灌区水管理信息化建设若干问题思考(谢崇宝)

时间：2021-01-12 08:06:24　来源：柠檬阅读网本文已影响人

〔摘要〕几年来的实践表明，灌区信息化促进了灌区管理现代化，提高了灌区供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性。本文从技术层面对灌区信息化建设有关问题进行了梳理，以期能够对灌区信息化建设从技术层面有一个比较清晰的认识。

1、现状及前景

信息化是充分利用信息技术，开发利用信息资源，促进信息交流和知识共享，提高经济增长质量，推动经济社会发展转型的历史进程。大力推进信息化，是覆盖我国现代化建设全局的战略举措，是贯彻落实科学发展观、全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会和建设创新型国家的迫切需要和必然选择。水利部领导十分重视水利信息化工作，汪恕诚部长提出“用水利信息化促进水利现代化”。水利部制定了《全国水利信息化规划》，提出了要加快水利信息化发展，同时要求水利各单位都要加快行业系统信息化建设，实现信息共享和提高管理水平。为了贯彻落实水利部党组关于水利信息化建设的工作部署，推动灌区信息化建设的发展，水利部农村水利司从2002年开始，结合大型灌区续建配套节水改造项目和中日合作大型灌区节水改造示范项目的实施，正式启动了全国大型灌区信息化建设试点工作。几年来，各试点灌区结合自身特点与实际需求，真抓实干，取得了一定成效，为进一步开展灌区水管理信息化工作打下了良好的基础。在实际工作中，无论是行业主管部门和技术支持单位，还是灌区管理机构，对灌区信息化建设都表现出极高的热情和热烈的企盼，都认为灌区信息化建设能够更好地促进灌区供水服务水平的提高，能够显著改善供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性，能够更好地为农村和农民服务，而且通过几年的信息化建设，不少专家学者对一些早期建设中存在的问题进行了深入的思考，对灌区信息化建设也有了更进一步清晰的认识。

2、主要建设内容

在我国农业用水总量短缺，增量有限，缺水不断加剧的情况下，我国灌溉农业发展的重点是大力发展节水技术，提高现有农业水资源的利用效率，提高单位灌溉面积上的产出。近年来，随着大型灌区续建配套及节水改造等项目的实施，各大灌区的用水管理水平得到了进一步提高，但是与灌区现代化管理水平的要求相比依然有较大差距。要实现灌区管理现代化，提高灌溉用水管理水平，灌区水量监测是基础性工作，其中雨量监测、水位测量和闸门开度测量等是最主要的监测要素，在灌区用水管理乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。图1给出了灌区用水管理所涉及的五个方面，即灌区计算机识别技术、灌区水情信息监测技术、灌区建筑物控制技术、灌区信息传输技术和灌区综合决策支持调度系统。

围绕灌区水管理所涉及的五大方面，灌区水管理信息化建设内容主要应包括对应的五大任务：（1）灌区识别：灌区的计算机识别技术包括多种方法，如编码法、自定义续接搭建法、可视化创建法、电子地图和地理信息系统等。在灌区水管理中涉及到众多水工建筑物都具有自然地理坐标，而且与灌溉有关的水文水情信息、气象信息和农作物分布信息都具有空间属性。传统的以表格数据为特征的管理系统或者现代的以GIS为平台的管理系统对这些信息都给予了不同程度的表达，无论采用何种方式，都应以满足现实需要为原则，不能千篇一律，过于追求动态效果和可视化效果；
（2）信息监测：信息监测和采集系统主要完成水情、工情、墒情、旱情、灾情、水文地质、土地、种植、气象等信息采集和报送，为灌区的水资源合理配置和监控调度，提供准确及时、可靠的基础信息服务。根据灌区具体情况可分自动及手动两种方式。有条件的监测点可实现遥测和遥控或实时监测水情信息。甚至可以对主要闸门、泵站、量水设施等工程的运行状况进行可视化监测；
（3）信息传输：可靠的通信网络系统及计算机网络系统是保证灌区水管理信息化高效运行的重要条件。建立灌区信息中心－监控站－采集点网络结构，及时传输雨情、水情、工情、农情、灾情等信息，主要建筑物动态监控信息，以及工程调度运行数据、语言、视频信息。同时应建立计算机网络系统为各类信息采集、数据库应用、用水优化调度、运行监控管理等应用提供服务平台；
（4）建筑物控制：为实现水资源的优化配置，特别是在渠系配水过程中，需要对部分控制建筑物如配水闸、节制闸、泄洪闸、泵站等进行动态调度，因此在水管理信息化建设中需要设置控制功能；
（5）调度决策系统：为实现灌区水资源的高效利用和优化配置，需要建立水管理专业软件系统如来水预报模型、需水预报模型、水量优化调配模型等，同时还应建立一般水务管理软件系统如水费管理、基础数据管理、技术档案管理等。这两类软件系统在相关数据信息的支持下，为灌区管理者提供决策依据和决策方案。

