何賢駿，劉政宏，傅 坤，張 偉，彭 志

（漢壽縣西湖灌區(qū)管理局，湖南 常德 415900）

灌區(qū)是保障國家糧食安全的重要基礎設施，尤其是大型灌區(qū)，在當今社會經(jīng)濟發(fā)展以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起著舉足輕重的作用，有效保障了全國的糧食安全。近年來，水利部堅決落實黨中央、國務院關于國家糧食安全戰(zhàn)略部署和大中型灌區(qū)改造建設要求，重點改造農(nóng)田水利設施基礎相對薄弱灌區(qū)，對工程標準低、配套不完善、老化失修嚴重、輸配水能力不足的灌區(qū)進行配套完善和現(xiàn)代化改造，利用先進技術與設備建設灌排工程，采用現(xiàn)代制度與先進手段增強管理能力，打造和社會發(fā)展相適應的基礎設施完善、管理制度先進、生態(tài)環(huán)境和諧、安全保障長效、灌溉用水高效的現(xiàn)代化灌區(qū)［1～5］。

西湖灌區(qū)為解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的后顧之憂，更好地適應鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，筑牢國家糧食安全的根基，明確將實施大中型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造作為一項重要任務，積極探索適合南方湖區(qū)灌區(qū)的現(xiàn)代化改造方向，并于2021 年全面開展大型灌區(qū)的現(xiàn)代化改造工作。針對灌區(qū)的特點，從水源工程、泵站工程、輸配水工程、田間工程、信息化建設等全領域，對西湖灌區(qū)存在的短板進行補充完善，提升灌區(qū)的現(xiàn)代化管理手段和生產(chǎn)效率。

1 改造前西湖灌區(qū)的基本概況

1）缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃和穩(wěn)定的投資渠道。西湖灌區(qū)始建于1954 年，在2011 年全國第一次水利普查時新增為大型灌區(qū)。灌區(qū)沒有進行過系統(tǒng)性規(guī)劃，缺乏一個長期指導灌區(qū)建設的依據(jù)，因而也就沒有獲得2000 年以來國家對大型灌區(qū)持續(xù)穩(wěn)定的投資支持，工程建設不能作系統(tǒng)性安排，整合資金困難，逐漸拉大了與其他大型灌區(qū)之間的差距。

2）灌區(qū)工程設施存在明顯短板。西湖灌區(qū)是一個以提水灌溉為主的大型灌區(qū)，小型提水泵站數(shù)量多，分布廣。這些泵站大多修建于20 世紀70 年代，機電設備已嚴重老化；渠道方面則存在缺少襯砌、淤積垮塌嚴重等問題；渠道縱坡小、泥沙沉積快，水生植物生長茂盛，阻水嚴重；排水溝垮塌淤塞嚴重，水溝兩岸邊坡均未進行護砌，脫坡、垮塌現(xiàn)象比較嚴重。

3）缺少量測水設施，信息化建設滯后。西湖灌區(qū)信息化建設起步較晚，灌區(qū)僅于2019 年農(nóng)業(yè)水價綜合改革項目中在試點區(qū)渠首和分水口安裝了24 套量測水計量設備，初步構建了灌區(qū)量測水監(jiān)測體系，但只能達到局部節(jié)點流量監(jiān)控及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析相關功能。精準的量測水覆蓋不到總需求的10%，用水數(shù)量統(tǒng)計較為片面，不能滿足灌區(qū)現(xiàn)代化管理要求。

4）水質污染嚴重，可持續(xù)發(fā)展問題多。由于西湖灌區(qū)河渠兼具蓄水、輸水、排水和沿線群眾生活用水等多項功能，灌溉回歸水和生活污水重新排回渠道，循環(huán)使用，導致水體富營養(yǎng)物質豐富，水生物繁殖快，生長茂盛，造成水流不暢，水質交替污染。

