北京市全面深入實施農業灌溉用水智能計量管理的思考

李京輝

（北京市北運河管理處，101100，北京）

北京市人均水資源量僅150 m3，為資源型重度缺水地區，實施最嚴格水資源管理制度成為緩解水資源危機的重要措施。為此，北京市采取“開源、節流、保護、利用”等多措并舉，積極推進節水型社會建設。多年來，農業節水通過細定地、嚴管井、上設施、增農藝、統收費、節有獎的建管模式，實現區域規模化高效節水灌溉，并形成匹配的政策制度。至2020年，農業用水總量將由1999年的12億m3/a降至4.5億m3/a，灌溉水利用系數由0.45上升至0.75，達到全國領先水平。

北京市農業灌溉機井共計32 600眼。2001年以前沒有用水計量設施，2002開始安裝機械式水表，但由于冬季凍脹和淺層地下水富含砂粒及雜質，運行兩年后陸續損壞報廢，恢復用水無計量狀態。2008年以后，為解決北京農業用水粗放、浪費嚴重的情況，市、區水務局在農業灌溉機井上進行區域農業用水參數換算、超聲波計量的試點獲得成功。2014年，結合農業水價綜合改革試點，以建設管理導則為框架，在全市的農業機井全面鋪開計量建設，至今除報廢機井外，各區已基本完成建設任務，有力緩解了日益緊缺的首都水資源形勢，助推都市型現代農業迅猛有序發展，填補了全市行業用水“三條紅線”考核管理的空白。

北京市農業灌溉用水計量經歷了由最初的機械式水表到無接觸式參數換算、超聲波計量及系統完善的探索，再到農戶用水繳費觀念的轉變，以及統收費、節有獎、用水戶協會專業維護的制度保障等發展過程，建設和維護保障制度日趨完善，依托農業用水計量系統的統一收費、定額管理、累進加價等，嚴格的水資源管理手段得以有效實施，灌溉用水實現了總量和效率雙控，消除了北京市第二大用水行業用水粗放的短板。

一、農業灌溉用水計量管理存在的主要問題

1.農業灌溉用水計量設施保有率和統計數據精度低

北京市自2002年實行水資源“開源、節流、保護、利用”26項措施以來，對全市農用機井進行了機械式水表的裝配。由于農用機井防護設施配套差，水表受長期磨損、凍脹及人為損壞等影響，再加上產權不清、維修更新力度弱，導致農用計量水表保有率較低，通過隨時更換，僅有2 000余眼機井具備計量能力，其余灌溉機井的用水統計只是依據水電關系折算估數，精度差，影響總量和效率考核、水資源費征收、累進加價等管理手段的實施。

2.農業用水管理粗放

北京市農業灌溉年用水指標分解到各區、鎮后，受計量設施、管理信息化建設滯后的影響，無法再分配至各村各井。區、鎮水資源管理部門也缺乏相關技術手段掌握各機井的實時用水情況，難以實現不同種植作物地塊的用水定額控制和水資源費的征收。農民購水不便捷，用水矛盾大，村、鎮、區、市四級用水管理部門履行管理職責投入高、產出低，行政管理效率差。

3.計量系統有待改進

受當時技術水平制約，超聲波計量設備、IC卡、射頻卡控制系統、GPRS無線傳輸等適宜性的先進計量技術尚未普及應用，安裝的計量設施基本以機械式水表為主，需人工抄表，分級分類統計上報，數據及時性和可靠性受人為影響較大，水務部門無有效核實手段，且該類計量設備易受“水錘”破壞、泥沙磨損、凍脹損壞、人為損毀等，導致保有率較低，絕大部分機井計量僅靠電轉換估算，統計成本高，準確性差。

4.用水總量及效率考核缺乏基礎設施支撐

北京市統一要求從2012年開始對各區、鎮進行分類的用水總量及效率考核。作為全市用水第二大戶，農業灌溉用水考核難以有效落實，除計量設施不健全外，還缺乏統一的農業用水管理信息平臺作為考核基礎，管理和監控缺乏有效的硬件支撐。

