摘要：河西走廊作为我国西北地区重要的农业生产基地，水资源短缺是制约区域农业可持续发展的核心瓶颈。以张掖市灌区为研究区域，聚焦智慧农业与智慧水务的深度融合，系统阐述了智慧农业灌溉系统的建设内容。结合张掖市灌区的实地监测数据，分析了智慧农业灌溉系统及高效节水措施应用后的节水成效。分析结果表明，张掖市灌区应用智慧农业灌溉系统后，灌溉水利用系数提升，亩均灌溉用水量降低，为河西走廊以及西北干旱半干旱地区农业节水转型提供了参考。

　　关键词：张掖市；河西走廊灌区；智慧农业灌溉；高效节水措施；成效分析

　　1.河西走廊水资源供需矛盾与节水压力

　　河西走廊区域内水资源总量约68亿m3，人均水资源量仅为全国平均水平的52%，是我国水资源最为紧缺的地区。作为西北重要的农业生产基地，河西走廊灌溉面积达1900多万亩，农业用水占总用水量的80%以上，其中张掖市、武威市、酒泉市等核心灌区农业用水量占比均超过83%。

　　农业生产需求的持续增长加剧了区域水资源紧张程度。玉米制种、设施蔬菜和经济作物扩张，使农业用水需求年增速维持在2.3%左右。黑河、疏勒河来水量受气候变化影响呈波动下降趋势，2020—2023年黑河干流水量较近十年均值减少7.2%。张掖市多年平均水资源总量为26.5亿m3，农业灌溉年用水量高达22亿m3，水资源开发利用率已超过80%，生态压力显著加剧[1]。

　　传统灌溉与水务管理模式加剧了节水压力，河西走廊部分灌区仍沿用土渠输水、漫灌等粗放方式，输水损耗率普遍高达35%-45%，田间灌溉水利用系数长期低于0.6。缺乏统一的监测网络，水资源监测数据碎片化，导致大水漫灌、盲目灌溉现象频发，玉米、小麦等主要作物亩均灌溉用水量达850-950m3。水资源调度缺乏精准性，上下游用水矛盾突出，枯水期部分灌区面临断水风险，建设智慧水务系统、推广高效节水措施势在必行。

　　2.河西走廊灌区智慧水务系统建设的主要内容

　　2.1水资源监测与数据采集体系建设

　　河西走廊灌区构建了空—天—地一体化水资源监测网络，实现降水、径流、墒情、灌溉用水等全要素的精准感知[2]。沿黑河、疏勒河、石羊河干支流布设水文监测站，应用雷达测流与自动水位监测技术，实时采集流量、水位、水质等数据。张掖市在黑河干流及山丹河支流实现主要水源全覆盖，在灌区内部按每500—800亩布设1个墒情监测点，共建设监测站3800余个，分层监测0—60cm土壤含水量和温度。关键位置统一安装智能流量计和压力传感器，对8.2万台套灌溉设备实现启停状态、瞬时流量与累计用水量的实时采集，可精确追踪到渠系和地块尺度。数据传输采用4G/5G+北斗双模通信模式，常规数据上报间隔控制在分钟级，关键断面和泵站可实现数据近实时上传，整体传输延迟控制在30s以内，为智慧水务系统的调度优化和节水评估提供了高可信度的数据基础。

　　2.2智能调度与供水控制体系建设

　　构建省级统筹、市级调度、县级管控、田间执行四级智能调度与供水控制体系，实现河西走廊水资源的全域统筹、精准配置[3]。

　　在省级层面，基于全流域来水预估、历史供需平衡数据和各灌区用水定额，制定年度取水控制指标及分区配水计划，协调黑河干流上下游及左右岸的用水矛盾，形成年度供水和生态补水总框架。市级调度中心以张掖、武威等核心灌区为重点，依托实时水文监测数据和作物需水预测模型，动态调整月度供水计划，对枯水期和洪水期分别制定差异化调度策略，提高计划供水与实际需水匹配度。县级管控各灌区管理站基于墒情监测数据、作物生育期需水曲线及天气预报，对市级计划进行二次细化，形成按作物、按区域到日的供水执行表。通过智能闸门、变频恒压泵站和远程控制终端，实现对斗、农渠流量与压力的动态调节，保持安全、稳定、高效率的输水状态。田间执行对喷灌、滴灌、水肥一体化设备配置智能控制器，根据土壤含水量阈值、作物生育期需水量和气象蒸散量自动启停，实现按需灌溉。地块级灌溉数据实时回传至灌区平台，使管理者能够以分钟级掌握灌溉执行进度。

