農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理的實(shí)踐與探索

隨著科技的飛速發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保障水資源可持續(xù)利用的重要途徑。傳統(tǒng)的灌溉方式往往依賴人工經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷，不僅水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且難以精確滿足作物的實(shí)際需求。探索和實(shí)踐農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)的智能化管理，對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水、增效、提質(zhì)具有重要意義。相關(guān)部門工作人員圍繞農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理的實(shí)踐與探索，探討農(nóng)村水利傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)存在的問題、農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理的優(yōu)勢(shì)及實(shí)踐路徑，以期為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有益參考。

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水資源的有效利用是提高作物產(chǎn)量和保障糧食安全的關(guān)鍵因素之一。農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其管理水平直接影響水資源的利用效率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的水利灌溉系統(tǒng)大多依賴人工操作，存在用水效率低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化管理成為解決這些問題的新途徑。在農(nóng)村水利灌溉中引入智能化管理手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)灌溉系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，從而優(yōu)化水資源分配，減少能源消耗，并顯著提高灌溉效率和水資源利用率。

一、農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)概述

農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)是專為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的一套綜合設(shè)施與技術(shù)體系，通過人工或自然手段向農(nóng)田提供必要的水分補(bǔ)充。該系統(tǒng)依據(jù)水資源特點(diǎn)，大致分為地表水灌溉系統(tǒng)與地下水灌溉系統(tǒng)兩大類；根據(jù)灌溉模式的不同，又細(xì)分為漫灌、溝灌、噴灌、滴灌等多種形式。每種灌溉系統(tǒng)均具備特定的應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)勢(shì)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效能及水資源的使用效率產(chǎn)生直接影響。農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵組成部分：水源、輸水渠道、田間工程、排水系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。其中，水源作為灌溉系統(tǒng)的根基，源自河流、湖泊、水庫或地下水等不同資源；輸水渠道承擔(dān)著將水源安全輸送到田間的任務(wù)；田間工程，如田間渠系、泵站等設(shè)施，則負(fù)責(zé)將水分均勻分配至各塊農(nóng)田；排水系統(tǒng)起到排除多余水分、預(yù)防土壤鹽堿化的作用；控制系統(tǒng)如同整個(gè)灌溉系統(tǒng)的“指揮中心”，負(fù)責(zé)監(jiān)控并調(diào)控水量、水壓等關(guān)鍵參數(shù)，以確保灌溉作業(yè)的高效進(jìn)行。農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)的根本任務(wù)在于為農(nóng)作物提供必需的水分，確保其健康生長(zhǎng)。通過科學(xué)灌溉，能夠提高作物的產(chǎn)量，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)，灌溉系統(tǒng)還能調(diào)控農(nóng)田的小氣候環(huán)境，有效抵御干旱和洪澇等自然災(zāi)害。鑒于水資源的持續(xù)短缺，高效能的灌溉系統(tǒng)有利于促進(jìn)水資源的有效利用、保護(hù)水環(huán)境及維護(hù)生態(tài)平衡。因此，強(qiáng)化農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)的建設(shè)與管理，是推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要策略之一。

二、農(nóng)村水利傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)存在的問題

（一）水資源浪費(fèi)嚴(yán)重

農(nóng)村地區(qū)傳統(tǒng)的灌溉方法主要依靠農(nóng)民多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及固定的灌溉時(shí)間安排來實(shí)施，這種做法明顯缺乏科學(xué)與系統(tǒng)的水量管理機(jī)制。由于缺乏精準(zhǔn)的灌溉規(guī)劃和先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備，農(nóng)民在實(shí)際操作中往往難以精確掌握灌溉的最佳時(shí)機(jī)和適宜水量，從而導(dǎo)致大量寶貴的水資源被消耗。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)中有超過半數(shù)的水資源在灌溉過程中未能被農(nóng)作物有效地吸收利用，而是直接流失。這一情況不僅加劇了全球水資源短缺的嚴(yán)峻形勢(shì)，還增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，給農(nóng)民造成了較大的經(jīng)濟(jì)壓力。

（二）灌溉效率低下

受制于技術(shù)與設(shè)施的相對(duì)陳舊，農(nóng)村地區(qū)的傳統(tǒng)灌溉體系在供水管理上難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控。以渠道灌溉為例，其效率低下主要源于渠道建造材料的選擇、整體設(shè)計(jì)規(guī)劃及后續(xù)維護(hù)環(huán)節(jié)的不完善，導(dǎo)致在水傳輸過程中發(fā)生顯著的蒸發(fā)與滲透現(xiàn)象。這一過程直接造成了實(shí)際抵達(dá)農(nóng)田的水量大幅縮減，進(jìn)而對(duì)灌溉系統(tǒng)的整體效能產(chǎn)生了嚴(yán)重沖擊，影響作物生長(zhǎng)所需的水分供應(yīng)。這種低效的灌溉模式不僅束縛了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步，也加劇了水資源的不合理消耗。

