4.1.2 现代化灌区的特征
现代化灌区的基本特征是：有一整套建立在现代自然科学基础上的现代灌溉科学技术的发展和规模化应用,灌溉由经验转向科学；现代灌溉排水机械与装备广泛应用,灌溉由手工、畜力转变为机械装备；机械化、集约化、标准化的现代绿色高效生产技术广泛应用；经济、数学方法和“3S”(GIS、GPS、RS)等现代科学技术在现代灌区生产和宏观管理中应用越来越广泛,管理方法显著改进；农业生产和灌溉用水的市场化、集约化、专业化、社会化程度有很大提高；良好的高效能的生态系统逐步形成。最终灌溉用水、农业生产、农村面貌、农户行为发生重大变化。现代化灌区将建设成生产、生活、生态和景观相结合,农业与工业发展相统筹,资源高效利用与环境保护相协调,资源节约、产出高效、产品安全、环境友好的可持续发展的新型灌区。
灌区现代化应是一个逐步发展、不断成熟、全面实现的过程。综合分析国内外灌区研究成果与发展经验,灌区现代化的内涵可以概括为：用人与自然和谐的现代理念指导灌区建设,用先进技术、先进工艺、先进设备打造灌区工程设施,用现代科技引领灌区发展,用现代管理制度进行灌区管理,建成与社会经济发展相适应的防灾抗灾有力、灌排设施完备、工程运行可靠、灌溉服务高效、生态环境健康的灌区,具有较高的农业综合生产能力与生产效率,满足农业现代化与国家现代化进程对灌区发展的要求。
综合当前相关学科领域对现代化灌区的认识,现代化灌区应具备的基本特征有以下几个方面[13]：
(1)水资源配置优化。在用水总量控制的前提下,水资源配置优化,灌溉用水与生活、工业、生态等用水统筹协调,水资源综合效益最优。水资源的合理配置是由工程措施和非工程措施组成的综合体系实现的。其基本功能涵盖两个方面：在需求方面通过调整产业结构、建设节水型社会并调整生产力布局,抑制需水增长势头,以适应较为不利的水资源条件；在供给方面则协调各项竞争性用水,加强管理,并通过工程措施改变水资源的天然时空分布来适应生产力布局。两个方面相辅相成,以促进区域的可持续发展。
合理配置水资源是解决水资源供需矛盾、各类用水竞争、上下游左右岸协调、不同水利工程投资关系、经济与生态环境用水效益、当代社会与未来社会用水、各种水源相互转化等一系列复杂关系中相对公平的、可接受的水资源分配方案。合理配置是人们在对稀缺资源进行分配时的目标和愿望。一般而言,合理配置的结果对某一个体的效益或利益并不是最高最好的,但对整个资源分配体系来说,其总体效益或利益是最高最好的。而优化配置则是人们在寻找合理配置方案中所利用的方法和手段。
(2)灌区布局均衡合理。水土资源开发格局优化,具有与水土资源条件以及国家实施主体功能区战略、现代农业发展和保障粮食安全战略、建设生态文明战略等要求相适应的灌溉发展布局。关注水资源的年内和年际变化,不同保证率的水资源量,对土地资源量包括现有农田的面积和可垦荒地资源的面积进行合理布局,优化调整农作物结构,包括现有及将来准备实行的作物结构和组成,科学制定灌溉制度,实现供需水平衡。当前水土平衡计算采用的方法有以下几种：
1)近、远期方式。通常采用最需水月的平衡作为近期水土平衡依据,计算结果表明目前能够得到灌溉面积的下限。而将来在水资源得到充分利用情况下能达到的灌溉面积,为将来灌溉面积的上限。
2)水资源总量方式。将地表水与地下水资源统一为总水资源,再进行水土平衡计算。
3)综合方式。除农田用水外,还要考虑人的生活用水、工业用水等。
(3)工程设施标准完善统一。灌区信息化建设内容确定之后,技术方案就是建设内容能否有效实现的关键。技术方案要特别注意标准化要求,以利于系统的集成、维护、扩展和长期使用。标准化一般包括两个部分：①产品自身是否遵循国家和行业标准,并且具有国家或行业的生产许可及计量认证；②接口是否标准,是否易于系统的集成及维护管理。灌区信息化建设标准的研究是在对国际、国家和行业标准调查分析的基础上,提出的灌区信息化建设中所应遵循的标准,并制定标准下的传感器、计算机硬件和软件、网络、通信等产品的性能指标要求,以及适合灌区系统集成的接口规约和协议,以此规范、约束参与各方,保证建设的质量和管理的方便,以及可维护和易维护性,使信息化建设成果能持续、长效地发挥作用。
