劉夢婷，丁惠君，劉聚濤，張?zhí)m婷

（江西省水利科學院，江西 南昌，330029）

0 引言

我國為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量比其他行業(yè)用水量高，屬用水大戶，節(jié)水潛力巨大[1，2]。雖然我國持續(xù)在推進節(jié)水灌溉工作進程，水資源利用率有顯著性提高，但灌區(qū)用水粗放的現(xiàn)象仍然存在。2016年，國務院提出推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革，促進農(nóng)業(yè)節(jié)水，保障國家糧食安全和水安全，全國范圍內(nèi)實施農(nóng)業(yè)節(jié)水的體制機制正在逐步建立。結(jié)合全面落實最嚴格的水資源管理制度，落實灌溉用水總量控制和定額管理，完善農(nóng)業(yè)供水計量體系很有必要。

江西是農(nóng)業(yè)大省、糧食主產(chǎn)區(qū)，灌區(qū)數(shù)量較多，農(nóng)業(yè)灌溉水系復雜，但配套的計量設施安裝率較低，水量計量工作難以開展[3]。2020年，江西省依據(jù)區(qū)域特點，提出有序開展農(nóng)業(yè)供用水計量體系建設，扎實推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革。本文主要以雙山灌區(qū)為典型案例，梳理灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水計量設施的選型與布局情況，為江西灌區(qū)計量設施安裝工作提供參考。

1 江西灌區(qū)農(nóng)業(yè)供用水計量概況

1.1 農(nóng)業(yè)供用水計量設施現(xiàn)狀

江西省位于長江中下游南岸，屬農(nóng)業(yè)大省，有13座大型灌區(qū)，111座重點中型灌區(qū)，206座一般中型灌區(qū)，大中型灌區(qū)為農(nóng)業(yè)灌溉提供重要保障，但農(nóng)田水利基礎設施仍然較薄弱，管理粗放，串灌漫灌現(xiàn)象較普遍，用水浪費嚴重[4，5]，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.50左右。江西省的節(jié)水關鍵在農(nóng)業(yè)[6]，為了積極實施國家節(jié)水行動，要求通過農(nóng)業(yè)水價綜合改革，發(fā)揮水價綜合杠桿作用，達到農(nóng)業(yè)節(jié)水的效果[7]。

健全配套農(nóng)業(yè)供用水計量體系是農(nóng)業(yè)水價綜合改革的基礎[8，9]。江西省水資源相對充沛，但開展計量體系建設起步晚，2012年之前，采取斷面時間法粗略分配用水量成為解決用水矛盾的主要辦法。隨著國家水資源監(jiān)控能力建設、大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、重點中型灌區(qū)節(jié)水配套改造等項目的全面推進，江西省計量設施的建設逐步受到重視。根據(jù)國家水資源監(jiān)控能力要求，應配套計量設施，實現(xiàn)水資源總量控制；據(jù)不完全統(tǒng)計，國家水資源監(jiān)控能力建設安裝的灌區(qū)計量設施約349處，有統(tǒng)一的信息化管理平臺。另外，國家要求在大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造過程中，計量設施應與其他農(nóng)田水利工程實行同時設計、同時施工和同時驗收，按此要求，江西省共增設各種類型的計量設施約800處。至目前，全省范圍內(nèi)已建成千余處灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水計量設施，主要集中在大中型自流灌區(qū)渠首及骨干渠段，自動化計量和非自動化計量各占一半。計量設施的建設和運行為較準確獲取江西省農(nóng)業(yè)灌溉用水量起到了很大作用，但由于基礎設施建設和資金投入等方面的限制，供用水計量設施未能全面覆蓋。2020年，江西省根據(jù)農(nóng)業(yè)水價綜合改革和國家節(jié)水行動要求，提出配套完善農(nóng)業(yè)供水計量設施；初步規(guī)劃，至2022年底，全省大中型灌區(qū)應增加供水計量設施共2 447套，灌區(qū)計量設施信息化覆蓋率達到80%以上。

