及獎(jiǎng)懲辦法，通過(guò)獎(jiǎng)補(bǔ)資金的兌現(xiàn)提高管護(hù)資金使用效率。因此，通過(guò)農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化建設(shè)，統(tǒng)籌用水計(jì)劃編制、用電計(jì)量核算、灌溉定額控制、灌溉水價(jià)調(diào)節(jié)及其相應(yīng)的他項(xiàng)措施管控等內(nèi)容，依托信息化平臺(tái)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行功能，可以實(shí)現(xiàn)考核機(jī)構(gòu)、考核形式和考核內(nèi)容的精細(xì)量化，借助考核結(jié)果的程序操作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)管護(hù)工作短板。

5.農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化管理實(shí)現(xiàn)其他目標(biāo)融合

農(nóng)田水利工程管護(hù)是農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的重要內(nèi)容，是系統(tǒng)工程、民生工程，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生態(tài)建設(shè)的國(guó)家工程。工作涉及農(nóng)業(yè)、水利、發(fā)改及財(cái)政等多個(gè)部門(mén)，需要農(nóng)民用水合作組織和用水農(nóng)戶的支持與配合。在農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革推進(jìn)過(guò)程中，用水定額結(jié)構(gòu)性標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性不強(qiáng)、水價(jià)測(cè)算方法不統(tǒng)一、現(xiàn)有水價(jià)辦法可操作性差，以及農(nóng)民用水合作組織與工程管護(hù)組織聯(lián)系不緊密、重形式輕實(shí)效等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的影響，全面完成農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革任務(wù)依然任重道遠(yuǎn)。解決好這些問(wèn)題，根本路徑是明確和細(xì)化有關(guān)部門(mén)責(zé)任和農(nóng)田水利工程的管理目標(biāo)，出臺(tái)實(shí)踐性、操作性更強(qiáng)的量化推進(jìn)辦法，并將有關(guān)部門(mén)間的責(zé)任目標(biāo)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。借助農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化建設(shè)，可以加強(qiáng)相關(guān)部門(mén)的工作協(xié)作，綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程、精準(zhǔn)補(bǔ)貼、節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)和技術(shù)推廣等措施，將綜合管理目標(biāo)與農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革目標(biāo)有效融合，實(shí)效系統(tǒng)地提升農(nóng)業(yè)用水精細(xì)化管理水平，完成農(nóng)業(yè)用水方式的根本性轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水的常態(tài)化運(yùn)行。

四、結(jié) 語(yǔ)

農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化建設(shè)，是農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革成果的有效鞏固和內(nèi)容拓展。通過(guò)農(nóng)田水利工程管護(hù)信息化建設(shè)，有利于推動(dòng)信息化與農(nóng)田水利工程建設(shè)管理深度融合，從而實(shí)現(xiàn)用水信息實(shí)時(shí)采集、農(nóng)田水利設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)控、農(nóng)業(yè)水資源合理配置、相關(guān)改革制度實(shí)效運(yùn)行、用水安全預(yù)警預(yù)測(cè)等管理目標(biāo)。 ■