兰州市西固区农田灌溉建设与管理分析

杨伟

摘 要：在农业经济发展过程中，基层水利项目是农业生产建设的基础条件，是社会经济体系的重要支撑，是生态环境必可不少的资源保障设施。积极推进基层水利项目改革对促进农村发展、助力经济建设意义重大。因此，结合兰州市西固区农田灌区的建设情况，分析了农田灌溉建设与管理的具体思路，借此优化农田灌溉方案设计，规范灌区建设与管理流程，以此构建节能环保型社会，打造可持续发展社会水利系统，走出符合中国特色社会主义建设的现代化道路。

关键词：农田灌溉；农田管理；水资源；水利设施

中图分类号：TV22 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–0-03

《关于加快水利改革发展的决定》文件指出：“必须下决心加快水利发展，切实增强水利支撑保障能力，实现水资源可持续利用”。为合理配置水资源，提升农田灌溉水利用率，完善农村水利基础保障条件，应加强农田灌区建设与管理，使其整体规划设计符合国家水资源保护与利用的基本要求。

1 兰州市西固区农田灌区的基本情况

兰州市西固区农田水利工程设施97%为电力提灌工程，已建成电力提灌工程44处（河边泵站），共有泵房102座，总装机容量210台套2.54万kW，上水主干管道156.5 km，配电柜303台，实际灌溉面积4 793.33 hm2，其中，农田灌溉面积3 020 hm2；绿化灌溉面积

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

西固区水务局下辖5个电灌站，均属中小型电力提灌工程 ，灌溉总面积3 066.67 hm2，设计提水流量3.07 m3/s，年提水总量894万m3，装机总容量46台套7 950 kW。区域内已建成黄河水电站3座，装机容量14台套39万kW，其中，八盘峡水电站装机容量6台套22万kW，总库容1 950万m3；河口水电站装机容量4台套7.4万kW，设计洪水位1 558.10 m，总库容1 638.40万m3；柴家峡水电站装机容量4台套9.6万kW，设计洪水位1 550.5 m，总库容1 660万m3。地处内陆腹地，远离海洋，属大陆性半温带干旱气候特征。

2 兰州市西固区农田灌区的建设思路

2.1 制定作物灌溉制度

灌溉制度是建设农田灌区的基础，是新建农田水利工程规划设计的核心内容。灌区建设完毕后，灌溉制度会作为灌区编制、执行用水方案的重要依据，能够促使灌区规范用水，在保护水资源基础上，推动灌区农业生产的发展。在设计灌溉制度时，相关人员应基于灌区水文、气候、土壤、水资源条件，分析当前农业生产的灌溉技术要求，并以“高产稳产”“节约用水”为目标，制定详细的灌水制度，确定农作物各个生产阶段的灌溉指标[1]。

第一，根据旱作物田块的水量平衡原理，计算所有来水量，来水量等于去水量和某一时段内土壤内储水量的变化量。获取旱作物田块水量平衡规律后，确定灌溉制度中的灌溉指标。

第二，整理灌区基本资料，细化作物灌溉制度，准确计算灌水量，包括各时段灌水量、灌水方法和各区域灌水量。

2.2 计算灌溉渠道流量

农田灌区内连续供水的渠道，在整个灌溉季节中，其流量是变化的。在灌区建设工作中，需要根据变化流量中典型流量作为设计依据，确定渠道设计流量、加大流量、最小流量，其中，设计流量对灌区供水能力具有决定性作用。设计流量是指在灌区基础设计标准条件下，结合灌溉用水需求，计算灌区渠道需通过的最大流量，以明确灌区渠道断面、渠系建筑物规格大小。

为落实节能环保绿色理念，切实保护水资源，灌区建设还应根据“水利用系数”计算灌区渠道流量，严格控制渠道设施、建筑尺寸。渠道水利用系数能够直接反映一条渠道的水量损失情况，渠系水利用系数可反映各级固定渠道的输配水损失情况、工作状况，是衡量灌区运行管理水平的重要指标，也是灌区规划设计的重要参考依据[2]。

兰州市西固区灌区内主要种植作物有小麦、玉米、洋芋、油料，蔬菜等，粮经比约为4∶6。经统计灌区总作物种植面积为241.87 hm2，实灌面积为241 hm2。

2023年，毛灌溉用水总量为132.505 2万m3。通过测算水利用系数，西固区某灌区总干一泵站渠首设计为“U”形槽，全长300 m，纵坡约为1/500，水流基本平稳，符合渠道灌溉要求，“U”形槽上设计水流平稳的断面，每隔2～4 h观测记录水流量，保证毛灌溉用水总量的精度。

