灌區(qū)信息化建設(shè)探索

摘要：“水利信息化是水利現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志”，同樣，也可以說(shuō)，灌區(qū)信息化是灌區(qū)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志。

關(guān)鍵詞：灌區(qū)；信息化；建設(shè)

中圖分類號(hào)：TD352+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施，21世紀(jì)的中國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)有社會(huì)的發(fā)展，洪澇災(zāi)害、干早缺水、水污染嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化等水資源問(wèn)題日益突出，已經(jīng)嚴(yán)重制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。水利行業(yè)作為一個(gè)信息密集型行業(yè)，應(yīng)該大力開(kāi)展信息化建設(shè)。水利信息化作為水利現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)管理、高效利用和有效保護(hù)的基礎(chǔ)和前提。

1 當(dāng)前我國(guó)灌區(qū)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題

1.1 灌溉可利用水量減少。隨著我國(guó)人口增加、工業(yè)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化率的不斷提高，水資源的供需矛盾日益突出。以農(nóng)業(yè)供水為主的水庫(kù)，不同程度地轉(zhuǎn)向工業(yè)及城市生活供水，灌溉用水不得不另尋水源(如城市廢污水、地下水開(kāi)采等)或采取非充分灌溉和其他各種節(jié)水措施。

1.2 灌溉設(shè)施配套差、老化損壞嚴(yán)重由于歷史原因，我國(guó)已建成的大、中型灌區(qū)中，很多屬于“三邊”工程，受當(dāng)初資金、物資等條件的限制，許多灌區(qū)未按照原設(shè)計(jì)要求完成渠系、田間及建筑物的工程配套，造成不少灌區(qū)的實(shí)際灌溉面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)灌溉面積。而且由于歷史條件限制，當(dāng)時(shí)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，工程運(yùn)行當(dāng)中又缺少必要的資金投人，至今大多數(shù)灌區(qū)的水價(jià)仍達(dá)不到供水成本，由此造成渠（溝）系及其建筑物得不到及時(shí)的維護(hù)和更新，致使渠道滲漏、沖淤及建筑物老化、破損等現(xiàn)象十分嚴(yán)重，實(shí)灌面積不斷萎縮，為此必須進(jìn)行更新改造。

1.3 灌區(qū)管理體制、運(yùn)作機(jī)制不適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求。我國(guó)現(xiàn)有灌區(qū)基本上仍沿用計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)管理模式，普遍存在著重建設(shè)、輕管理的情況。大多數(shù)灌區(qū)的管理體制不順，機(jī)構(gòu)臃腫;政事不分、責(zé)權(quán)不清，投入機(jī)制不完善，缺乏經(jīng)濟(jì)自立能力;管理、量水、通訊、維修設(shè)施簡(jiǎn)陋，手段落后;灌區(qū)管理人員缺乏現(xiàn)代化管理知識(shí)，技術(shù)素質(zhì)較低，遠(yuǎn)不能適應(yīng)對(duì)灌區(qū)經(jīng)營(yíng)管理的要求。另外，我國(guó)灌區(qū)現(xiàn)行的灌溉水價(jià)遠(yuǎn)低于供水成本，水費(fèi)收取制度不合理，大部分灌區(qū)水費(fèi)收取率低，拖欠、截留、挪用嚴(yán)重.嚴(yán)重制約了灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

2 我國(guó)灌溉用水信息管理的現(xiàn)狀

我國(guó)近10年來(lái)，在灌溉管理軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用上，同樣得到了蓬勃發(fā)展.姚祟仁(1989)建立了尋求各次灌水不同土壤類型、不同灌水定額下灌溉面積的線性規(guī)劃模型。該模型考慮了作物前一生育期的灌水狀況對(duì)本次灌水的影響，引人了減產(chǎn)系數(shù)的概念，并以不同土壤類型及不同水分虧缺狀況(不灌水、充分灌水和非充分灌水)的灌溉面積為決策變量，尋求灌區(qū)最大的凈收益。由于減產(chǎn)系數(shù)隨土壤類型、作物種類和灌水定額的不同而異，而且又受前次灌水狀況的影響，所以，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)較難確定。汪志農(nóng)、熊運(yùn)章(1993)分別以全灌區(qū)凈灌溉增產(chǎn)值最大和某次灌水全灌區(qū)水費(fèi)收入最高為目標(biāo)，建立起兩種適用于半干旱灌區(qū)某次配水的優(yōu)化模型。第一個(gè)模型在目標(biāo)函數(shù)上有所改進(jìn)，以凈灌溉增產(chǎn)值為目標(biāo)，省去了對(duì)不灌溉面積的求解，降低了決策變量的數(shù)量;第二個(gè)模型實(shí)際上是追求到達(dá)斗口的水量最大，即干、支渠上的輸水損失最小。周祖昊、袁宏源(2002)給出了水庫(kù)灌區(qū)由多水源供水，種植多種作物，在有限供水條件下的非線性規(guī)劃模型。該模型由灌區(qū)內(nèi)水利工程調(diào)度模型、骨干水庫(kù)調(diào)度模擬模型和田間水量?jī)?yōu)化分配模型組成。在田間水量?jī)?yōu)化分配模型中，作者把作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量表示成灌水公的函數(shù)，以不同子區(qū)、不同作物的灌水量為決策變量來(lái)追求灌區(qū)最大的灌溉效益。最佳組合問(wèn)題。呂宏興等(2000)建立起適用于支渠以下各級(jí)配水渠道的0～1整數(shù)規(guī)劃模型，并提出了各輪灌組引水時(shí)間均一化處理方法，使配水渠道進(jìn)水閘能在同一時(shí)間關(guān)閉。