1.2 農(nóng)業(yè)供用水計量設施存在的問題

當前，江西省灌區(qū)計量設施具體存在以下幾個方面的問題：

（1）計量設施基礎薄弱。江西省灌區(qū)數(shù)量較多，水系復雜，導致農(nóng)業(yè)供用水計量設施不配套、不完善等問題突出，目前已安裝的計量設施集中于大中型灌區(qū)，且大多在主要干、支渠，斗渠及末級渠道量水設施嚴重不足。另外，末級渠系建設不夠規(guī)范，縱橫交錯，計量工作難以開展。

（2）運行維護困難。江西省灌區(qū)管理粗放，缺乏完善的管理制度及規(guī)范，計量設施運行管理責任落實不到位，基層水利人員身兼數(shù)職，計量設施安裝后，未按要求定期率定校核，故障率較高，且計量設施管護資金緊缺，無專項資金，后期維護管理是難點。

（3）計量方法不科學。在計量設施的布點和選型過程中，未充分考慮渠道形狀、襯砌情況、水體中泥沙、漂浮物等因素的影響，部分灌區(qū)計量設施安裝位置在水閘出口或彎道位置，部分計量設施的精度會受到水體垃圾的干擾，導致獲取的數(shù)據(jù)誤差大，不具備科學性和有效性。

（4）信息化程度低。灌區(qū)信息化建設的資金及人力投入不足，雖然大中型灌區(qū)干渠大部分都已安裝自動化計量設施，但缺乏統(tǒng)一的信息化平臺，終端數(shù)據(jù)采集手段落后，需要技術人員定期去機房查看并記錄，采集效率低，數(shù)據(jù)的利用率有限，距離現(xiàn)代化灌區(qū)的建設標準還存在一定差距。

（5）缺乏專業(yè)技術人才。灌區(qū)未重視技術人才的作用，灌區(qū)大多偏離市區(qū)，計量人員的工資又較低，難以吸引或留住專業(yè)技術人員，導致專業(yè)技術人員匱乏，對現(xiàn)有人員的培訓力度也不夠且不具備設備維修保養(yǎng)的專業(yè)技能，整體技術水平有限。

2 雙山灌區(qū)案例分析

2.1 灌區(qū)基本情況

雙山灌區(qū)位于江西省吉安市吉水縣西部，骨干工程為雙山水庫。雙山水庫于1960年建成，總庫容3 270萬m3，有效庫容2 030萬m3，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電等作用的中型水庫。灌區(qū)受益范圍涵蓋吉水縣阜田、楓江、盤谷三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，西起阜田里塘，東至楓江青水陂，南自阜田永勝，北至盤谷嶺背。灌區(qū)現(xiàn)有小型引水堰（閘）10處、提水泵站3處、干渠1條，主要支渠3條，渠系建筑物144座，灌區(qū)設計灌溉面積3 766.67hm2（56 500畝），有效灌溉面積2 600hm2（39 000畝）。

經(jīng)實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，雙山灌區(qū)僅在雙山水庫主干渠、南支渠、北支渠渠首安裝了固定式雷達波流量計，而目魚形支渠以及重要跨行政村斗渠均未設置量水設施。根據(jù)灌區(qū)管理范圍劃分，雙山水庫管理委員會主要負責干渠、支渠的運行管護等工作，而支渠以下渠道分別由渠道歸屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村管理。由于具有專門的管護機構，干支渠上安裝的計量設施運行情況較為良好。雙山灌區(qū)量水設施現(xiàn)狀情況如表1所示。

表1 雙山灌區(qū)量水設施現(xiàn)狀調(diào)查統(tǒng)計表

2.2 計量設施安裝范圍

根據(jù)江西省灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水計量點的特點，主要分為取水計量、分水計量、配水計量三大類。

（1）取水計量安裝范圍：大中型灌區(qū)擬在國家水資源監(jiān)控能力計劃建設的計量設施之外，在灌溉面積大于66.67hm2（1000畝）且流量大于0.1m3/s的單一水源取水處安裝取水計量設施；小型灌區(qū)擬在灌溉面積大于66.67hm2（1 000畝）的單一水源取水處安裝取水計量設施。