2 西湖灌區(qū)進行灌區(qū)現(xiàn)代化改造的必要性

1）保障國家糧食安全的需要。為確保西湖灌區(qū)在湖南省糧食生產(chǎn)中的重要地位，必須對灌區(qū)進行現(xiàn)代化改造提升，建立水源可靠、灌排設施完善的工程體系，不斷增強灌區(qū)水旱災害防控能力、水資源保障能力和管理服務能力，滿足糧食生產(chǎn)適時適量的灌溉要求。

2）建設節(jié)水型社會的需要。灌區(qū)現(xiàn)代化改造可減少灌溉用水的無效消耗，有效節(jié)約水資源有利于土壤改良、涵養(yǎng)水源、減少水土流失、增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。節(jié)約的水量可部分用于維護生態(tài)環(huán)境，對保護生態(tài)系統(tǒng)、改善水環(huán)境具有重要作用。

3）推動灌區(qū)現(xiàn)代化和數(shù)字化管理的需要。通過改造，可實現(xiàn)取水、分水、用水、管水體系的自動化、智能化、主動化、科學化、精細化，配水調度從局部單一對象向多片區(qū)多渠道多閘泵聯(lián)合調度轉變，灌區(qū)決策方式從人為經(jīng)驗向科學分析轉變，全面促進西湖全灌區(qū)現(xiàn)代化轉型。

4）實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的需要。通過加快灌區(qū)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、農(nóng)業(yè)科技園。實施產(chǎn)業(yè)興村強縣行動，推行標準化生產(chǎn)，培育農(nóng)產(chǎn)品品牌，保護地理標志農(nóng)產(chǎn)品，不斷拓展農(nóng)民增收的渠道，吸引農(nóng)民回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興。

5）助力庫區(qū)移民后扶和脫貧攻堅的需要。西湖灌區(qū)承接了湖南省重大水利工程柘溪水庫建設移民5 萬多人，有建檔立卡貧困戶4 040 戶11 495 人。雖然灌區(qū)的基礎設施有了一定的改善，但還存在較多短板，制約了當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展，為保障灌區(qū)的庫區(qū)移民和貧困人口增產(chǎn)增收，推進灌區(qū)現(xiàn)代化改造勢在必行。

6）解決工程長效運行問題的需要。通過現(xiàn)代化建設推進灌區(qū)水利設施提質達標，改變灌區(qū)工程灌溉潛力難以充分釋放的現(xiàn)狀。確保輸水暢通，供水穩(wěn)定，實行水資源消耗總量和強度雙控行動，落實最嚴格水資源管理制度，是解決工程長效運行效率低的迫切需要。

3 西湖灌區(qū)現(xiàn)代化改造的特色

1）西湖內江開展清淤工程，增加調蓄能力。作為西湖灌區(qū)的主要灌溉水源之一的西湖內江，由于淤積嚴重，調蓄能力逐年減少，個別河段已經(jīng)淤積到了死水位以上，影響調蓄庫容的運用，減少了調蓄庫容。本次改造完成了西湖內江清淤近400 萬m3，增加了調蓄庫容350 萬m3，相當于增加了一個?。á瘢┬退畮斓恼{蓄能力。

2）小水源連通互補，增加蓄水效率。西湖灌區(qū)作為湖區(qū)灌區(qū)代表，支流、河汊分布較多，具有蓄水和調蓄的作用。因為支流、河汊的主要作用是排水，所以在灌區(qū)改造時，西湖灌區(qū)將其列入排水工程進行小水源連通，同時實現(xiàn)灌溉兩用的排水、蓄水效率，解決了之前水源廣泛存在的“汛期水多”“旱期水少”“水不活”“水臟”的情況。

3）加強水源工程生態(tài)改造。加強水源工程生態(tài)改造，圍繞“生態(tài)護砌、分類施策”方略，對水源工程進行生態(tài)型綜合治理。主要措施如下：