（三）人工操作煩瑣

農(nóng)村地區(qū)的灌溉系統(tǒng)主要依賴人工進(jìn)行管理和維護(hù)。農(nóng)民需要定期巡視灌溉設(shè)備，包括水泵、管道與閥門等，確保其正常運(yùn)作。一旦發(fā)現(xiàn)任何故障或隱患，必須立即進(jìn)行修理與保養(yǎng)，以保證灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定與高效，滿足作物生長(zhǎng)所需。然而，這些復(fù)雜且反復(fù)的人工操作，消耗了大量時(shí)間與精力，顯著加重了農(nóng)民的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。長(zhǎng)時(shí)間的體力勞動(dòng)導(dǎo)致農(nóng)民身心俱疲，降低其工作積極性與生活質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效率與收益產(chǎn)生負(fù)面影響。

（四）環(huán)境影響大

不合理運(yùn)用農(nóng)田灌溉技術(shù)不僅會(huì)直接阻礙農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)，還會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)。長(zhǎng)期實(shí)施過量灌溉會(huì)導(dǎo)致土壤鹽分積聚，引發(fā)土壤鹽堿化。這一過程破壞了土壤的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，干擾了作物根系的發(fā)育與養(yǎng)分?jǐn)z取，進(jìn)而降低了作物的產(chǎn)出數(shù)量與質(zhì)量。此外，不當(dāng)?shù)墓喔确椒〞?huì)促使地下水位異常升高，加劇地下水資源的過度開采與污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)地下水資源生態(tài)系統(tǒng)造成長(zhǎng)遠(yuǎn)損害。上述問題不僅對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性構(gòu)成重大威脅，也破壞了地方生態(tài)平衡，影響生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。

三、農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理的優(yōu)勢(shì)

（一）精準(zhǔn)灌溉，提高水資源利用率

農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)的智能化管理，通過整合土壤濕度傳感器、作物生長(zhǎng)周期監(jiān)控及氣象條件預(yù)測(cè)等多種數(shù)據(jù)來源，可實(shí)現(xiàn)前所未有的灌溉精準(zhǔn)度。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集與解析這些信息，智能評(píng)估作物的具體水分需求，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)控灌溉量及灌溉時(shí)機(jī)。這種定制化的灌溉方案確保每一滴水都能被精確送達(dá)作物根部，被作物高效吸收利用，有效防止傳統(tǒng)灌溉方法中普遍存在的水資源浪費(fèi)問題。借助這樣的系統(tǒng)，灌溉效率顯著提升，大幅減少了水資源的消耗，有效減輕了水資源短缺對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的壓力，為農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供了可靠支撐。

（二）自動(dòng)化控制，降低人力成本

農(nóng)村水利智能化灌溉系統(tǒng)廣泛運(yùn)用前沿的物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)灌溉設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)控與自動(dòng)化調(diào)控。該系統(tǒng)能即時(shí)監(jiān)測(cè)灌溉設(shè)備的運(yùn)作狀況，涵蓋水泵的運(yùn)行狀態(tài)、管路的流量變化及閥門的啟閉情況等，一旦識(shí)別非正常情形，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出警示并自動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，以保證灌溉任務(wù)的順暢進(jìn)行。依據(jù)預(yù)先設(shè)定的灌溉方案，系統(tǒng)能夠自主實(shí)施灌溉作業(yè)，無須人工介入。此舉大幅減輕了農(nóng)民對(duì)灌溉設(shè)備的日常檢查與手動(dòng)操作負(fù)擔(dān)，有效降低了人力成本，使農(nóng)民得以從繁復(fù)的灌溉工作中解脫，將更多精力投入作物的培育與管理中，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效率。

（三）優(yōu)化作物生長(zhǎng)環(huán)境，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量

