農村水利灌溉系統智能化管理的實踐與探索

隨著科技的飛速發展和農業現代化進程的加速，農村水利灌溉系統智能化管理成為提高農業生產效率、保障水資源可持續利用的重要途徑。傳統的灌溉方式往往依賴人工經驗和直覺判斷，不僅水資源浪費嚴重，而且難以精確滿足作物的實際需求。探索和實踐農村水利灌溉系統的智能化管理，對于實現農業節水、增效、提質具有重要意義。相關部門工作人員圍繞農村水利灌溉系統智能化管理的實踐與探索，探討農村水利傳統灌溉系統存在的問題、農村水利灌溉系統智能化管理的優勢及實踐路徑，以期為農業可持續發展提供有益參考。

在現代農業生產中，水資源的有效利用是提高作物產量和保障糧食安全的關鍵因素之一。農村水利灌溉系統作為農業生產的重要基礎設施，其管理水平直接影響水資源的利用效率和農業生產的可持續發展。傳統的水利灌溉系統大多依賴人工操作，存在用水效率低、資源浪費嚴重等問題。隨著計算機技術和物聯網技術的迅速發展，智能化管理成為解決這些問題的新途徑。在農村水利灌溉中引入智能化管理手段，能夠實現對灌溉系統的精準控制，從而優化水資源分配，減少能源消耗，并顯著提高灌溉效率和水資源利用率。

一、農村水利灌溉系統概述

農村水利灌溉系統是專為農業生產設計的一套綜合設施與技術體系，通過人工或自然手段向農田提供必要的水分補充。該系統依據水資源特點，大致分為地表水灌溉系統與地下水灌溉系統兩大類；根據灌溉模式的不同，又細分為漫灌、溝灌、噴灌、滴灌等多種形式。每種灌溉系統均具備特定的應用場景與優勢，對農業生產的效能及水資源的使用效率產生直接影響。農村水利灌溉系統的構成主要包括以下幾個關鍵組成部分：水源、輸水渠道、田間工程、排水系統及控制系統。其中，水源作為灌溉系統的根基，源自河流、湖泊、水庫或地下水等不同資源；輸水渠道承擔著將水源安全輸送到田間的任務；田間工程，如田間渠系、泵站等設施，則負責將水分均勻分配至各塊農田；排水系統起到排除多余水分、預防土壤鹽堿化的作用；控制系統如同整個灌溉系統的“指揮中心”，負責監控并調控水量、水壓等關鍵參數，以確保灌溉作業的高效進行。農村水利灌溉系統的根本任務在于為農作物提供必需的水分，確保其健康生長。通過科學灌溉，能夠提高作物的產量，優化農產品的質量，進而增加農民的經濟收益。同時，灌溉系統還能調控農田的小氣候環境，有效抵御干旱和洪澇等自然災害。鑒于水資源的持續短缺，高效能的灌溉系統有利于促進水資源的有效利用、保護水環境及維護生態平衡。因此，強化農村水利灌溉系統的建設與管理，是推動農業可持續發展的重要策略之一。

二、農村水利傳統灌溉系統存在的問題

（一）水資源浪費嚴重

農村地區傳統的灌溉方法主要依靠農民多年的實踐經驗及固定的灌溉時間安排來實施，這種做法明顯缺乏科學與系統的水量管理機制。由于缺乏精準的灌溉規劃和先進的監控設備，農民在實際操作中往往難以精確掌握灌溉的最佳時機和適宜水量，從而導致大量寶貴的水資源被消耗。根據相關統計數據，傳統灌溉系統中有超過半數的水資源在灌溉過程中未能被農作物有效地吸收利用，而是直接流失。這一情況不僅加劇了全球水資源短缺的嚴峻形勢，還增加了農業生產成本，給農民造成了較大的經濟壓力。

（二）灌溉效率低下

受制于技術與設施的相對陳舊，農村地區的傳統灌溉體系在供水管理上難以實現精準調控。以渠道灌溉為例，其效率低下主要源于渠道建造材料的選擇、整體設計規劃及后續維護環節的不完善，導致在水傳輸過程中發生顯著的蒸發與滲透現象。這一過程直接造成了實際抵達農田的水量大幅縮減，進而對灌溉系統的整體效能產生了嚴重沖擊，影響作物生長所需的水分供應。這種低效的灌溉模式不僅束縛了農業生產的進步，也加劇了水資源的不合理消耗。

（三）人工操作煩瑣

農村地區的灌溉系統主要依賴人工進行管理和維護。農民需要定期巡視灌溉設備，包括水泵、管道與閥門等，確保其正常運作。一旦發現任何故障或隱患，必須立即進行修理與保養，以保證灌溉系統的穩定與高效，滿足作物生長所需。然而，這些復雜且反復的人工操作，消耗了大量時間與精力，顯著加重了農民的勞動負擔。長時間的體力勞動導致農民身心俱疲，降低其工作積極性與生活質量，進而對農業生產的整體效率與收益產生負面影響。