在村民集居的渠段采用舒布洛克生態(tài)磚護砌，由于其有較好的滲水性，可以保持渠岸與水體之間的水分循環(huán)，有效抑制藻類的生長，提高渠道水體的自凈能力。針對灌排渠，進行連鎖預制塊護砌，該護砌形式邊坡整體穩(wěn)定性好，坡面的抗剪切應力強，通過植草改善生態(tài)環(huán)境。過水斷面較大的干支渠則采用雷諾、格賓生態(tài)網(wǎng)格護砌，較好地實現(xiàn)了工程結構與生態(tài)環(huán)境的有機結合。

4）渠道邊坡采用預制波浪樁加固。西湖內江系明清時期的老河道，運行時間已有幾百年，多處出現(xiàn)堤身塌陷、滑坡等嚴重險情，尤其是渠道邊坡，在長期的水流侵蝕下，邊坡出現(xiàn)掏空垮塌情況。為此，西湖灌區(qū)管理局摒棄傳統(tǒng)加固思維，針對實際情況，采用了預制混凝土波浪樁。相比傳統(tǒng)護坡，波浪樁具備以下優(yōu)點：經(jīng)濟高效、節(jié)約成本、耐久性能突出、造型美觀、安裝周期短、運用靈活、無需圍堰截流、綠色環(huán)保零揚塵等。

5）推行小型泵站一體化、智能化改造。西湖灌區(qū)為典型湖區(qū)灌區(qū)，主要的灌排手段是依托于各小型泵站。灌區(qū)本次改造采用新型智能裝配式井筒泵站，該類型泵站相比于傳統(tǒng)泵站具有明顯的優(yōu)勢：投資小，節(jié)省投資40%；工期短，泵站可以預制；不占耕地，泵站整體埋于地下；不擔心淤積，進水口有防淤措施；啟閉方便、智能化程度高，一鍵啟動，且可升級為遠程監(jiān)測控制功能；維修簡便，打開井蓋即可取出水泵。

6）加強灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設。西湖灌區(qū)信息化建設融合現(xiàn)代先進的信息技術，依據(jù)以水定需、量水而行、因水制宜原則，實現(xiàn)灌區(qū)智慧預警、智慧調控及智慧決策。西湖灌區(qū)信息化建設是在標準規(guī)范體系及安全運行維護保障體系框架下按照分層設計的思路進行，構建綜合性的灌區(qū)綜合信息管理平臺。如圖1 所示。

圖1 西湖灌區(qū)信息化系統(tǒng)總體邏輯架構圖

針對本次西湖灌區(qū)現(xiàn)代化數(shù)字灌區(qū)的要求，西湖灌區(qū)重點打造伍家灣現(xiàn)代化灌溉示范區(qū)，在示范區(qū)內建設有集農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測系統(tǒng)、量測水在線監(jiān)測系統(tǒng)、自動化閘門遠程控制系統(tǒng)、自動化泵站遠程控制系統(tǒng)、視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能于一體的現(xiàn)代化灌區(qū)信息化測控系統(tǒng)，建設西湖灌區(qū)綜合信息管理平臺，如圖2 所示。

圖2 西湖灌區(qū)綜合信息管理平臺

通過建立西湖灌區(qū)數(shù)字化灌區(qū)，可實現(xiàn)取水、分水、用水、管水體系的自動化、智能化、主動化、科學化、精細化，閘泵開閉從人工手動操作向遠程自動化控制轉變、防災監(jiān)管從被動響應向主動決策轉變、灌區(qū)決策從人為經(jīng)驗向科學分析轉變、灌區(qū)管理從粗放向精細轉變，實現(xiàn)灌區(qū)設施監(jiān)控現(xiàn)代化、管理方式現(xiàn)代化、創(chuàng)新能力現(xiàn)代化，并全面促進西湖全灌區(qū)現(xiàn)代化轉型。