　　2.3水资源信息管理与数据平台建设

　　依托大数据、GIS等技术，建设河西走廊灌区水资源信息管理与数据平台，实现水资源数据的“一张图”管理和全流程信息化管控。平台整合水文监测、墒情采集、灌溉运行、用水计量等各类数据，构建水资源数据库，为数据溯源和趋势分析提供支撑。

　　平台核心功能包括三大模块：（1）数据可视化与动态监测模块。基于GIS构建水资源“一张图”，实时呈现来水量、渠系水位、输水进度、灌溉执行情况和墒情分布等信息，用户可按灌区、乡镇、作物类型、时间段等维度进行查询和对比分析，支持水量平衡图、灌溉强度图、墒情热力图等多类型可视化展示。（2）用水计量与管理模块。平台与智能水表、流量计和泵站计量设备深度对接，可自动采集用水量、压力波动、日均/旬均/月均用水量及累计取水量，支持自动抄表、计量异常预警和按农户、作物、地块生成用水账单。（3）设备运维与故障诊断模块。平台对灌溉泵站、智能闸门、墒情站点、喷滴灌设备等进行实时运行状态监测，自动识别流量异常、压力突变、设备离线等情况，通过短信、APP推送和调度中心报警等方式实现远程告警，系统内置运维工单与设备生命周期管理功能，可跟踪设备检修记录和运行寿命，提高全灌区的运维效率与稳定性。

　　2.4智慧决策支持与节水考核体系建设

　　构建基于数据驱动的智慧决策支持体系，在平台中内置水资源供需平衡模型、作物需水模型、洪水预报模型等专业模型，输入实时监测数据、气象预报数据、种植结构数据等，自动生成水资源调配方案、节水潜力分析报告、干旱预警信息等决策产品。例如，针对干旱年份，模型可模拟不同供水方案下的作物减产风险，为应急供水调度提供量化依据[4]。

　　在管理体系方面，平台基于自动采集的计量数据，按日、旬、月自动统计灌区灌溉水利用系数、亩均用水量、输水损耗率、设备完好率等关键指标，生成可视化考核报告并实现数据留痕与全过程可追溯。考核结果作为年度水量指标分配的重要依据，优秀灌区可获得增加的取水指标，不达标灌区则实行指标扣减和整改要求，引导农户采用滴灌、水肥一体化等高效方式，通过经济激励和制度约束共同提升用水效率。

　　3.智慧水务系统提升节水与用水效率实践分析

　　3.1节水成效分析指标

　　3.1.1灌溉水利用系数变化

　　灌溉水利用系数是表征智慧水务系统节水成效的核心指标，涵盖从水源取水、渠道输水到田间灌溉的全流程水资源利用效率。河西走廊灌区该系数长期偏低，2018年张掖市三大核心灌区灌溉水利用系数均值仅0.58，其中临泽县蔬菜灌区因设施化程度较低仅为0.56，甘州区玉米制种灌区为0.59，高台县小麦灌区为0.60，均低于西北内陆灌区平均水平。智慧水务系统在张掖市累计改造防渗渠1200公里，结合智能闸门流量调控，将输水损耗率从38.5%降至17.2%，墒情监测站实时反馈土壤含水量，田间损耗率从21.8%降至9.5%。2023年三大灌区灌溉水利用系数均值提升至0.72，甘州区更是突破0.75，达到《国家节水行动方案》中西北灌区先进标准，较2018年提升幅度达24.1%，节水成效显著。

　　3.1.2水资源调度效率与损耗率下降

　　水资源调度效率与损耗率是衡量智慧水务体系成效的关键指标。智慧水务系统建成后，市级调度中心基于黑河来水实时数据动态优化供水计划，响应时间由2018年的22小时缩短至4小时以内；县级管控站利用变频恒压设备实现精准供水，田间终端依据作物需水阈值自动启停灌溉设备，实现快速响应与精准控制。按照张掖市380万亩灌溉面积计算，年节水约7.2亿m3，占黑河年均径流量的12.3%。输水与田间损耗显著下降，2023年三大灌区平均输水损耗率降至18.5%，较2018年下降17.7%，得益于防渗渠改造与智能闸控调度协同作用。甘州区通过斗渠硬化及智能阀门改造，输水损耗率从38.5%降至17.2%，降幅最大，田间损耗率由21.8%降至9.5%，主要归功于精准墒情监测与水肥一体化灌溉。2023年三大灌区平均总损耗率为28.0%，较2018年下降30%，其中甘州区玉米制种灌区总损耗率仅25.0%，达到优秀水平。典型灌区水资源调度效率与损耗率具体数据如表1所示。