3、对有关问题的思考

1)建设目标问题。任何一个项目都不能离开目标，对灌区信息化建设而言，其目标既不能太宏观，太模糊，脱离现阶段发展水平以致无法考核，也不能太短视，将灌区信息化建设庸俗化，人为夸大信息化建设的程度。建设目标不仅应具备可操作性，而且应具备可考核性，同时应积极引导和调动灌区参与信息化建设的积极性和创造性。现阶段可以明确提出以提高灌区供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性为目标，并尽可能给出一些定量化的考核指标，确保通过灌区信息化建设，能够提高水资源的使用效率和效益。

2)建设原则问题。灌区信息化建设目标非常明确，面面俱到的建设原则在实际应用中实施难度较大。在试点阶段应特别突出“先进实用”的原则。所谓先进应包括三层含义，其一是理念上不能落后，要与新时期水利建设思路和灌区管理现代化相适应；
其二是技术上不能落后，应采用成熟的和有发展潜力的技术；
其三是设备上不能落后，不能采用淘汰的或与数字化大趋势相违背的设备。所谓实用也应包括三层含义，其一是灌区管理单位和灌区管理实践所切实需要的；
其二是能够实际操作应用的，不能是项目完工之日即系统停止运行之时；
其三是应有一定的使用频率，或者至少可以预期在一定条件下一定会发挥作用。主要为演示而开发的展示系统不在本处所述“实用”之列。

3)执行标准问题。所谓标准是为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。标准应以科学、技术和经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的。因此，在灌区信息化试点建设初期不宜制定新的标准，或强力推进某一产品，应鼓励各项目承担单位和建设单位在国家或行业已有相关标准的基础上，充分调查灌区水管理实际需求，勇于探索，开发完善各自的企业标准。同时作为项目管理单位应立项开展研究，通过试点或扩大试点，博采众长，完成并完善相关标准制定。

4)建设条件问题。灌区信息化建设有别于其他项目的信息化建设，它不仅仅是信息共享问题，更大的困难在于信息的收集、传输和决策过程。由于它是在一个农业生产的大背景下来实施，渠系的输配水条件不可避免地会对灌区信息化建设造成影响，但是这种影响并不是决定性的，特别是随着大型灌区续建配套节水改造项目的进展，应该说我国大部分大型灌区已基本具备实施信息化建设的条件。信息化建设不是土建项目建设，必要的工程建设和改造是必须的，但它更强调管理理念的更新和管理手段的进步以及机制体制的建立，以实现更好的和更有效的供水服务为目的。

5)软硬件配套问题。信息化建设总体上可分为软件建设和硬件建设，二者应同步进行，相得益彰。在实际操作中，由于认识水平的差异，灌区信息化建设中还较普遍存在着重视一方面而忽视另一方面的问题。部分灌区重视硬件投入，淡化软件开发，而部分灌区又过于关注软件的宣传展示功能，忽略灌区水管理实时信息的更新。在软件的开发方面，由于种种原因，一般事务性软件和展示性软件更易得到人们的青睐，有意无意忽略和忽视极具生产实用价值的灌区水管理专业软件的开发，特别是基于灌区水量监测系统所提供的实时信息而开展的优化调度决策软件的开发更少。导致的直接后果软硬件相互脱离，无法发挥灌区信息化建设的整体效益，因而也就无法实现通过灌区信息化提高灌区供水服务水平的目的。

6)水量测控问题：水量监测是灌区水管理信息化的基础，更是落实节水型社会建设“总量控制”和“定额管理”两套指标体系重要的技术支撑，缺乏及时更新的水量监测数据的信息化系统将成为无本之源，在生产实践中也不可能有多大的实用价值。因此，在整个灌区水管理信息化建设中必须高度重视水量的计量工作。就水量监测而言，根据部分灌区的经验，雨量、渠道水位、闸门开度和管道流量的监测应占主导地位。闸门控制是有效实现水资源优化配置的重要手段。在整个灌区信息化建设的过程中，水量测控应占有十分重要的地位，缺乏水量测控数据的信息化系统是令人难以想象的。就测量和控制比较而言，水量监测应占主要地位同时灌区信息化也并不排斥人工观测水量；
就水量监测而言，灌区水雨情监测应予以充分重视。

