蘭州市西固區農田灌溉建設與管理分析

楊偉

摘 要：在農業經濟發展過程中，基層水利項目是農業生產建設的基礎條件，是社會經濟體系的重要支撐，是生態環境必可不少的資源保障設施。積極推進基層水利項目改革對促進農村發展、助力經濟建設意義重大。因此，結合蘭州市西固區農田灌區的建設情況，分析了農田灌溉建設與管理的具體思路，借此優化農田灌溉方案設計，規范灌區建設與管理流程，以此構建節能環保型社會，打造可持續發展社會水利系統，走出符合中國特色社會主義建設的現代化道路。

關鍵詞：農田灌溉；農田管理；水資源；水利設施

中圖分類號：TV22 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

《關于加快水利改革發展的決定》文件指出：“必須下決心加快水利發展，切實增強水利支撐保障能力，實現水資源可持續利用”。為合理配置水資源，提升農田灌溉水利用率，完善農村水利基礎保障條件，應加強農田灌區建設與管理，使其整體規劃設計符合國家水資源保護與利用的基本要求。

1 蘭州市西固區農田灌區的基本情況

蘭州市西固區農田水利工程設施97%為電力提灌工程，已建成電力提灌工程44處（河邊泵站），共有泵房102座，總裝機容量210臺套2.54萬kW，上水主干管道156.5 km，配電柜303臺，實際灌溉面積4 793.33 hm2，其中，農田灌溉面積3 020 hm2；綠化灌溉面積

1 773.33 hm2。湟惠渠自流灌溉面積133.33 hm2，電力提灌面積4 660 hm2。

西固區水務局下轄5個電灌站，均屬中小型電力提灌工程 ，灌溉總面積3 066.67 hm2，設計提水流量3.07 m3/s，年提水總量894萬m3，裝機總容量46臺套7 950 kW。區域內已建成黃河水電站3座，裝機容量14臺套39萬kW，其中，八盤峽水電站裝機容量6臺套22萬kW，總庫容1 950萬m3；河口水電站裝機容量4臺套7.4萬kW，設計洪水位1 558.10 m，總庫容1 638.40萬m3；柴家峽水電站裝機容量4臺套9.6萬kW，設計洪水位1 550.5 m，總庫容1 660萬m3。地處內陸腹地，遠離海洋，屬大陸性半溫帶干旱氣候特征。

2 蘭州市西固區農田灌區的建設思路

2.1 制定作物灌溉制度

灌溉制度是建設農田灌區的基礎，是新建農田水利工程規劃設計的核心內容。灌區建設完畢后，灌溉制度會作為灌區編制、執行用水方案的重要依據，能夠促使灌區規范用水，在保護水資源基礎上，推動灌區農業生產的發展。在設計灌溉制度時，相關人員應基于灌區水文、氣候、土壤、水資源條件，分析當前農業生產的灌溉技術要求，并以“高產穩產”“節約用水”為目標，制定詳細的灌水制度，確定農作物各個生產階段的灌溉指標[1]。

第一，根據旱作物田塊的水量平衡原理，計算所有來水量，來水量等于去水量和某一時段內土壤內儲水量的變化量。獲取旱作物田塊水量平衡規律后，確定灌溉制度中的灌溉指標。

第二，整理灌區基本資料，細化作物灌溉制度，準確計算灌水量，包括各時段灌水量、灌水方法和各區域灌水量。

2.2 計算灌溉渠道流量

農田灌區內連續供水的渠道，在整個灌溉季節中，其流量是變化的。在灌區建設工作中，需要根據變化流量中典型流量作為設計依據，確定渠道設計流量、加大流量、最小流量，其中，設計流量對灌區供水能力具有決定性作用。設計流量是指在灌區基礎設計標準條件下，結合灌溉用水需求，計算灌區渠道需通過的最大流量，以明確灌區渠道斷面、渠系建筑物規格大小。

為落實節能環保綠色理念，切實保護水資源，灌區建設還應根據“水利用系數”計算灌區渠道流量，嚴格控制渠道設施、建筑尺寸。渠道水利用系數能夠直接反映一條渠道的水量損失情況，渠系水利用系數可反映各級固定渠道的輸配水損失情況、工作狀況，是衡量灌區運行管理水平的重要指標，也是灌區規劃設計的重要參考依據[2]。

蘭州市西固區灌區內主要種植作物有小麥、玉米、洋芋、油料，蔬菜等，糧經比約為4∶6。經統計灌區總作物種植面積為241.87 hm2，實灌面積為241 hm2。

2023年，毛灌溉用水總量為132.505 2萬m3。通過測算水利用系數，西固區某灌區總干一泵站渠首設計為“U”形槽，全長300 m，縱坡約為1/500，水流基本平穩，符合渠道灌溉要求，“U”形槽上設計水流平穩的斷面，每隔2～4 h觀測記錄水流量，保證毛灌溉用水總量的精度。