盡管我國(guó)水利科技人員在灌溉管理軟件的開(kāi)發(fā)上，正在努力縮小與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，但由于種種原因，所開(kāi)發(fā)出的灌溉管理軟件能真正在灌區(qū)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的仍為數(shù)不多。分析其原因，一是科技人員本身對(duì)灌區(qū)灌溉用水管理中的實(shí)際情況摸得不透，且與灌區(qū)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合得不夠緊密，或軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)后尚未真正在灌區(qū)實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證、改進(jìn)與維護(hù)，或大多只是從理論上進(jìn)行了應(yīng)用上的探討。二是目前灌區(qū)所奉行的管理體制及運(yùn)作機(jī)制與渠系優(yōu)化配水的目標(biāo)函數(shù)是相背的，即灌溉管理機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)作機(jī)制就與灌溉管理軟件的實(shí)際應(yīng)用相互矛盾。三是現(xiàn)行的農(nóng)民家庭責(zé)任承包制，生產(chǎn)規(guī)模小，土地又插花，更進(jìn)一步增添了軟件應(yīng)用的難度。四是灌區(qū)管理部門的人員科技素質(zhì)有待進(jìn)一步提高，同時(shí)廣大農(nóng)民群眾的整體科技文化水平也有待進(jìn)一步地培訓(xùn)提高。

3 灌區(qū)信息化建設(shè)的主要內(nèi)容

3.1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)反映人們賴以生存的現(xiàn)實(shí)世界的各類空間數(shù)據(jù)，描述這些空間數(shù)據(jù)的屬性特征，并在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的支持下，以一定的格式輸入、存儲(chǔ)、檢索、顯示和綜合分析。地理信息系統(tǒng)的概念于20世紀(jì)50年代提出，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，其應(yīng)用已擴(kuò)大到自然資舔管理、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)側(cè)、商業(yè)決策及政府部門的管理中。

地理信息系統(tǒng)按照其性能特點(diǎn)，可以分為通用地理信息系統(tǒng)、專用地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用地理信息系統(tǒng)三類.按照其體系結(jié)構(gòu)，可以分為單機(jī)地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)。

3.2 信息采集系統(tǒng)

灌區(qū)信息化建設(shè)的第一個(gè)任務(wù)就是所需信息的采集，信息化要求的是數(shù)字化的信息，這就需要建立一套現(xiàn)代化的信息采集和數(shù)字化的系統(tǒng)。

按照數(shù)據(jù)更新頻率的不同可以分為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)三類。靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)往往是一次采集、定時(shí)或不定時(shí)更新，如灌區(qū)各種工程設(shè)施的信息在灌區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中收集、人庫(kù)，這就完成了信息采集的任務(wù)，如果以后某工程設(shè)施的屬性發(fā)生了變化(年久失修或進(jìn)行了維護(hù))，針對(duì)該工程進(jìn)行更新就可以了。如果灌區(qū)已經(jīng)累計(jì)了大量的紙質(zhì)資料，可以借助于一定的技術(shù)手段予以數(shù)字化，可以通過(guò)鍵盤(pán)錄入，也可以將紙質(zhì)資料掃描后存入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。總之.這類數(shù)據(jù)的采集相對(duì)而言是比較容易的。

但對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，情況就不同了。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要按照固定的時(shí)間間隔進(jìn)行采集，如渠道的水位和流量數(shù)據(jù)，要了解渠道中的放水情況就必須不斷地采集渠道不同斷面的水位和流量數(shù)據(jù)。目前，傳統(tǒng)的信息采集方法在很多情況下已經(jīng)難以勝任信息化建設(shè)的要求，所以必須采用現(xiàn)代化的信息采集手段。

3.3 灌溉用水決策支持系統(tǒng)的基本組成

決策支持系統(tǒng)作為決策者的輔助工具，實(shí)質(zhì)上是把原來(lái)完全由決策者來(lái)完成的工作中的一部分由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，余下的部分仍由決策者來(lái)完成。決策支持系統(tǒng)能在多大程度上輔助決策者完成決策任務(wù)，取決于系統(tǒng)功能的完全程度和智能化程度。但無(wú)論怎樣完善的決策支持系統(tǒng)，也不可能完全替代人的作用，成為自動(dòng)化決策的工具，人的參與是必不可少的。因此，在決策支持系統(tǒng)的工作過(guò)程中盡管要求人機(jī)不斷地互相交流，而最終做出決策的仍然是操作者。

灌溉用水決策支持系統(tǒng)的作用在于支持用戶在進(jìn)行灌溉規(guī)劃和管理的過(guò)程中，通過(guò)人機(jī)對(duì)話，擬定各種方案，反復(fù)調(diào)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、方法、模型，模擬灌區(qū)的生產(chǎn)過(guò)程，最后通過(guò)方案評(píng)估向決策者推薦可行的灌溉管理方案和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo).供決策者參考。

結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)以前所未有的高速發(fā)展，灌區(qū)信息化面臨著難得的發(fā)展機(jī)遇，我們一定要抓住機(jī)遇，加快灌區(qū)信息化的發(fā)展步伐，為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)現(xiàn)代化做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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