智慧灌區(qū)的架構(gòu)、理論和方法之初探

史良勝，查元源，胡小龍，楊 琦

（武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，湖北 武漢 430072）

灌區(qū)在我國農(nóng)業(yè)和水利行業(yè)中具有舉足輕重的地位。目前灌區(qū)管理面臨新的需求，包括：（1）管理目標(biāo)多元化。灌區(qū)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主體，如何提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率，對于保障工業(yè)和生活用水供應(yīng)至關(guān)重要。在水資源短缺現(xiàn)象日益嚴(yán)重、水土環(huán)境污染和生態(tài)退化問題加劇的背景下，灌區(qū)管理從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用水管理轉(zhuǎn)變至農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)用水管理并重，有些灌區(qū)還服務(wù)于旅游和科教產(chǎn)業(yè)。灌區(qū)管理涉及到多地區(qū)、多部門、多行業(yè)，管理目標(biāo)多元化使得灌區(qū)系統(tǒng)的復(fù)雜性顯著增加；（2）管理行為精準(zhǔn)化。粗放型農(nóng)業(yè)用水方式導(dǎo)致我國農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.554（中國水資源公報，2019），且傳統(tǒng)的灌區(qū)管理以農(nóng)業(yè)用水為主，缺乏生態(tài)和環(huán)境方面的監(jiān)測與管理。為實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化管理，需對灌區(qū)水資源配置、種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)田水肥藥措施等不同時間和空間尺度的行為進行精細(xì)化管理，實時精準(zhǔn)地實施抗旱、防洪、排澇、排漬、控污，以及滿足生產(chǎn)、生活、生態(tài)的用水需求，達到水土資源的最優(yōu)利用以及生態(tài)環(huán)境保護的目的；（3）管理手段智能化。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)就業(yè)人口數(shù)量快速下降、老齡化現(xiàn)象日趨突出。灌區(qū)管理在面臨管理目標(biāo)多樣、管理任務(wù)繁重的同時，也面臨管理人員不足的壓力；因此，需要借助智能化手段，提高管理服務(wù)的效率和水平。……