（四）環境影響大

不合理運用農田灌溉技術不僅會直接阻礙農作物的健康生長，還會引發一系列嚴重的環境危機。長期實施過量灌溉會導致土壤鹽分積聚，引發土壤鹽堿化。這一過程破壞了土壤的營養結構，干擾了作物根系的發育與養分攝取，進而降低了作物的產出數量與質量。此外，不當的灌溉方法會促使地下水位異常升高，加劇地下水資源的過度開采與污染風險，對地下水資源生態系統造成長遠損害。上述問題不僅對農業生產的持續性構成重大威脅，也破壞了地方生態平衡，影響生物多樣性及生態系統的穩定狀態。

三、農村水利灌溉系統智能化管理的優勢

（一）精準灌溉，提高水資源利用率

農村水利灌溉系統的智能化管理，通過整合土壤濕度傳感器、作物生長周期監控及氣象條件預測等多種數據來源，可實現前所未有的灌溉精準度。該系統能夠實時采集與解析這些信息，智能評估作物的具體水分需求，進而自動調控灌溉量及灌溉時機。這種定制化的灌溉方案確保每一滴水都能被精確送達作物根部，被作物高效吸收利用，有效防止傳統灌溉方法中普遍存在的水資源浪費問題。借助這樣的系統，灌溉效率顯著提升，大幅減少了水資源的消耗，有效減輕了水資源短缺對農業生產帶來的壓力，為農業的持續健康發展提供了可靠支撐。

（二）自動化控制，降低人力成本

農村水利智能化灌溉系統廣泛運用前沿的物聯網與自動化控制技術，實現了對灌溉設施的遠程監控與自動化調控。該系統能即時監測灌溉設備的運作狀況，涵蓋水泵的運行狀態、管路的流量變化及閥門的啟閉情況等，一旦識別非正常情形，系統能夠及時發出警示并自動調整設備參數，以保證灌溉任務的順暢進行。依據預先設定的灌溉方案，系統能夠自主實施灌溉作業，無須人工介入。此舉大幅減輕了農民對灌溉設備的日常檢查與手動操作負擔，有效降低了人力成本，使農民得以從繁復的灌溉工作中解脫，將更多精力投入作物的培育與管理中，進而提高農業生產的綜合效率。

（三）優化作物生長環境，提高作物的產量和質量

農村水利智能化灌溉系統展現較強的環境監控效果，能及時跟蹤作物生長環境中的核心指標，包括土壤濕度、氣溫、光照度及大氣中的二氧化碳濃度等。該系統根據獲取的實時信息，結合作物的生長周期與生理特性，實施智能灌溉策略調整，確保作物享有最佳生長環境。這一定制化的灌溉方法不僅能精準匹配作物在各個生長階段的水分需求，還能通過調控土壤濕度與溫度，促進根系健康生長及養分高效吸收，進而大幅提高農作物的產量與質量。優質農產品不僅為農戶帶來豐厚的經濟效益，也增強了產品的市場競爭力，為農業的持續發展注入新的生機與動力。

（四）促進農業可持續發展，保護生態環境

農村區域引入智能灌溉系統，對于緩解由過量與不當灌溉引發的環境挑戰具有顯著價值。該系統憑借對灌溉水量與時機的精準調控，有效遏制了水資源的濫耗，以及由此導致的土壤鹽堿化、地下水位下降等環境問題。智能灌溉系統能夠依據作物生長需求及土壤特性，自動優化灌溉方案，進而減少化肥與農藥的施用量，減少農業面源污染。該系統的應用也促進了農業生產管理的精細化與科學決策過程，使農戶能夠更加準確地監控作物生長狀態與市場走勢，從而助力農業向更加綠色、可持續的方向發展。此舉不僅為生態保護提供了有力支持，也對實現農業持續健康發展產生了積極影響。

四、農村水利灌溉系統智能化管理的實踐路徑

（一）引入物聯網技術

將物聯網技術融入農村水利灌溉系統，標志著傳統農業真正邁向智慧農業。在此進程中，通過周密規劃與部署各種傳感器及高級智能控制器，可實現對土壤濕度、氣候狀況及作物即時需水量的全方位、高精度監控。此項技術創新不僅能夠優化灌溉管理模式，提高水資源的利用效率，還能夠顯著降低因過度灌溉或灌溉不足引發的水資源浪費。此外，還能確保作物在成長周期內得到適當的水分供給，為作物的健康成長與豐收打下穩固的基礎。同時，可以采用高精度土壤濕度傳感器準確測量土壤內的水分含量，一旦發現土壤濕度低于事先設定的標準，智能灌溉系統將自動激活，向農田提供適宜的灌溉水量，既可滿足作物生長需求，又能有效防止水資源的無效消耗。