2.3 推進灌區信息化建設

“十四五”期間，各地區需要優先推進納入國務院確定的150項重大水利工程建設范圍的30處新建大型灌區，促進已建大型灌區實施續建配套和現代化改造[3]。蘭州市西固區灌區可借此推進灌區信息化建設：

第一，按照灌區當前水利項目信息、水資源信息，依據水生態環境治理、管理需求，構建局域自動控制、遠程監控、智能分析、智能感知功能的信息化系統，提升灌區內外部管理水平，為灌區現代化發展奠定基礎。

第二，建設智能感知體系?；谥悄芨兄W絡，建設以物聯感知、航空感知和視頻感知為主的線上監測系統，包括雨情、 水情、工情、墑情、水質、工程安全，感知體系中的基礎數據信息采集應覆蓋灌區信息流產生的全過程，同時形成閉環，打造可全域覆蓋的物聯感知網。

第三，建設完善灌區通信網絡。為保證整個灌區渠系工程的實時監控能力和數據傳輸效率，還應建設可實現萬物互聯的數據通信網絡系統，系統需支撐渠系防洪、水環境保護、水資源調配信息的正常收集和傳遞。

第四，建設灌區數據中心。灌區信息化建設與管理的基礎是數據分析與應用，因此，還需建設灌區數據中心，促進灌區數據共享、業務協同管理[4]。

3 蘭州市西固區農田灌區管理方案

灌區管理是指在信息化建設基礎上，建設“智慧灌區信息化綜合管理平臺”（圖1）。平臺以提高用水效率為核心，以嚴格的水資源管理制度為保障，應用各項先進技術，匯集灌區信息數據，監控分析數據、精準測算后調度水量，實現精準灌溉，為水權交易提供科學的數據基礎。在智慧灌區信息化綜合管理平臺運行期間，可同時管理西固區各個灌片、不同區縣的灌溉用水情況，同時提供綜合監控、決策分析等服務，這是灌區管理的基礎，有助于推動灌區信息化管理建設。

3.1 灌區“一張圖”

灌區管理“一張圖”是以灌區GIS地圖為藍本，集合灌區地形圖、土地利用圖、農田保護圖、水系分布圖、灌溉工程分布圖、灌溉面積分布圖、水資源紅線圖、遙感影像圖等多源信息的地圖，疊加灌區水資源和工程管理等業務管理系統，構建統一的“地下測、網上控、平臺管”的灌區綜合監管“一張圖”[5]。

3.2 綜合監控

監控服務是在信息采集的基礎上，監控灌區氣象情況、水情、雨情、閘門狀態、其他影像信息，具有展示灌區監控信息的作用，有助于提升灌區管理的便捷性。

3.3 水量調度

依據灌區用水、需水情況，以及灌區供水能力，應用人工智能技術，輔助分析各階段灌區用水、配水灌溉方案。比如，基于人工智能程序、遙測技術，整理各區域用水量，計算水利用系數，分析、考核灌溉方案及其執行情況，確保灌區管理決策的可靠性。

3.4 閘門控制

在遠程監控的基礎上，應用自動、手動、遠程控制的方式，監控管理閥門狀態，下達動作指令，展示閥門狀態圖像視頻信息。

3.5 運維管理

包括灌區建設工程管理、灌區站點管理，具有工程智能巡視、平臺預警、人工巡檢反饋、信息錄入、維護方案智能分析等功能，是灌區建筑物、設備、建設項目信息化管理的核心。

3.6 水費管理

為了給水費計算、水權交易提供決策依據，可動態化配置灌區用戶供水量、計算水費，有助于提高水費核算效率，推動水費計收工作順利進行。

3.7 移動智能終端

主要功能是信息服務，可通過手機、電腦、監控設備為灌區管理者提供信息服務。

3.8 水量監測

通過安裝智能傳感設備，建設水量監測站，以實現對引水、輸水、配水、分水點和分界點全過程的水位、流量自動實時監控，為灌區總調度、分中心提供 數據支撐，實現對水資源的優化配置。同時能夠自動采集灌區水情、雨情信息，定點抓拍，實時記錄河道、水庫、渠道水位的動態變化過程，為灌區管理部門提供評估灌區需水量和來水量的輔助決策依據，實現對水量的科學配置。