2.3 推进灌区信息化建设

“十四五”期间，各地区需要优先推进纳入国务院确定的150项重大水利工程建设范围的30处新建大型灌区，促进已建大型灌区实施续建配套和现代化改造[3]。兰州市西固区灌区可借此推进灌区信息化建设：

第一，按照灌区当前水利项目信息、水资源信息，依据水生态环境治理、管理需求，构建局域自动控制、远程监控、智能分析、智能感知功能的信息化系统，提升灌区内外部管理水平，为灌区现代化发展奠定基础。

第二，建设智能感知体系。基于智能感知网络，建设以物联感知、航空感知和视频感知为主的线上监测系统，包括雨情、 水情、工情、墒情、水质、工程安全，感知体系中的基础数据信息采集应覆盖灌区信息流產生的全过程，同时形成闭环，打造可全域覆盖的物联感知网。

第三，建设完善灌区通信网络。为保证整个灌区渠系工程的实时监控能力和数据传输效率，还应建设可实现万物互联的数据通信网络系统，系统需支撑渠系防洪、水环境保护、水资源调配信息的正常收集和传递。

第四，建设灌区数据中心。灌区信息化建设与管理的基础是数据分析与应用，因此，还需建设灌区数据中心，促进灌区数据共享、业务协同管理[4]。

3 兰州市西固区农田灌区管理方案

灌区管理是指在信息化建设基础上，建设“智慧灌区信息化综合管理平台”（图1）。平台以提高用水效率为核心，以严格的水资源管理制度为保障，应用各项先进技术，汇集灌区信息数据，监控分析数据、精准测算后调度水量，实现精准灌溉，为水权交易提供科学的数据基础。在智慧灌区信息化综合管理平台运行期间，可同时管理西固区各个灌片、不同区县的灌溉用水情况，同时提供综合监控、决策分析等服务，这是灌区管理的基础，有助于推动灌区信息化管理建设。

3.1 灌区“一张图”

灌区管理“一张图”是以灌区GIS地图为蓝本，集合灌区地形图、土地利用图、农田保护图、水系分布图、灌溉工程分布图、灌溉面积分布图、水资源红线图、遥感影像图等多源信息的地图，叠加灌区水资源和工程管理等业务管理系统，构建统一的“地下测、网上控、平台管”的灌区综合监管“一张图”[5]。

3.2 综合监控

监控服务是在信息采集的基础上，监控灌区气象情况、水情、雨情、闸门状态、其他影像信息，具有展示灌区监控信息的作用，有助于提升灌区管理的便捷性。

3.3 水量调度

依据灌区用水、需水情况，以及灌区供水能力，应用人工智能技术，辅助分析各阶段灌区用水、配水灌溉方案。比如，基于人工智能程序、遥测技术，整理各区域用水量，计算水利用系数，分析、考核灌溉方案及其执行情况，确保灌区管理决策的可靠性。

3.4 闸门控制

在远程监控的基础上，应用自动、手动、远程控制的方式，监控管理阀门状态，下达动作指令，展示阀门状态图像视频信息。

3.5 运维管理

包括灌区建设工程管理、灌区站点管理，具有工程智能巡视、平台预警、人工巡检反馈、信息录入、维护方案智能分析等功能，是灌区建筑物、设备、建设项目信息化管理的核心。

3.6 水费管理

为了给水费计算、水权交易提供决策依据，可动态化配置灌区用户供水量、计算水费，有助于提高水费核算效率，推动水费计收工作顺利进行。

3.7 移动智能终端

主要功能是信息服务，可通过手机、电脑、监控设备为灌区管理者提供信息服务。

3.8 水量监测

通过安装智能传感设备，建设水量监测站，以实现对引水、输水、配水、分水点和分界点全过程的水位、流量自动实时监控，为灌区总调度、分中心提供 数据支撑，实现对水资源的优化配置。同时能够自动采集灌区水情、雨情信息，定点抓拍，实时记录河道、水库、渠道水位的动态变化过程，为灌区管理部门提供评估灌区需水量和来水量的辅助决策依据，实现对水量的科学配置。

4 农田灌溉建设与管理指标

4.1 灌区灌溉用水有效利用系数

灌区灌溉用水有效利用系数是农田灌溉建设与管理的核心指标，在农田灌溉建设中，水利用系数是灌区建筑、设施、设备规划设计的基础。在农田灌溉管理中，该指标能够指导灌区调整用水、配水方案，提升灌区水量监测使用的准确性。

