灌区水资源优化配置与输配水效率提升路径研究

水资源紧缺已成为制约我国农业可持续发展的主要瓶颈，尤其在灌区，存在配置粗放、输水效率低等突出问题。受限于调度机制滞后、设施老化与管理不健全，灌溉用水浪费严重，区域间供需矛盾加剧。在农业现代化和生态文明建设背景下，提升灌区用水效率、实现科学调配，已成为亟需解决的重要课题。推动水资源管理方式转型，优化输配水系统运行，不仅关系农业效益，也直接影响区域生态安全与社会经济的协调发展。

一、灌区水资源配置现状与存在问题分析

（一）灌区水资源利用基本现状

我国灌区主要分布于黄淮海平原、长江中下游平原、东北黑土区和西北绿洲农业区，灌溉面积超 8 亿亩，占全国耕地一半以上。水源结构以地表水为主、地下水为辅，部分地区如河北、河南地下水开采比例超过 60% 。受气候变化和用水结构影响，灌区用水呈现出季节性集中特点，对调度能力提出更高要求。目前，大水漫灌仍是主流，节水灌溉面积占比不足 35% ；调控体系不完善、管理分散、信息割裂，影响水资源高效利用。一些新建灌区虽具备设施，但调水与种植结构未能有效匹配，运行效率不高。

（二）水资源配置中的主要问题

当前灌区水资源配置普遍存在结构不合理问题。现行“定期配水”模式缺乏对作物需水变化的动态响应，水权制度不健全使得资源调剂能力不足，导致高峰期缺水、低峰期浪费严重。同时，大量输水渠道未作防渗处理，渗漏率高达 25%-45% ，输水损耗极大。如黄淮海某灌区年均输水损失超 1 亿立方米，末端到水率不足 70% 。此外，管理机制滞后，依赖人工巡查，调度滞缓，且多头管理导致协调效率低，难以应对突发调配需求。

二、灌区水资源优化配置路径研究

（一）构建科学的水资源配置模型

针对灌区多源异质水资源特点，应建立基于实测数据与模型模拟相结合的动态水资源配置系统。具体可采用“多目标规划模型 + 模糊优化 + 遥感反演”的方法，集成地表径流、地下水补给量、作物需水量、气象预报数据、历史灌溉行为等多维信息，形成可动态调整、实时优化的最优供水策略 [1]。例如，黄河流域某大型灌区已应用“WRPM（水资源配置模型）+ET 遥感反演”系统，实现对春灌、夏灌阶段的水资源多方案调配，配置效率提升约 15% ，有效缓解了季节性供需矛盾，增强了调度弹性与资源适应性。此外，可引入水权配额机制，对用水户分配可交易的灌溉用水指标，并运用区块链与大数据技术保障配额交易过程的公开透明、公正高效，提高水资源市场化配置能力与系统响应效率。

（二）分区分级管理机制构建

按照“流域 - 灌区 - 田块”三级用水单元进行空间划分，有助于实现基于水文单元的精细化管理。应结合地形地貌、渠道系统结构、作物类型与种植密度等因子，将灌区划分为核心控制区、调节缓冲区和末端用水区，并针对不同区域制定分级分类的配水策略与调控标准，提升水量匹配度与资源利用率。在管理体系方面，需建立“流域级调度—灌区级分配—村级组织执行”三级责任体系，明确各级职责与监督路径。实际操作中，可引入“总干渠公司 + 支渠管理单位 + 用水协会”的协同运行机制，构建横向协调与纵向监督并行的管控框架，促进资源共享、信息互通和责任共担，增强管理的科学性与执行力。

（三）信息化与智能调度平台建设

通过构建集“感知—分析—决策—执行”于一体的闭环信息系统，可实现灌区水资源调度的自动化、智能化运行[2]。平台核心功能包括遥感监测系统、地下水自动监测井网络、灌溉计量终端、智能闸门控制及无线传输模块等，实现对水资源状态、用水行为及输水环节的全流程监控与调度。以南水北调中线灌区某示范片区为例，其建设的智能控制中心融合ET0 数据、墒情传感器、实时气象信息与历史用水数据，依托人工智能算法生成分区灌溉建议与调度指令，供水响应时间由原 12 小时缩短至 2 小时以内，大幅提升供需响应速度和用水精准度。平台还支持通过移动端 APP 向农户推送分时灌溉预警与个性化方案，增强终端执行效率与用户参与感，实现管理下沉与用水自主协同。