二、農業灌溉用水智能計量系統工程建設

為緩解首都水資源緊缺的嚴峻形勢，市、區兩級水務管理部門在農業用水管理方面進行了積極探索實踐。參照水利部推薦的山西清徐節水計量管理模式，北京市2010—2013年在通州區、房山區分別進行了農業灌溉用水智能計量系統示范工程建設，2015年以后總結試點經驗，出臺了全國第一個省級《農業機井智能計量建設管理導則》以及農用機井智能計量設施安裝、現場校驗、遠程監測和評價3個北京市地方標準，用以指導全市各區的計量建設和管理，目前已基本完成全市除報廢機井外的全部計量安裝和四級信息系統建設，農業灌溉用水管理方面取得較好成效。

1.通州區智能計量系統示范工程

（1）示范區概況

通州示范區覆蓋耕地面積15萬畝（1 畝=1/15 hm2，下同），涉及 1 400眼機井，工程實施前灌溉用水計量設施為機械式水表，保有率僅15%；工程實施后，通過安裝智能流量計量設備和信息系統建設，實現了對灌溉用水的精準計量和高效管理，計量率為100%。

（2）軟件平臺

示范區各村莊分別建立一套村級農業用水計量管理系統信息平臺，實現的主要功能包括：農戶充值購水，農戶基礎信息登記，灌溉用水控制量、實際用量及余額查詢，農戶用水信息的手機短信適時服務。

（3）硬件設備

主要硬件設備包括：智能液體流量儀（XYX-SJK，以下簡稱智能流量儀）、計算機、紅外線抄表儀、讀寫卡機、智能卡。智能流量儀對應用電計量，其內置CPU利用水電轉換擬合數學模型，通過采集水泵實時電流、電壓值，結合井的水位、水泵功率測算水泵的出水量，實現對用水的計量。系統需根據地下水水位變化對參數進行調整，精確在5%以內。

（4）系統運行

農戶持卡到村級用水管理系統進行充值，到井口智能流量儀上刷卡自動啟停水泵，流量儀自動記錄用水時間、電量及用水量。

管水員持抄表機到智能流量儀上轉存數據，通過農業用水村級管理平臺將數據導出上傳。實現了一戶一卡、預付水費、累進加價、定額管理、用水總量及效率控制。

（5）建設及維護資金

原計量是機械式水表，建設資金約600元/井，1~2年需更新水表。示范區水電轉換計量建設資金約4 000元/井，避免了機械式水表易受損的狀況，維護由村委會負責。

2.房山區精準灌溉信息管理示范工程

（1）示范區概況

房山示范區覆蓋耕地面積4 022畝，涉及39眼機井，工程實施前項目區為機械式水表，保有率20%；工程實施了超聲波流量計量、智能卡控制系統、數據遠傳模塊等，實現灌溉用水的高效定額管理，計量率為100%。

（2）軟件平臺

該系統分為：村級管理系統和區級管理平臺。

村級管理系統主要功能：①基本信息管理，包括機井、地塊、農戶、管水員等信息編輯、查詢；②智能卡管理，包括開戶和充值功能；③抄表機管理，將紅外抄表機中數據導入計算機；④數據管理，包括灌溉用水、充值等數據查詢、統計、上報。

區級信息管理平臺主要功能：①實時監測，包括地下水水位、土壤墑情、氣象等信息；②水資源管理，包括水權分配、用水計量統計、收費管理；③水務設施管理，包括水源工程、田間工程及監測站點等信息管理。

（3）硬件設備

系統的硬件設備包括：超聲波流量計（XYX-CL-CR50）、紅外線抄表儀、讀寫卡機、智能卡、數據遠傳模塊等。系統根據超聲波在水流中的傳播速度變化測量流量，精確度在1%以內。