7)信息传输问题。信息传输是实现灌区水管理现代化的重要保障。灌区信息化主要是建设以雨情、水情等为内容的信息采集传输系统，它通过传感元件将模拟信号转化为数字信息，利用短波、有线、无线、卫星通信等技术将采集的信息传输到网络中心，实现动态、在线、实时、自动监测的目标，提高水利信息监测的时效性，以期对防汛抢险、抗旱救灾、水利调度、确保水库安全运行起到重要作用。水量监测数据传输基本是随着现代通讯技术的发展而进步的，从早期的有线电缆、短波、微波开始，逐步发展到自建通讯网、公共电话网、无线移动通讯网，直至采用卫星通讯。但无论采用何种通讯方式，必须首先完成需求分析，即对信息传输的流量、频率、可靠性、安全性等进行定量化论证，在选择通讯方式的过程中，应充分考虑发展需求、建设成本、运行价格、维护升级等因素综合确定，不能想当然确定通讯方式，原则上应优先选择公共通讯方式或以公共通讯方式为主，局部集成其他自建通讯方式。信息传输制约着数据更新频率，没有数据更新则是死水一潭，单纯的数据管理系统，不是灌区用水管理信息化，二者不能混为一谈。

8)管理分级问题。灌区水管理信息化系统并不是要完全取代现有的人工管理体制，而是提高管理水平和灌区供水服务水平。因此，灌区信息化管理应该是在充分调研现有管理体制的基础上，从有利于提高灌区供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性水平出发，梳理管理脉络，建立分工明细、权责明确、运转高效的管理体制和运行机制。就一般灌区而言，大致可分为管理局或处中心级、水管所或站分中心级和监测信息点现场级。但无论如何分级都应该以反映灌区实际管理需求和高效运行为原则。因为各层关心的问题不同，深度不同、形式不同、范围不同，因此不要试图全灌区数据事无巨细集于一体，否则看似伟大，实则无用，而且在实践中轻易也无实现之可能。因此，管理分级必须事先完成管理需求分析，对灌区任一被管理对象，要能够明确回答该对象有何功能、为谁服务、存在问题、谁来管理、运行成本等，只有在明确界定这些问题的基础上，才能真正建立一个高效的管理体系。

9)展示平台问题。灌区管理中涉及到众多水工建筑物都具有自然地理坐标，而且与灌溉有关的水文水情信息、气象信息和农作物分布信息都具有空间属性。传统的以表格数据为特征的管理系统难以直观表达这些具有空间属性的数据，而地理信息系统（GIS）以数字电子地图和空间数据库为基础，可以方便地把各种属性数据叠加到电子地图上，从而很好地适应了管理空间相关数据的需要。通过建立灌区GIS，可以把灌区的基本状况和各种灌溉业务数据整合到电子地图上，通过基于地图的查询，可及时、准确、直观地把握灌区业务现状。但是否采用GIS或简单电子地图必须要经过灌区需求分析得来，对一般灌区而言，简单图表或以灌区地图为背景的展示方法至少在现阶段可以满足灌区水管理的现实需求，没有数据更新的展示平台也不是灌区水管理信息化。

10)专业软件与管理软件问题。先进实用的软件系统是灌区水管理信息化的灵魂，无论是信息采集还是闸门控制，抑或水量配置，从灌区的计算机识别到数据库的管理维护到专业知识的计算机实现都离不开软件的支撑。就灌区水管理而言，专业软件的开发显得更为重要，它主要包括降雨径流预报、灌溉用水预报和水资源优化配置与决策等，由于这些软件开发和应用的复杂性，到目前为止仍鲜见通用的软件系统，实践中一般是根据具体灌区和特定背景进行开发，或者仅仅根据经验将一些人工简化的算法计算机化，这些做法导致灌区信息化系统堕落成为数据库管理系统，花费巨大人力物力陶醉于一般数据库管理软件的开发和显示系统的“可视化”，其实质上仅仅处理了一些事务性问题，对提高灌区供水服务水平作用十分有限，其结果很难真正有效解决灌区所关心和灌区水管理应该做的事情。行业管理信息化系统不在本处讨论之列。

4、结论

灌区信息化是灌区灌溉管理现代化的重要内容，其基本宗旨应是提高灌区供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性。因此，在开展灌区信息化建设的过程中，对灌区和相关管理单位而言，其重要的任务是梳理管理脉络和职责划分，作为灌区没有必要花费太多精力关心数据库结构和地理信息系统或电子地图等细节，更应集中精力负责任地完成灌区信息化建设需求分析以及应达到的具体目标。

作者单位：中国灌溉排水发展中心

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