4 農田灌溉建設與管理指標

4.1 灌區灌溉用水有效利用系數

灌區灌溉用水有效利用系數是農田灌溉建設與管理的核心指標，在農田灌溉建設中，水利用系數是灌區建筑、設施、設備規劃設計的基礎。在農田灌溉管理中，該指標能夠指導灌區調整用水、配水方案，提升灌區水量監測使用的準確性。

蘭州市西固區某灌區建設管理期間，管理者采用首尾測算分析法測算灌區灌溉水有效利用系數。測算程序以《全國農田灌溉水有效利用系數測算分析技術指導細則》為基礎，分別調整灌區選點，獲取典型灌區信息數據。以灌區水利用系數測算分析為例，相關人員應在灌區供水范圍內篩選典型田塊，在篩選測算田塊時，應全面分析田塊土壤結構、地下水源分布情況、農作物灌溉方法、日常灌溉習慣、田間平整度、農作物種植結構等信息，提取具有代表性的參考數據，準確計算典型田塊凈灌溉定額。經測算，該灌區樣點灌區2023年度（3—10月）作物生育期降水為191.84 mm，多年平均降雨量（3—10月）為324.04 mm，屬少雨年份，灌區毛灌溉用水量為132.505 2萬m3，凈灌溉用水量為75.740 7萬m3，灌溉水有效利用系數為0.571 6。

4.2 灌區建設管理建議

通過測算分析西固區某灌區灌溉水有效利用系數可知，該灌區建設管理工作仍存在以下問題：第一，節約水資源、應用節能灌溉技術的意識薄弱，沒有認識到節水灌溉的價值。灌區服務群體的節水灌溉認知有偏差，且當前節水灌溉項目缺乏統一的高標準，節水技術水平不高。第二，測算灌區建設與管理指標的資金投入少，導致測算工作受阻，不利于灌區運營期間的建設與管理。第三，灌區配套設施不完善，缺少數據測算、指標測算分析，使得測算分析準確性不高。

因此，農田灌區應加強對節水、水資源保護相關的宣傳教育工作，構建節水灌溉工藝推廣、節水服務管理為一體的組織結構，及時完善灌溉用水管理制度，使灌區服務主體認識到節水灌溉、保護水資源的重要性，自覺參與節水宣傳、灌區節水、灌區水資源治理工作，強化灌區群眾在灌區節水灌溉活動中的積極作用。

此外，還應適當加大灌區現代化管理中的資金投入，夯實指標測算基礎，及時完善灌區基礎設施，如水量監測、遠程監控、智能感知設施。

5 灌區建設管理的基本策略

基于灌區灌溉用水有效利用系數測算分析結果，灌區可通過以下4種措施來提高灌區用水效率，規范管理灌區。

第一，采取科技培訓入戶、技術服務到戶、農業信息入戶等措施。使灌區廣大群眾更深刻地認識到節水灌溉的緊迫性和重要性，更進一步明確執行節水灌溉制度、落實各項節水措施是為了科學用水、合理灌溉、降低成本、增產增收。

第二，定期對灌區水渠、電氣設備進行運維與管理，通過渠道清淤、設備檢修控制灌溉輸水時的損失，提高水利用率。

第三，建設泵站和渠道更新改造項目，高效利用灌區內的各類機電設備，為節水目標的實現打好基礎。

第四，科學管理農作物種植結構，優化供水規劃設計。比如，解決灌區農作物種植類型少，結構單一、比例不合理的問題，緩解同類作物需水矛盾。主動配合相關部門推廣、宣傳、落實經濟作物種植工作，提升作物種植比例的合理性。

6 結束語

蘭州市西固區開展農田灌溉建設與管理工作時，還應結合灌區特點、用水需求，加強水利用系數測算與分析工作，及時完善灌區農作物灌溉制度，推進灌區管理信息化建設。應用計算機、大數據等技術，升級灌區建設與管理模式，打造實時監控、水量分析系統，以加強灌區對水資源的統籌規劃能力，保障灌區管理效果，提升農田灌溉工程建設水平，為農村水利、基層水利項目可持續發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1] 葛偉.高效節水理念下的農田灌溉工程建設問題探討[J].地下水，2023，45（6）：130-132.

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[3] 韓曉娟.農田智能節水灌溉遠程監測系統的設計探討[J].南方農機，2023，54（17）：181-182，186.

[4] 王喜澤.計算機技術在農業灌溉中的應用[J].南方農機， 2023，54（6）：190-192.

[5] 鞠艷，楊星，畢克杰，等.江蘇省農田灌溉水有效利用系數年際變化及其影響因素分析[J].灌溉排水學報，2022， 41（12）：123-130.