7）深入落實灌區(qū)水價改革政策。在本次現(xiàn)代化改造中，西湖灌區(qū)圍繞遠程用水計量數(shù)據(jù)采集等技術，建立了農(nóng)業(yè)灌溉用水總量控制和限額管理機制，加強農(nóng)業(yè)用水收費管理。加強基層用水戶協(xié)會建設，建立健全水價形成機制，完善工程建設和管護機制，建立精準補貼和節(jié)水獎勵機制，強化用水管理機制，建立了完善的農(nóng)業(yè)水權制度。

4 西湖灌區(qū)進行現(xiàn)代化改造的進展和效益

1）完善灌排功能，提高灌溉保證率和設施完好率。通過現(xiàn)代化改造，西湖灌區(qū)已基本建成為“設施完善、管理科學、用水高效、生態(tài)健康、特色明顯、環(huán)境優(yōu)美”的現(xiàn)代化灌區(qū)。灌溉水源工程已經(jīng)達到設計要求，保證了有效的灌溉面積[6]。其中，灌溉保證率達到90%，骨干灌排設施完好率達到95%，“兩費”落實率達到98%，灌溉水利用系數(shù)達到0.66。

2） 提高灌區(qū)水環(huán)境質量，實現(xiàn)生態(tài)化灌區(qū)。通過灌區(qū)生態(tài)改造，建立快捷的水源輸送和調度體系，完成排水工程的生態(tài)化改造；完成田間節(jié)水工程配套改造，初步實現(xiàn)了按需灌溉、定量灌溉的高效灌溉方式，有效減少了化肥農(nóng)藥等隨著灌溉水回流水源的情況，顯著改善了灌區(qū)范圍內的水體環(huán)境，將節(jié)約的灌溉水下泄補充生態(tài)用水，使水環(huán)境得到了改善和提高。

3）深化灌區(qū)體制機制改革創(chuàng)新，完善工程建設和管護機制。西湖灌區(qū)深化灌區(qū)體制機制改革創(chuàng)新，按照專管和群管相結合的原則，實行分級管理，明確斗渠以下群眾管護主體責任，實現(xiàn)小型水利工程“有人建、有人管、用得上、用得久”的目標。落實灌區(qū)管護人員經(jīng)費和維修養(yǎng)護經(jīng)費，保障正常的供水成本，推進灌區(qū)管理的標準化和規(guī)范化管理[7]。

4）推進信息化建設，完善灌區(qū)數(shù)字化管理水平。西湖灌區(qū)信息化系統(tǒng)是以水雨情實時監(jiān)測、視頻監(jiān)控、自動化控制、供用水管理、防汛預警、水費計收、工程運維、移動應用等為主要功能的灌區(qū)綜合信息管理平臺，促進灌區(qū)用水管理工作由被動向主動轉變、信息記錄工作由手動向自動轉變、閘泵控制與調度由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉變，提高灌區(qū)信息化、現(xiàn)代化及智慧化水平。

5 結 語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和轉型，農(nóng)業(yè)人口的相對減少，灌區(qū)的自身發(fā)展也進入到新的階段。如何推動灌區(qū)現(xiàn)代化的發(fā)展，破解制約灌區(qū)自身發(fā)展的瓶頸，全面建成“高效節(jié)水、設施完善、管理科學、生態(tài)良好”的現(xiàn)代化灌區(qū)，將會是接下來灌區(qū)建設的核心工作。灌區(qū)現(xiàn)代化的建設是全方位、多方面的系統(tǒng)性工作。在改造前后，一定要對灌區(qū)的特點有充分的認識，量身定制適合本灌區(qū)發(fā)展的可行性方案。同時兼顧基礎設施、水資源利用、信息化管理、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟效益等方面，在全局層面進行統(tǒng)籌。灌區(qū)現(xiàn)代化建設一定要站在可持續(xù)發(fā)展的高度，站在灌區(qū)為糧食安全戰(zhàn)略保障和支撐地位角度，從灌區(qū)實際需求出發(fā)，因地制宜，量力而行，差別化落實，才能做好現(xiàn)代化灌區(qū)建設工作。