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摘要：水資源是人類賴以生存的重要資源，做好水資源管理與利用，對于人類社會的可持續發展具有重要意義。在21世紀，水資源管理工作應以現代先進技術為基礎規范開展。本文主要闡述了數字化技術在水資源管理中的應用，并探討了大滿灌區在數字化技術工作中應用的現狀、成效、存在問題和對策。
關鍵詞：數字化技術；水資源管理；技術應用
1數字化技術
數字化技術是信息技術發展的高級階段，是數字經濟的主要驅動力。在當前背景下，云計算、物聯網、GIS以及人工智能等各類數字技術不斷涌現，基于數字化技術的各種新生產模式、管理模式也不斷產生。這些先進的科學技術與生產模式、管理方式正在推動著社會朝著更先進、更智能與更智慧的方向發展[1]。數字化有狹義與廣義之分，狹義的數字化主要是利用數字技術來改造有關場景與業務，從而達到降本增值的目的。而廣義的數字化是利用數字技術對政府、企業等各類組織的業務模式、運營方式進行整體性與系統化革新甚至是重塑。在數字化技術體系下，數據是最主要的生產要素，運用數字化技術制定相關決策或是開展某些調度時都要以真實的數據為依據[2]。
2數字化技術在水資源管理中的應用
2.1數字化監控系統建設與應用
2.1.1系統關鍵技術與建構原則
在當前背景下，有關單位或部門要以數字化技術為基礎構建新型的具有動態監測、遠程監控的水資源監測與管理系統，從而提升水資源管理的自動化與智能化水平。在設計與建設遠程監控系統時，需引進傳感器技術、自動控制技術、計算機技術、視頻傳輸技術以及數字技術、通信技術與網絡技術來構建具有豐富功能與穩定性能的管理系統，從根本上改變傳統的管理模式，提高水資源管理效率。在基于上述高新技術建設水資源管理系統時還需遵守相應原則。如基于數字化技術的遠程監控系統要有良好的實用性。設計時以現有的網絡資源、計算機資源以及技術資源為基礎，根據水資源管理現狀與需求，從實際出發對各平臺已經建設起來的系統進行整合，開發出能滿足當下水資源管理需求的數字化、遠程化監控系統，確保系統具有足夠的實用性。另外，基于數字化技術的水資源監控系統還要具有統一標準。在設計與建設系統時需做到數據接口定義與傳輸格式標準化，確保系統能適用于多種場所、多種情況。在建設系統時必須采用先進的技術，確保系統在技術上的先進性。設計系統時要根據實際情況，結合具體需求積極引進、合理應用當前出現的新工藝、新設備以及新技術，在確保系統安全穩定運行的情況下促進技術與設備更新升級，推動技術平滑過渡，使系統始終具有先進性[3]。
2.1.2數字化監測系統架構
在基于數字化技術構建水資源監測與管理系統時，必須根據區域內的水資源管理及利用現狀合理設計系統架構，科學建構系統框架。如遠程監控系統必須要由引水狀態監測系統、視頻監視系統以及閘門遠程啟閉控制系統等構成。同時，監控系統中需要包含遠程監控控件、視頻控件、視頻服務器以及計算機廣域網上運行的軟件系統等?；跀底只夹g的遠程監控系統要具備遠程監視、監控及監測功能。
2.1.3數字化系統功能及應用
為水資源管理工作設計的數字化遠程監控系統要有水位監測功能。在設計與使用系統時，需于系統中引進超聲波水位傳感器，利用這一先進智能設備監測水位在不同時期的變化情況，使管理人員隨時掌握水位數值。此外，系統要具備視頻監視功能。設計及應用遠程監控系統時，相關單位及人員需從實際需求出發，于系統中引入視頻監視設備，裝設彩色攝像頭、控制解碼器以及網絡電話機、云臺等。使系統能實時監測水資源變化情況，收集水資源變化數據，并接受相關的調控以及管理命令，實現系統對水資源的動態化管理[4]。