農(nóng)村水利智能化灌溉系統(tǒng)展現(xiàn)較強(qiáng)的環(huán)境監(jiān)控效果，能及時(shí)跟蹤作物生長(zhǎng)環(huán)境中的核心指標(biāo)，包括土壤濕度、氣溫、光照度及大氣中的二氧化碳濃度等。該系統(tǒng)根據(jù)獲取的實(shí)時(shí)信息，結(jié)合作物的生長(zhǎng)周期與生理特性，實(shí)施智能灌溉策略調(diào)整，確保作物享有最佳生長(zhǎng)環(huán)境。這一定制化的灌溉方法不僅能精準(zhǔn)匹配作物在各個(gè)生長(zhǎng)階段的水分需求，還能通過調(diào)控土壤濕度與溫度，促進(jìn)根系健康生長(zhǎng)及養(yǎng)分高效吸收，進(jìn)而大幅提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品不僅為農(nóng)戶帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，也增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入新的生機(jī)與動(dòng)力。

（四）促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

農(nóng)村區(qū)域引入智能灌溉系統(tǒng)，對(duì)于緩解由過量與不當(dāng)灌溉引發(fā)的環(huán)境挑戰(zhàn)具有顯著價(jià)值。該系統(tǒng)憑借對(duì)灌溉水量與時(shí)機(jī)的精準(zhǔn)調(diào)控，有效遏制了水資源的濫耗，以及由此導(dǎo)致的土壤鹽堿化、地下水位下降等環(huán)境問題。智能灌溉系統(tǒng)能夠依據(jù)作物生長(zhǎng)需求及土壤特性，自動(dòng)優(yōu)化灌溉方案，進(jìn)而減少化肥與農(nóng)藥的施用量，減少農(nóng)業(yè)面源污染。該系統(tǒng)的應(yīng)用也促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的精細(xì)化與科學(xué)決策過程，使農(nóng)戶能夠更加準(zhǔn)確地監(jiān)控作物生長(zhǎng)狀態(tài)與市場(chǎng)走勢(shì)，從而助力農(nóng)業(yè)向更加綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。此舉不僅為生態(tài)保護(hù)提供了有力支持，也對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展產(chǎn)生了積極影響。

四、農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理的實(shí)踐路徑

（一）引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)，標(biāo)志著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)真正邁向智慧農(nóng)業(yè)。在此進(jìn)程中，通過周密規(guī)劃與部署各種傳感器及高級(jí)智能控制器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度、氣候狀況及作物即時(shí)需水量的全方位、高精度監(jiān)控。此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新不僅能夠優(yōu)化灌溉管理模式，提高水資源的利用效率，還能夠顯著降低因過度灌溉或灌溉不足引發(fā)的水資源浪費(fèi)。此外，還能確保作物在成長(zhǎng)周期內(nèi)得到適當(dāng)?shù)乃止┙o，為作物的健康成長(zhǎng)與豐收打下穩(wěn)固的基礎(chǔ)。同時(shí)，可以采用高精度土壤濕度傳感器準(zhǔn)確測(cè)量土壤內(nèi)的水分含量，一旦發(fā)現(xiàn)土壤濕度低于事先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，智能灌溉系統(tǒng)將自動(dòng)激活，向農(nóng)田提供適宜的灌溉水量，既可滿足作物生長(zhǎng)需求，又能有效防止水資源的無效消耗。

（二）建立遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)

在農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)中部署遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，是強(qiáng)化灌溉管理效能與智能化進(jìn)程的核心策略。此平臺(tái)構(gòu)建了一個(gè)集中的監(jiān)控中樞，使管理者得以超越地理界限，僅憑互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各灌溉區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，涵蓋灌溉設(shè)施的運(yùn)作狀況、水流速率、土壤濕度變動(dòng)等具體指標(biāo)，并依據(jù)這些信息適時(shí)調(diào)整灌溉策略。該平臺(tái)不僅具備直觀的監(jiān)控功能，還整合了先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析能力，為決策者提供了深入理解灌溉成效與水資源應(yīng)用狀況的窗口。通過深入分析收集的數(shù)據(jù)，決策者能夠迅速辨識(shí)灌溉過程中的問題，例如，某些區(qū)域因系統(tǒng)誤差或操作失誤導(dǎo)致過量灌溉，而其他區(qū)域則因水源分配不均而面臨灌溉不足的情況。一旦通過數(shù)據(jù)分析識(shí)別出這些問題，平臺(tái)會(huì)及時(shí)提供反饋，促使管理者迅速采取行動(dòng)進(jìn)行修正，確保水資源能夠精確、高效地用于農(nóng)田灌溉，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。