三、灌区输配水效率提升技术路径探析

（一）提升输水系统工程技术水平

灌区渠道防渗是提高输水效率的关键环节，特别是在水资源短缺与灌溉用水需求高峰交织的背景下尤为重要。推荐采用 C15 及以上等级混凝土进行渠系硬化改造，可有效降低渠道渗漏率至 5% 以下。同时，针对地形复杂、施工条件受限的区域，可使用 HDPE 复合膜作为防渗内衬，其渗漏率低于 0.1% ，具有优良的柔韧性与耐腐蚀性能，适用于沙土、盐碱地等复杂土壤条件。在输水自动化方面，建议在渠首与重要支渠节点安装智能水闸及液位控制系统，配合压力传感器、无线远传模块和数据采集终端，实现水位、水量的实时监控与自动调节。如新疆玛纳斯河灌区引入“SCADA 水闸监控平台”后，实现了渠系调控的远程可视化管理，减少人工巡检成本 60% ，并大幅提高水流响应精度与系统运行的稳定性。

（二）发展节水灌溉技术与模式

在农业生产中推广喷灌、滴灌等高效节水灌溉方式，是提升灌区整体用水效率的关键路径。以某棉区为例，采用配有 0.8L/h 流量稳定控头的压力补偿式滴灌系统，可实现亩均灌水量控制在 280 立方米以内，较传统漫灌节水比例可达 35%-45%. 。滴灌不仅可减少蒸发与渗漏损耗，还能通过局部湿润控制，抑制杂草生长，降低病虫害风险，提高肥水利用效率。同时，应大力推行“按需灌溉”模式，即根据作物不同生育期的需水特性精准供水。借助 FDR 土壤水分传感器、环境温湿度监测设备，实时监控墒情数据，结合模型化工具（如FAO 推荐的 AquaCrop 模型），进行作物水分胁迫分析与产量响应预测，从而优化灌溉时间、强度与频率，最终实现作物增产、节水、减损的多重效益目标 [3]。

（三）强化运行管理与制度建设

建议建立输配水效率量化考核体系，核心指标包括渠道单位水输送损耗率、末端用水达标率、节水灌溉覆盖率、单位灌溉产出率等，对各级管理单位开展月度与年度评估，并纳入绩效考核体系。此举可通过信息平台实现数据自动采集与考核报告生成，提高评估的客观性和管理的透明度。同时，应深化农业水价机制改革，推广“计量收费 + 阶梯水价”模式，推动节水内生动力形成。如河南某灌区设定基础水价 0.15 元 /m³ ，超额部分加价 30% ，并结合精准化用水补贴机制，调动农户节水积极性。还应积极推动建立农民用水合作组织，实行“自管 + 协管”相结合的运行模式，赋予农户用水计划制定、监督和分配权力，增强末端管理的灵活性与可持续性。

总结：

灌区水资源管理亟需从粗放式向精细化转变。通过构建科学的配置模型、推行分区调度机制、建设智能化管理平台，可有效提升资源配置效率与系统响应能力；同时，借助渠道防渗改造与节水灌溉技术，显著降低输水损耗与用水强度，提高单位水资源的产出效益。实现高效调配与节约利用，将为农业可持续发展、水资源安全及生态环境保护提供坚实支撑与系统保障。

参考文献：

[1] 张晓婧 . 引黄灌区农业水资源高效利用与优化配置研究 [J]. 南方农机 ,2024,55(16):48-50.

[2] 海日姑·阿布都热西提 . 水库灌区水资源优化配置研究 [J]. 海河水利 ,2024,(02):12-16.

[3] 牛晓宇 . 水田灌区渠道优化输配水试验研究与数值模拟 [D]. 太原理工大学 ,2020.000731.