（二）建立遠程監控平臺

在農村水利灌溉系統中部署遠程監控平臺，是強化灌溉管理效能與智能化進程的核心策略。此平臺構建了一個集中的監控中樞，使管理者得以超越地理界限，僅憑互聯網即可實現對各灌溉區的實時監控，涵蓋灌溉設施的運作狀況、水流速率、土壤濕度變動等具體指標，并依據這些信息適時調整灌溉策略。該平臺不僅具備直觀的監控功能，還整合了先進的數據分析能力，為決策者提供了深入理解灌溉成效與水資源應用狀況的窗口。通過深入分析收集的數據，決策者能夠迅速辨識灌溉過程中的問題，例如，某些區域因系統誤差或操作失誤導致過量灌溉，而其他區域則因水源分配不均而面臨灌溉不足的情況。一旦通過數據分析識別出這些問題，平臺會及時提供反饋，促使管理者迅速采取行動進行修正，確保水資源能夠精確、高效地用于農田灌溉，實現資源的最大化利用。

（三）采用智能調度算法

在農村水利灌溉領域引入智能調度算法，象征著灌溉管理步入更高層次的效率與科學化階段。這類先進的計算算法能夠深入整合多樣化的考量要素，包括精準的氣象預報數據、作物生長周期的具體需求等，實現灌溉策略的精細化與動態優化。通過全面考慮這些因素，算法能夠智能調控灌溉的時間與水量，確保每一單位灌溉水都精確匹配作物需求，同時最大化提高水資源的使用效率，并有效降低能源損耗。以歷史降雨數據與當前氣象信息相結合為例，算法能對未來數日的降雨量進行相對準確的預測，據此提前合理規劃灌溉時間，避免在預期降雨量充足的時期進行無謂的灌溉，或在干旱時期及時加大灌溉量，以防止作物因干旱而受損。

（四）推廣節水灌溉技術

在農村水利灌溉領域推廣節水灌溉技術，能夠提高水資源使用效率，推動農業可持續發展。相關部門應大力倡導農戶采納滴灌與噴灌等高效節水灌溉手段，逐步淘汰傳統的漫灌模式。運用這類先進的灌溉技術不僅能大幅減少用水量，還能顯著提高水的利用率，確保每滴水都能發揮最大效能。滴灌系統憑借其精準的水分分配機制，能將水分精確輸送至作物根部周圍，有效減少水分在土壤表面的蒸發及深層滲透的損耗，進而確保作物在生長周期中得到充分且高效的水分供應。例如，基于無線傳感器網絡的傳感技術，其核心在于通過廣泛分布的傳感器節點來捕獲、搜集及遠程傳輸環境數據。這些傳感器節點能夠感知及量化多種環境指標，包括但不限于溫度、濕度、光照程度及氣壓等要素。該技術的實施場景通常包括在特定區域，如農田中部署不同類型的傳感器節點。通過實時監控與收集關鍵的環境參數，包括土壤的濕度狀態、溫度狀況及光照強度等。所獲取的數據隨后被傳輸至云端服務或農田管理系統的中央樞紐，從而能夠及時、精準地獲取農田環境信息，并對數據進行集中分析與處理。

（五）加強用戶培訓和支持

加強對用戶的培訓與支持，有利于推進農村水利灌溉系統，這直接關系到智能灌溉技術能否有效服務于廣大農戶，進而提高農業生產的效率與效益。相關部門應定期開展系列技術培訓活動，不僅傳授農戶正確操作與維護智能灌溉設備的方法，還要著重培養其運用這些工具優化灌溉管理、高效利用水資源的能力。為了全面支持農戶，還需要建立便捷的技術支持服務體系，及時解決在使用過程中遇到的問題，確保智能灌溉系統的穩定運行。此外，定期舉辦線上與線下融合的技術交流會議，邀請灌溉技術領域的專家、學者及經驗豐富的實踐者參與，通過深入淺出地講解最新的灌溉技術與設備使用技巧，解答農戶疑慮，分享成功案例，以激發農戶學習和應用新技術的熱情，從而促進農村水利灌溉事業的持續發展與進步。

五、結語

總之，隨著物聯網、大數據、人工智能等技術的不斷發展和應用，農村水利灌溉系統的智能化水平將不斷提高，為農業生產提供更加精準、高效、節能的灌溉管理方案。目前，農村水利灌溉系統智能化管理在實踐中仍面臨諸多挑戰，如技術普及度不高、農民接受程度有限、資金投入不足等。未來，需要進一步加強技術研發和推廣，提升農民的科技素養和操作技能，加大政策扶持和資金投入力度，共同推動農村水利灌溉系統智能化管理的深入發展。在智能化技術的引領下，農村水利灌溉系統將更加智能、高效、環保，為農業可持續發展注入新的活力。

作者簡介：陳亞平（1970—），男，甘肅定西人，大專，工程師，主要從事水利灌溉工作。