（三）采用智能調(diào)度算法

在農(nóng)村水利灌溉領(lǐng)域引入智能調(diào)度算法，象征著灌溉管理步入更高層次的效率與科學(xué)化階段。這類先進(jìn)的計(jì)算算法能夠深入整合多樣化的考量要素，包括精準(zhǔn)的氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、作物生長(zhǎng)周期的具體需求等，實(shí)現(xiàn)灌溉策略的精細(xì)化與動(dòng)態(tài)優(yōu)化。通過全面考慮這些因素，算法能夠智能調(diào)控灌溉的時(shí)間與水量，確保每一單位灌溉水都精確匹配作物需求，同時(shí)最大化提高水資源的使用效率，并有效降低能源損耗。以歷史降雨數(shù)據(jù)與當(dāng)前氣象信息相結(jié)合為例，算法能對(duì)未來數(shù)日的降雨量進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，據(jù)此提前合理規(guī)劃灌溉時(shí)間，避免在預(yù)期降雨量充足的時(shí)期進(jìn)行無謂的灌溉，或在干旱時(shí)期及時(shí)加大灌溉量，以防止作物因干旱而受損。

（四）推廣節(jié)水灌溉技術(shù)

在農(nóng)村水利灌溉領(lǐng)域推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠提高水資源使用效率，推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。相關(guān)部門應(yīng)大力倡導(dǎo)農(nóng)戶采納滴灌與噴灌等高效節(jié)水灌溉手段，逐步淘汰傳統(tǒng)的漫灌模式。運(yùn)用這類先進(jìn)的灌溉技術(shù)不僅能大幅減少用水量，還能顯著提高水的利用率，確保每滴水都能發(fā)揮最大效能。滴灌系統(tǒng)憑借其精準(zhǔn)的水分分配機(jī)制，能將水分精確輸送至作物根部周圍，有效減少水分在土壤表面的蒸發(fā)及深層滲透的損耗，進(jìn)而確保作物在生長(zhǎng)周期中得到充分且高效的水分供應(yīng)。例如，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感技術(shù)，其核心在于通過廣泛分布的傳感器節(jié)點(diǎn)來捕獲、搜集及遠(yuǎn)程傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)。這些傳感器節(jié)點(diǎn)能夠感知及量化多種環(huán)境指標(biāo)，包括但不限于溫度、濕度、光照程度及氣壓等要素。該技術(shù)的實(shí)施場(chǎng)景通常包括在特定區(qū)域，如農(nóng)田中部署不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控與收集關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，包括土壤的濕度狀態(tài)、溫度狀況及光照強(qiáng)度等。所獲取的數(shù)據(jù)隨后被傳輸至云端服務(wù)或農(nóng)田管理系統(tǒng)的中央樞紐，從而能夠及時(shí)、精準(zhǔn)地獲取農(nóng)田環(huán)境信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析與處理。

（五）加強(qiáng)用戶培訓(xùn)和支持

加強(qiáng)對(duì)用戶的培訓(xùn)與支持，有利于推進(jìn)農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)，這直接關(guān)系到智能灌溉技術(shù)能否有效服務(wù)于廣大農(nóng)戶，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與效益。相關(guān)部門應(yīng)定期開展系列技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)，不僅傳授農(nóng)戶正確操作與維護(hù)智能灌溉設(shè)備的方法，還要著重培養(yǎng)其運(yùn)用這些工具優(yōu)化灌溉管理、高效利用水資源的能力。為了全面支持農(nóng)戶，還需要建立便捷的技術(shù)支持服務(wù)體系，及時(shí)解決在使用過程中遇到的問題，確保智能灌溉系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，定期舉辦線上與線下融合的技術(shù)交流會(huì)議，邀請(qǐng)灌溉技術(shù)領(lǐng)域的專家、學(xué)者及經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)踐者參與，通過深入淺出地講解最新的灌溉技術(shù)與設(shè)備使用技巧，解答農(nóng)戶疑慮，分享成功案例，以激發(fā)農(nóng)戶學(xué)習(xí)和應(yīng)用新技術(shù)的熱情，從而促進(jìn)農(nóng)村水利灌溉事業(yè)的持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步。

五、結(jié)語

總之，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)的智能化水平將不斷提高，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加精準(zhǔn)、高效、節(jié)能的灌溉管理方案。目前，農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理在實(shí)踐中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)普及度不高、農(nóng)民接受程度有限、資金投入不足等。未來，需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和推廣，提升農(nóng)民的科技素養(yǎng)和操作技能，加大政策扶持和資金投入力度，共同推動(dòng)農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)智能化管理的深入發(fā)展。在智能化技術(shù)的引領(lǐng)下，農(nóng)村水利灌溉系統(tǒng)將更加智能、高效、環(huán)保，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

作者簡(jiǎn)介：陳亞平（1970—），男，甘肅定西人，大專，工程師，主要從事水利灌溉工作。