浅谈GIS信息技术在农村小型水利工程建管中应注意的问题

2022-01-01

中国水能及电气化 2022年2期

(河南省陆浑水库管理局，河南洛阳 471003)

近年来，河南省极端天气频发，一些地方冬春连旱，乃至大旱，直接造成粮食减产、绝收，人畜饮水困难。为了应对旱灾，确保粮食稳产和农业增收，省政府往往在农村水利工程的基础上采取临时应急措施，启动抗旱机制，加大抗旱力度，有针对性地建设一大批抗旱应急灌溉工程抗旱减灾，力保地方经济发展。如何有效整合农村量大面广的水利资源，实现效益最大化，是建设现代化水利的应有之义。

1 农村水利工程管理现状

农村的水利设施一部分是过去由乡、村(组)集体投资建设的；一部分是通过银行贷款、国债基金等农业扶贫开发项目资金筹建的；还有一部分是随着现代经济发展和农村税费改革政策出台，农户个体、农业合作社建设的。长期以来水利工程重建设轻管理的现象普遍存在，在农村水利工程这一块表现得更加突出，失管和管理不到位的情况长期存在。

1.1 农村水利工程基本情况

农村小型水利工程主要包括水窖、沟渠、塘坝、桥梁、涵洞、小水库、机井、排灌站等。工程具有量大面广、规模小、技术含量少，成本低等特点，工程建设质量参差不齐，工程布局不规范，地区差异性较大，工程建成后运行成本和管理难度相对较大。

1.2 工程管理滞后

目前农村水利工程的管理模式尚未建立，受农村水利工程的区域性限制和地方行政的干预，工程管理严重滞后。农民参与管理和民主监督机制不健全，缺乏水事财务公开，缺乏专门的项目维修和管理基金，也很难从农民收入中筹集资金,造成工程设施老化失修,工程效益得不到有效发挥。

1.3 财政投入不足

农村各级财政资源有限，严重制约了对小型水利工程的补贴。新农村建设以来，国家在政策层面给予倾向，在规划布局、工程建设、财政补贴等方面给予大力支持。由于河南省很多农村地区都位于欠发达地区，很难有更多的资金用于小微型水利工程的建设。结果导致“最后一公里”性质的水利建设项目无法如期开工，建设项目难以按计划完成和验收，加大了继续争取工程项目资金的难度。同时，农村水利建设所需资金与政府财政投入存在较大差距，而受益农民又无力承担这一部分费用。

1.4 农村基层水利技术人员综合素质有待提高

基层水利部门管理范围有限，技术层次低，直接面向农村农业，要承担设计、建设、管理和政府监督等多种职责，但他们一般又不具备相应的资质。基层单位工作条件相对落后，水利部门技术人员少，业务素质差，他们很少抽时间进一步学习，技术水平提升速度缓慢，缺乏深层次的技术管理经验，不能适应当前水利工程的规范化、信息化管理要求。

2 系统的设计原则

农村水利工程信息系统是一种特殊的地理信息系统，是地理信息技术在水利工程和水资源管理中的具体应用。它是一个数量庞大、功能繁多、处理复杂、集空间与管理于一体的系统。它的设计应遵循以下原则并兼顾一般与特殊关系。

2.1 科学性原则

系统平台要借鉴国内外地理信息系统前沿开发技术，结合水利部门的专业特点，按照软件工程的思想和方法，保证系统结构的科学性和合理性。

2.2 实用性原则

根据河南省农村水利管理现状，结合陆浑灌区内一些小型农村水利工程实际，确保信息来源的及时、准确、完整，提高工程信息管理和使用质量，满足现阶段河南省农村水利科学化管理的需要，农村小型水利工程多无正规设计，或设计资料不健全，或标准不高。如一些小型渠道工程所用材料、尺寸、形状与原设计意图有较大出入，所有这些需根据变化了的情况及时更正，力保工程信息真实。