（2）分水計量安裝范圍：大中型灌區(qū)擬在灌區(qū)或水庫管理機構與其他管理機構的渠道交界點處安裝分水計量設施；小型灌區(qū)不納入分水計量安裝范圍。

（3）配水計量安裝范圍：對于灌溉多個行政村的灌區(qū)，擬在每個行政村用水口安裝配水計量設施。

結(jié)合雙山灌區(qū)的實際情況，雙山水庫主干渠已安裝1套取水計量設施，南、北支渠已各安裝了1套分水計量設施，目魚形支渠及跨行政村斗渠未安裝計量設施。根據(jù)計量設施安裝范圍，目魚形支渠的水源為盤谷目魚形水陂，需要安裝1套取水計量設施；雙山灌區(qū)共涉及27個村委（用水協(xié)會），需要安裝26套配水計量設施。綜上考慮，雙山灌區(qū)所需計量點主要為取水計量和配水計量。

2.3 常用計量設施主要性能比較

目前灌區(qū)供水計量模式主要分為自動化計量與非自動化計量兩大類；自動化計量是利用超聲波技術或雷達技術，通過探頭測量流體液位高度，再經(jīng)過儀器內(nèi)部的微處理器運算得到流量[10]。非自動化計量大多是基于水位-流量關系曲線計算原理或流速-面積法計算原理，進行人工推算流量[11]，而以電折水是先獲取機泵的灌溉用電量，再乘以率定好的水電轉(zhuǎn)換系數(shù)，最后推算出用水總量[12]。分別對常用計量設施做優(yōu)缺點分析，如表2所示。

表2 常用計量設施對比分析表

2.4 計量設施選型

《國家節(jié)水行動方案》明確要求到2022年，大中型灌區(qū)渠首和干支渠口實現(xiàn)取水計量。《江西省2020年度農(nóng)業(yè)水價綜合改革實施方案》提出在大中型灌區(qū)渠首、干支渠重要引水口、分水口、供用水斷面等處建設完善相關計量設施，實現(xiàn)灌區(qū)斗口以上渠道全部供水計量，灌區(qū)骨干工程和田間工程分界斷面要全部實現(xiàn)計量，為供用水總量控制、定額管理創(chuàng)造條件。

根據(jù)實地調(diào)研，雙山灌區(qū)擬安裝取水計量設施1處，配水計量設施26處。按照水量總量控制的要求，在取水口安裝取水計量設施，為實現(xiàn)全自動計量，并結(jié)合今后計量設施的運行維護的經(jīng)濟性、實用性、安全性、方便性，采用標準斷面+雷達水位計測流。配水口基于不堵水，不宜被農(nóng)戶拆除或破壞的原則，一般采用非自動化計量方式，對于量水精度要求不高的渠道，優(yōu)先采用標準斷面和水閘水尺等非自動化計量方式，矛盾突出的地方采用自動化計量，因此本次配水口主要采用標準斷面+水尺測流。雙山灌區(qū)計量設施選擇情況如表3所示。

表3 雙山灌區(qū)計量設施表

3 結(jié)論與建議

通過實施農(nóng)業(yè)供水計量，可優(yōu)化灌區(qū)水資源配置，有效提高用水效率，減少農(nóng)業(yè)廢水排放；同時，農(nóng)業(yè)用水節(jié)約的水量，通過水權交易，可置換為工業(yè)、城市、生態(tài)等非農(nóng)用水的增量，為當?shù)亟?jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

通過案例分析，結(jié)合江西灌區(qū)的實際情況，對灌區(qū)計量設施的選擇與應用提出以下建議：

（1）由于不同地區(qū)經(jīng)濟水平有所差異，應根據(jù)實際計量的需要，基于經(jīng)濟實用的原則，配備與當?shù)刎斄ο嗥ヅ涞挠嬃吭O施。

（2）考慮到灌區(qū)灌溉范圍會涉及多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、多個行政村，為了便于后續(xù)準確計量各用水組織用水量，需要在渠道上下游村委之間供用水分界斷面設置供水計量設施。

（3）采用逐步覆蓋的原則，先少量試運行后大量布設，通過試運行期間的數(shù)據(jù)收集，驗證計量數(shù)據(jù)的科學性和有效性，觀察計量設施與渠道的相容性，為進一步完善健全農(nóng)業(yè)供水計量體系提供依據(jù)，促進節(jié)約用水，提高農(nóng)業(yè)用水效率。