2.2數字化工作體系建設與應用
2.2.1建設數字化管理體系
在水資源管理工作中，數字技術是重要的管理工具與管理手段，相關部門與人員需科學合理應用數字技術高質量完成水資源管理工作。而要實現對數字化技術的有效應用，相關部門首先要對水資源保護目標、內容、要求以及難點等進行界定與明確，同時對水資源保護流程進行確定。在確定好業務問題與業務流程后再進行數字化設計，這樣才能讓數字化技術得到充分應用。根據我國相關政策與法律可知，各地水資源保護的基本要求是采用經濟、法律以及行政等各項手段對流域內的水資源進行管理，將流域內的水環境控制在合理水平，使流域內的水資源能夠實現可持續發展。基于此，要根據實際需求構建水資源數據庫，并對區域內的通信網絡進行完善，之后再逐步構建一個以流域機構為主體的智能化、數字化流域水資源保護管理組織網絡。在基于數字化技術構建水資源管理數字化工作體系以及開展水資源管理工作時，要充分利用現代通信技術網、計算機技術以及大數據技術、網絡技術提高水資源管理工作的數字化水平，推動水資源管理工作朝著信息化、數字化與智能化方向發展。
2.2.2建設數字化水資源管理組織
各流域內的水資源管理組織并不是一個單一的管理實體，而是由國家水利部、環境保護局以及各級政府等共同組成的一個具有綜合性以及復雜職能的組織。在數字化背景下，流域內各部門、各機構有必要發揮數字化技術的作用與優勢，對水資源管理組織進行優化，構架起以流域機構為主體的網絡數字化管理組織。為更好地開展水資源管理工作，基于數字化技術的水資源管理組織應當包含以下幾個架構：作業支持層（基層人員操作），在作業支持層構建數字化的數據自動采集系統，由該系統幫助各基層人員更好地完成數據采集、水位監測、水環境檢測等各項工作[5]，此外還要用于幫助組織中層管理人員的決策支持系統，如管理信息系統（MIS），用于支持組織單元決策自動化的信息系統，如基于神經網絡和遺傳算法的數據挖掘系統等。
3數字化管理在水資源管理中的應用現狀與成效
3.1數字化管理在水資源管理中的應用現狀
以張掖市甘州區大滿灌區為例。大滿灌區位于甘肅省張掖市甘州區西部，灌溉面積3.73萬hm2，其中純井灌面積達2.03萬hm2。1465眼機井年提水量達到了8453萬m3。地下水水位線逐年下降，地下水開采量接近了紅線。為有效解決這一嚴峻的生態問題，灌區在2017年結合農業水價改革，對灌區所有機井進行了數字化改造，將以IC卡智能控制器、GPRS傳輸模塊、ZIGBEE模塊、多功能電參數采集儀、開關電源、刀型閘閥、互感器、限位行程開關信號避雷器等集成的機井IC卡智能控制箱串聯接入水泵啟動柜。超聲波水表安裝于機井首部輸水管道。建立了水管站—灌區—區水務局3級管理模式，并接入了區水務局機井管理云平臺，可對灌區內用水戶是取水情況進行實時監控，隨時掌握用水數據和機井運行狀態。該平臺主要具有查詢系統和智能機井配水系統。查詢系統可以實時動態的查詢機井的用水量、剩余水量、開關狀態、網絡通訊狀態；可以查詢機井建設信息、配水、充水、用水等信息報表，通過對信息報表的分析，可以提前做一些水情預判；也可以通過對一些信息異常機井的查詢，及時安排工作人員前往現場進行維護。智能機井配水系統通過增減機井信息，將機井信息準確定位到相對應的行政區域和水管區域，根據機井覆蓋的灌溉面積和取水許可證所限定的年度最大取水量，智能分配水量。