(4)灌溉系统安全。灌溉工程检查及时高效,干、支、斗、农各级渠道实行分级、分段检查维护,维修及时；微喷灌、滴灌等高效节水灌溉设施基本实现安全运行自动检测；闸门、涵洞、渡槽、桥梁、泵站等不同级别的水工建筑物实行分级管护,钢筋混凝土探伤仪、混凝土厚度缺陷测试系统、钢筋锈蚀测定仪、水工安全物联网监测系统等现代化安全监测设备设施广泛应用；灌区防汛预警手段先进,砂石、水泥、钢材、防汛设备设施等预备充足,挖掘机、铲车、各型运输车辆配置齐全,防汛预警通信网络配备完善,灌区防汛人员定岗定员,灌区水事安全保障水平高；灌区行水期灌溉值班人员管理严格,各项规章制度建立健全,突发事故处理预案健全,处置迅速得当；灌区信息化网络设施安全可靠,软硬件更新及时,信息安全防护体系完备,信息安全得到保障。
(5)技术先进。新装备、新材料、新工艺、新技术等生产技术广泛应用于工程建设、安全管理、灌溉运行等领域,通过智能化精准灌溉等现代高效节水新技术,大数据、云计算等现代信息技术,测控水一体化等现代化水资源调配和计量技术,工程安全专家决策系统,现代农业绿色高效生产技术,现代生物技术,生态环境治理技术等生态与环境安全技术的充分应用,使灌区水资源管理水平大幅升级,水资源利用效率、经济和生态效益协同增长。
(6)用水节约高效。节水工程措施普遍采用,通过深耕蓄水,加大入渗量,加大植被面积,减少地面蒸发量,使天然降水得到充分利用；节水灌溉工程建设加强,通过渠道防渗、管道输水、喷灌、微灌、短管畦灌、细流沟灌、膜下灌、波涌灌、根灌等现代高效节水灌溉技术的广泛应用,灌区用水效率和效益得到大幅度提高；管理节水措施到位,通过适时引调、合理调节地下库容、合理开采地下水、合理配水等管控措施,区域水资源得到合理配置；农艺措施节水应用广泛,耐旱作物品种、面积合理,通过保墒减蒸、秸秆抑蒸、覆膜保水、激光平地、生物化学节水、免耕节水等农艺节水措施的综合应用,灌区水资源利用效率大幅提升。
(7)管理科学。按照水资源统一管理和规划的要求,科学合理调配水资源,实行计划用水,厉行节约用水,不断提高水的利用效率。协调好生活、生产和生态用水,促进水资源的可持续利用。发挥自身优势,拓展服务领域,积极开展城乡供水、水产养殖、生态建设等领域的供水服务,为地区经济和社会可持续发展提供水资源保障。实行专业管理、群众管理、用水户组织管理相结合的管理体制。灌区新建、续建、扩建和改造按基本建设程序进行。工程竣工后按照国家有关规定验收。灌区工程设施受法律保护,根据灌区管理的需要,结合具体情况,划定灌区工程管理和保护红线,明确边界、设立标志。灌区水资源统筹调配,做到均衡供水,发挥水资源的最大效益。积极利用回归水、冬闲水、微咸水、处理后符合灌溉水质标准的城市污废水,利用蓄水、引水、提水等多种方式取水,提高灌溉保证率。灌区专业管理机构建立健全,严格执行各项内部管理制度。建立了符合市场经济规则、灵活多样的分配机制。
(8)生态良好。生态良好灌区是指在整个灌区空间范围内,由人工、自然、社会各要素组成的功能稳定、可持续发展、协同有序的复合生态系统。其中,灌区农业生态系统、沟渠与河湖生态系统、林草生态系统是自然和人类活动相融合的复杂体系,而人居、交通、通信、电力、信息等单一的人类活动产物,则是人工和社会体系的融合。维护这一复杂的自然、人工、社会系统的稳定和可持续,需要在人与自然和谐理念指导下,以维持灌区生态系统的稳定及修复脆弱的生态系统使其形成良性循环为目的,通过灌区水资源高效利用、水环境保护与治理、生态系统恢复与重构、水景观与水文化建设、灌区生态环境建设基准及监测管理方法等多方面的生态调控技术措施,使灌区具有生产力水平高、复合生态系统功能稳定健全、水资源配置合理、生物多样性高、单位水量提供的生态服务功能最大等特征,是现代化灌区发展的高级阶段。