兰州市西固区某灌区建设管理期间，管理者采用首尾测算分析法测算灌区灌溉水有效利用系数。测算程序以《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》为基础，分别调整灌区选点，获取典型灌区信息数据。以灌区水利用系数测算分析为例，相关人员应在灌区供水范围内筛选典型田块，在筛选测算田块时，应全面分析田块土壤结构、地下水源分布情况、农作物灌溉方法、日常灌溉习惯、田间平整度、农作物种植结构等信息，提取具有代表性的参考数据，准确计算典型田块净灌溉定额。经测算，该灌区样点灌区2023年度（3—10月）作物生育期降水为191.84 mm，多年平均降雨量（3—10月）为324.04 mm，属少雨年份，灌区毛灌溉用水量为132.505 2万m3，净灌溉用水量为75.740 7万m3，灌溉水有效利用系数为0.571 6。

4.2 灌区建设管理建议

通過测算分析西固区某灌区灌溉水有效利用系数可知，该灌区建设管理工作仍存在以下问题：第一，节约水资源、应用节能灌溉技术的意识薄弱，没有认识到节水灌溉的价值。灌区服务群体的节水灌溉认知有偏差，且当前节水灌溉项目缺乏统一的高标准，节水技术水平不高。第二，测算灌区建设与管理指标的资金投入少，导致测算工作受阻，不利于灌区运营期间的建设与管理。第三，灌区配套设施不完善，缺少数据测算、指标测算分析，使得测算分析准确性不高。

因此，农田灌区应加强对节水、水资源保护相关的宣传教育工作，构建节水灌溉工艺推广、节水服务管理为一体的组织结构，及时完善灌溉用水管理制度，使灌区服务主体认识到节水灌溉、保护水资源的重要性，自觉参与节水宣传、灌区节水、灌区水资源治理工作，强化灌区群众在灌区节水灌溉活动中的积极作用。

此外，还应适当加大灌区现代化管理中的资金投入，夯实指标测算基础，及时完善灌区基础设施，如水量监测、远程监控、智能感知设施。

5 灌区建设管理的基本策略

基于灌区灌溉用水有效利用系数测算分析结果，灌区可通过以下4种措施来提高灌区用水效率，规范管理灌区。

第一，采取科技培训入户、技术服务到户、农业信息入户等措施。使灌区广大群众更深刻地认识到节水灌溉的紧迫性和重要性，更进一步明确执行节水灌溉制度、落实各项节水措施是为了科学用水、合理灌溉、降低成本、增产增收。

第二，定期对灌区水渠、电气设备进行运维与管理，通过渠道清淤、设备检修控制灌溉输水时的损失，提高水利用率。

第三，建设泵站和渠道更新改造项目，高效利用灌区内的各类机电设备，为节水目标的实现打好基础。

第四，科学管理农作物种植结构，优化供水规划设计。比如，解决灌区农作物种植类型少，结构单一、比例不合理的问题，缓解同类作物需水矛盾。主动配合相关部门推广、宣传、落实经济作物种植工作，提升作物种植比例的合理性。

6 结束语

兰州市西固区开展农田灌溉建设与管理工作时，还应结合灌区特点、用水需求，加强水利用系数测算与分析工作，及时完善灌区农作物灌溉制度，推进灌区管理信息化建设。应用计算机、大数据等技术，升级灌区建设与管理模式，打造实时监控、水量分析系统，以加强灌区对水资源的统筹规划能力，保障灌区管理效果，提升农田灌溉工程建设水平，为农村水利、基层水利项目可持续发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 葛伟.高效节水理念下的农田灌溉工程建设问题探讨[J].地下水，2023，45（6）：130-132.

[2] 张文瑾，沈丽，刘婷婷，等.基于S7-1500的智能农田灌溉系统研究[J].机电工程技术，2023，52（8）：101-104.

[3] 韩晓娟.农田智能节水灌溉远程监测系统的设计探讨[J].南方农机，2023，54（17）：181-182，186.

[4] 王喜泽.计算机技术在农业灌溉中的应用[J].南方农机， 2023，54（6）：190-192.

[5] 鞠艳，杨星，毕克杰，等.江苏省农田灌溉水有效利用系数年际变化及其影响因素分析[J].灌溉排水学报，2022， 41（12）：123-130.