3.2數字化技術在水資源管理中的應用成效
數字化管理在大滿灌區地下水資源管理的應用經過幾年運行后總體成效顯著，地下水開采量得到了有效控制，農民用水成本降低，生態環境惡化情況明顯好轉，取得了良好的社會效益、經濟效益和生態效益。
3.2.1社會效益
超聲波水表的應用使用水戶真正做到了“用明白水”，從而達到了少用水、少繳費、降低用水戶用水成本的目的；農民用水者協會根據農作物生長習性科學安排用水計劃，節約用水，增加了用水事務的透明度，減少了水事糾紛的發生，提高了基層村社組織的公信度，降低了村社干部的工作強度和難度，為該區域實現高效節水、農民增收和社會主義新農村建設打造了堅強的水利基礎。
3.2.2經濟效益
在對灌區機井進行數字化改造后，實現了水量計量、自動控制、分級分層管理，進一步完善了用水戶計量管理，提高了農民用水者協會自主管理能力，并充分參與灌區用水管理，從而減少了用水浪費的現象；農業種植結構調整力度進一步加大，灌區通過農作物種植結構調查，灌區內集中連片種植低耗水高效益作物面積比例逐年加大，減少了用水量，使單方水效益大幅提高；灌區內由原來的大水漫灌、管灌模式不斷向滴灌模式轉變，有效控制了水資源開采，減少了灌水時間、勞動力和勞動強度，提高了農作物產量，取得了良好的經濟效益。
3.2.3生態效益
隨著水資源有效利用率的提高，農業生態環境質量得到了明顯的改善，新的農田生態系統正逐步形成，起到調節氣候、降低風速、凈化空氣、減輕干熱風、美化環境、保護生物多樣性等多種生態防護作用，有效預防了干熱風和風沙對環境的破壞，提高了抵御自然災害的能力，為保證農業穩產高產創造了有利條件。
4數字化技術在水資源管理中存在的問題及對策
數字化技術應用于水資源管理，特別是應用于基層水資源管理仍然是一個新課題，只能邊摸索邊進行。它是人員、硬件、軟件和制度的一個有效結合體，在實際運行中還存在一些問題需要解決。
4.1人員方面
基層水管工作人員大多文化水平較低，隨著工作時間的積累，已習慣于原來的管理方法，對數字化技術的管理方式有一定的抵觸心理，部分人員電腦應用技能薄弱，對新的管理方式“上手慢”。灌區應綜合考量工作人員的文化水平、電腦應用技能水平，把接受新事物快、學習能力強的人員放到關鍵崗位，也可采取新老搭配、強弱組隊的方式進行人員安排。單位應鼓勵職工提升學歷，并給予一定的補助。隨著新老人員的接替，這些問題將會逐年弱化。同時，職工專業技能培訓是提高其技能和知識、開發職工潛能、激發職工創新欲望、增強和提高單位總體管理水平最行之有效的方法。應有針對性地組織職工進行專業技能培訓，提高數字化管理運行的順暢度?？梢酝庹垖I人員授課，也可本單位內部以座談會等方式進行經驗交流。
4.2軟件方面
進一步優化軟件功能，緊貼水資源管理工作實際，增加剩余水量預警、電壓過高或過低預警等實用功能；優化操作界面，開發手機APP方便管理人員使用；研發微信、支付寶等移動支付水費、電子票據等功能，進一步方便人民群眾。
5結語
水資源管理是一項復雜、系統、艱難的工作，必須要有一套健全完善的信息化系統來降低水資源管理難度，提高水資源管理效率。在當前背景下，流域內有關單位及部門要深入挖掘數字化技術的功能作用，充分發揮數字化技術的作用，建設水資源數字化監測系統，構建數字化工作體系，從而提高水資源管理效率，鞏固水資源管理成效，使數字化技術服務于水資源管理、服務于農業、服務于社會。
作者：王志強 單位：甘肅省張掖市甘州區大滿水利電力管理處