（4）系統運行

區水務局根據年度用水指標，通過信息管理平臺進行水權分配，村級管理系統根據下達的村級用水指標對農戶進行水權再分配。農戶預付費用后，刷卡取水灌溉；智能計量設備自動記錄用水量、時間、用戶等信息，并將信息自動上傳至村級管理平臺，對灌溉用水過程進行監管。村級管理平臺定期將灌溉用水統計數據上傳至區級平臺分析灌溉用水量、用水效率。區級信息管理平臺還可根據土壤墑情、氣象信息、作物長勢做出灌溉預報發布給村級管理平臺，指導農戶科學灌溉，提高用水效率。

（5）建設及維護資金

房山區超聲波精準灌溉系統建設資金約8000元/井（含信息平臺），同通州區的水電轉換計量系統一樣避免了機械式水表易損問題，在提高精度的同時，避免了頻繁的地下水水位調參。

3.全市推行農業用水信息管理工程

（1）工程區概況

2015年后灌溉機井智能計量建設在全市有序推進，共計在129個鎮全面實施，機械式水表得到全面更換，通州試點區由于是水電轉換，精度較低，也同步進行了更新。至2016年年底，全市農用機井計量建設工作全面完成，共涉及機井24 000余眼，耕地面積280余萬畝。工程實施后，通過超聲波流量計、智能卡控、數據遠傳、四級系統建設等，實現灌溉用水管理的細定地、嚴管井、上設施、增農藝、統收費、節有獎的“十八字”方針，計量率實現100%。

（2）軟件平臺

該系統分為：村、鎮（水務站）、區、市四級管理平臺。

村級管理系統除房山試點功能外，還增加了以下功能：①增加作物類別、定額控制和歷次建設信息、水權轉讓和節水獎勵情況；②增加一卡多井或一井多卡功能，增加一點多發及權限修改功能；③實現硬件故障自動報警、故障類型分析，實現系統及硬件遠程升級。

新增鎮級平臺，主要功能為：全鎮的農業用水統計及對比分析，問題、效率計算及預測，各村各井用水單元的維護維修情況，水量交易及收費情況。

區級信息管理平臺主要增加了水權分配、水量交易、全區用水效率以及收費和獎勵情況、用水預測、灌溉指導等。

新增加市級平臺，主要功能為：各區、鎮、村用水及收費、系統維護及管理，定額管理、水權交易、考核指標完成情況等。

（3）硬件設備

系統的硬件設備包括：超聲波流量計（需到質檢局校測合格）、紅外線抄表儀、讀寫卡機、智能卡、數據遠傳模塊、設備柜、四級系統終端等。系統根據超聲波在水流中的傳播速度變化進行測流，精確度在1%以內。

（4）系統運行

區水務局根據市級平臺下達的年度用水指標，通過區、鎮、村信息管理平臺分配至井，并根據種植作物種類及面積核定各農戶水權，農戶預付費后刷卡取水灌溉，系統自動計量用水量、時間信息并上傳至村到市的四級平臺，對灌溉用水過程、定額管理、繳費情況進行實時監管。

市級平臺可查閱每眼機井、村鎮和各區的使用管理情況，主要是下達年度指標、提示預警、完成針對性的考核等。

（5）建設及維護資金

全市推進的農業用水計量管理系統建設資金按12 000元/井控制（含四級終端及相應的軟件、計量檢測費用），由于用于計量核算，故每臺計量設備均需通過市質檢局的核測，獲得一表一證后方可使用。

4.農業用水智能計量管理系統取得的成效

（1）農戶節水意識提升

該系統實現了分戶計量，改變了農戶傳統的用水只交電錢不交水錢的習慣，提高了自覺保護計量設施的意識，節水獲獎也可通過平臺水權交易獲取收入。工程實施后，每年節約農業用水3 000萬m3以上，節水率提高10%以上。