　　3.1.3作物产水效益与能耗对比

　　作物产水效益与亩均灌溉能耗是评估智慧水务系统综合效益的关键指标，反映节水—增产—节能的协同成效。2018年张掖市灌区灌溉精准度不足，作物产水效益偏低，玉米、蔬菜、小麦平均仅1.7kg/m3，传统漫灌能耗高，亩均灌溉能耗达68kWh。智慧水务系统实施精准灌溉+智能运维，提升用水效率并降低能耗。墒情监测与作物需水模型联动，实现按需灌溉，甘州区玉米制种灌区产水效益达到2.3kg/m3（增幅27.8%），临泽县蔬菜灌区因水肥一体化技术提升至2.5kg/m3（增幅56.2%）。智能调度减少设备空转，滴灌替代漫灌后能耗降低40%，三大灌区亩均能耗由68kWh降到45kWh，下降33.8%，年节电8930万kWh，折合标准煤2.8万吨。总体来看，2023年三大灌区平均作物产水效益达2.2kg/m3，较2018年提高29.4%；建成的智慧水务系统实现了节水、增产、节能三重协同效益，生态与经济效果显著，具体数据如表2所示。

　　3.2节水成效定量对比

　　以张掖市甘州区、临泽县、高台县三大核心灌区为样本，采用基准年（2018）-评估年（2023）对比法，结合智慧水务系统监测平台数据、田间实测数据及统计部门数据，从灌溉效率、调度损耗、综合效益三个维度开展对比，全面量化智慧水务系统节水与效率提升成效，具体对比结果如下。

　　3.2.1灌溉效率维度定量对比。2023年三大灌区灌溉水利用系数均值由2018年的0.58提升至0.72，提升24.1%。甘州区由0.59增至0.75，亩均用水量从860m3降至680m3（降低20.9%），临泽蔬菜灌区滴灌普及后亩均用数量降幅最高达24.1%，按全市380万亩计算年节水约6.84亿m3，相当于3座鸳鸯池水库库容。

　　3.2.2调度与损耗维度定量对比。2023年三大灌区平均调度响应时间缩短至4小时，比2018年缩短81.8%，其中临泽县调度响应时间最快（3.5小时，提升84.1%），总水资源损耗率由38.8%降至19.0%，下降近一半。甘州区防渗渠改造效果最显著，水损耗率由38.5%降至17.2%（降55.3%），输水和田间损耗率均实现“腰斩”。

　　3.2.3综合效益维度定量对比。作物产水效益从1.7 kg/m3增至2.2 kg/m3（提升29.4%），临泽蔬菜区最高达2.5 kg/m3，亩均增产1200 kg，亩均灌溉能耗由68 kWh降至45 kWh（降33.8%），实现节水、增产、节能“三提升”。具体数据如图1所示。

　　4.结束语

　　以张掖市灌区为研究区域，分析了智慧农业灌溉系统的建设内容与节水成效。（1）张掖市构建的监测、调度、管理、考核一体化智慧灌溉体系，实现了农业灌溉的精准化、智能化转型，为干旱区节水提供了可推广的“张掖模式”；（2）节水成效显著。2023年典型灌区与2018年比较，灌溉水利用系数提升14%，亩均用水量下降20.9%，总损耗率下降30%，作物产水效益提升29.4%，实现节水、增产、节能的协同提升；（3）智慧灌溉系统与节水工程、农业技术的深度融合，是提升水资源利用效率的关键路径。

　　当前仍存在偏远灌区监测覆盖不足、农户操作能力偏弱、运维资金短缺等问题。建议加大偏远区域基础设施投入，2025年前实现核心灌区监测全覆盖；分层开展农户培训，利用田间课堂、手机教程等方式提升操作水平；建立多元化资金保障机制，设立智慧灌溉系统运维专项基金；加强技术研发，基于作物特性构建精准需水模型，利用人工智能实现灌溉方案自学习与优化，持续提升节水效益。

参考文献:

　　[1]王晓庆.浅析智慧水务技术在水资源循环农业中的实践[J].农村实用技术,2025(04):124-125.

　　[2]吴春霖.加快“智慧水务”建设提升治水管水质效[N].银川日报,2024(06)18,001.

　　[3]张艳美.“智慧水务”下引黄灌区业财融合的实施研究[J].中国总会计师,2024(04):150-153.

　　[4]王苗苗,孙光辉.科技赋能助推东营水务全面提能增效[N].东营日报,2022(09)24,001.