2.3 标准化原则

信息的规范化和标准化是一个信息系统成功的基本保证，系统的数据必须是规范、标准和完备的。陆浑灌区信息化建设已历时多年，在渠道水位和过流量数据采集、传输、使用和共享等方面已有一套比较成熟的办法，但在实际工作中还是遇到不少麻烦。一是常见的硬件故障，有自记水位的纸张缺失；电池电量不足；太阳能电池板工作中出故障等。这些问题需要在日常管理中加以解决。再一个突出问题是软件方面的，水利工程具有特殊性，比如退水闸退水流量的测算，闸门的型式很多，按其结构型式通常分为平面闸门、弧形闸门及叠梁闸门等，这三种主要型式的闸门在陆浑渠道上均有采用。由于退水闸设计上的不完善，施工的不规范，特别是各个退水闸之间的差异性，在退水量信息化建设上采用单一的水位和流量，计算模式就存在误区，往往造成信息化测流数据与退水闸实际过流不相符的情况。如陆浑灌区东二干渠暴雨河退水闸，在2019年的一次测流数据对比中，流量误差达到20%以上，而且误差率有随退水流量加大而增加的趋势。农村小型水利工程，例如渠道工程，个体之间也有不小差距，这也是农村小型工程信息化建设需注意的问题。

3 系统功能结构和体系架构

3.1 体统的功能结构

农村水利工程信息查询系统，是一个开放的资源共享和应用集成系统，可以为各级水利部门提供信息共享、快速查询等便捷服务。农村水利工程信息化是水利信息化的重要组成部分。它的建设旨在利用当前流行的地理信息技术，将农村水利工程中的电动马达井、沟渠、桥梁、涵洞、水闸、灌区电子地图等资料信息化,并有效地组织和利用这些数据来满足项目管理的需要,规划日常办公和其他工作，使农村水资源管理更加有序和高效。

3.2 系统的体系架构

整个系统可分为四个层次:基础设施层、数据中心层、应用系统层和信息服务层。中国水利水电科学研究院曾在《今日中国》杂志上介绍的智慧水利的四个阶段依次为：最初的持续研究阶段；2000年以后，为传感器研究阶段；2010—2020年，为田间量测研究阶段；2020年以后，为量测—传感—控制—决策阶段。中国的智慧水利，现在正处在示范应用阶段。陆浑灌区从2009年开始，进行了长达10年续建配套建设，与此同时，信息化建设及时跟进，已取得了一定的成绩，积累了宝贵的经验，但在建后的管理中还存在不少问题。

GIS信息技术系统的4个层次环环相扣，是一整套完整体系。四个层次各有侧重，互为贯通，只有每一个层次每一个环节都建设好、管理好，整个信息系统的功能才能真正有效发挥。

基础设施层是系统构建和运行分析的基础，包括硬件和软件系统、网络、通信、接口系统等，这些是“农村水利工程信息系统”的基础。在陆浑灌区信息系统多年的建管探索中，我们发现基础设施层至关重要。再一个就是数据来源要可靠精准，经过应用系统层，我们才能得到真实有效的信息。

4 农村小型水利工程信息化建管中应注意的问题

农村小型水利工程信息管理系统的建设应以县、乡、镇为单位，信息服务层应设置到乡镇一级，条件许可的情况下可设置到村一级。系统功能应包括系统信息管理、抗旱应急工程信息管理、工程上图、地图、查询和统计等功能，现以陆浑灌区信息化建设为例谈一点具体建设中应注意的问题。

4.1 各种监测设备应集中布设

在陆浑灌区渠道上布设有自记水位计、流量计和雨量计等设施。由于陆浑灌区渠道长377km，再加上沿陆浑水库大坝坝址以上环库20km布设了一部分观测设施，而信息系统的管理中心主要设在陆浑水库管理局机关内，每次设备巡检需要专人专车，完全巡检一遍往往需要一周以上时间，农村条件有限，设施要尽可能优化布置，减少巡检时间，节省有限的人力物力。