（2）村委會統計及維護質量提高

遠傳計量，預付費后使用，再加上用水戶協會充足的水費收繳解決維護經費不足問題，基本消除了灌溉用水收費率低、設備損壞率高、數據抄錄工作量大、維護費用缺乏等村委會面臨的用水管理 “最后一公里”問題，基層管理瓶頸得到破解。

（3）各級水務管理部門實時動態監控，真正實現精細化管理

市、區、鎮（站）、數據一體化管理，區別化的軟件平臺突出各自職責，為農業水資源費征收、定額灌溉、水權交易，以及“十八字”方針落實奠定了基礎，同時有利于客觀考核區、鎮、村水資源管理和保護方面的政績及用水指標的完成情況。

三、下一步全面深入實施農業灌溉用水智能計量管理的思考

1.加強對農民用水戶協會的建設和支持

作為“最后一公里”的農業設施維護責任主體，農民用水戶協會的作用至關重要。目前各區的農民用水戶協會建設不均衡，市、區級財政每年只有較少的專項資金支持，考核標準、力度不統一，人員管理、專項培訓無長效制度保障，從建立之初開始逐漸呈現萎縮態勢，有的被村里其他協會逐步替代職責。建議通過水務、農委、民政、財政等幫扶政策，做大做強農民用水戶協會，充分發揮其維護管理主力軍作用，重新修訂職責和考核辦法，通過農民自治組織發揮設施設備維護管理職能，夯實良性運行管理的基礎。

2.計量管理要建管并重，強化考核

“重建設、輕管理”是制約農田水利發展的重要因素，農業灌溉用水智能計量系統長期穩定發揮作用需要有完善的管護機制支撐。目前建成的計量系統已制定相關的管護制度和標準，并通過區、鎮、施工單位、村用水戶協會四方協議落實了管護責任，通過收取水費彌補了運維費用的不足，“最后一公里”的主要責任主體和經費已落實，但還存在著考核覆蓋面不全的情況。市對區、區對鎮、鎮對村只考核用水總量，還應加上用水效率、收費率、計量設施維護正常使用率、計量覆蓋率、水價改革落實率等考核指標，并設置專項獎勵獎金用于表彰節水管理突出的單位和個人，將統收費、節有獎真正落在實處，用行政和市場手段推進農業節水工作持續良性發展。

3.加大農業設施包括計量設施保護的執法力度，嚴懲隨意破壞行為

農業設施包括計量設施等，屬涉水工程，使用對象為農戶和租戶，依法管理和保護設施的力度較其他水務設施相比有較大差距，導致投入巨大的農業基礎設施經常受到破壞，提前喪失部分或全部功能，工程及資金效益難以充分發揮，需要重點加強農田水利條例、節水條例、計量法的社會宣傳，尤其對農戶的宣傳，實施有獎舉報，發動廣大村民自覺依法保護農業節水設施，同時加大破壞案件的查處力度，形成社會共建共管共享共治的保護機制。

4.試點推行合同節水、建管一條龍管理

結合農業高效節水工程建設和農業水價改革的推進，試點實施包括計量設施管理在內的維護體制改革。目前各村的用水戶協會過散，水平參差不齊，同時還承擔著農村經濟發展的職責，難于專注維護管理工作，高效節水工程建管中常出現建設方只管建設，維護方受制于質量和不專業問題，耗費大量人力物力造成投入大產出低，導致農業高效節水設備、設施、工程使用年限短，維護不及時，不能長久發揮工程效益。建議引進能源部門合同管理的理念，將全區涉農設施的建、管、用、維統一交給一家有資質、聲譽好的涉農專業企業，通過PPP及合同指標約束并考核企業管理情況，年底通過效益分紅、維護資金分配彌補企業利潤，實現低利潤、專業性、長效化的管理新機制，使政府通過市場調節手段提升資金效益和工程效益。