1  灌区概况

夹马口引黄工程是黄河上第一座大型高扬程电力提黄灌溉工程。工程枢纽位于黄河小北干流东岸夹马口村，与陕西省隔河相望，1958年兴建，1960年上水受益（图1），1998年续建改造。工程集水源供给、泵站提水、渠系灌溉于一体。灌区地处山西省南部运城市境内，面积50.3万亩。灌区东西长65km，南北宽35km。2001年与南部相接的小樊灌区及上游的浪店水源工程合并组建为夹马口引黄工程。水源工程装机20台，提水能力51m3/s；泵站装机27台，扬程70m，提水能力23.2m3/s(夹马口站16 m3/s，小樊站7.2 m3/s)。

图1   夹马口泵站

灌区节水续建改造项目的实施和水利工程管理体制改革的深入，使灌区用水保证率有了很大提高，群众用黄河水灌溉的依赖性明显增强。从而确保了灌区农业种植结构得到优化调整。目前，灌区经济林占80%，棉花15%，其它5%。

2  为什么要搞灌区信息化

针对国家农业政策和灌区实际，如何确定水利工程的管理目标，是灌区管理及信息化建设的首要任务。为此，我们充分调查、研究，总结灌区几十年来的经验教训，确定了“农民增收、工程发展、职工受益”的灌区管理“三赢”目标（图2）。围绕管理目标的实现，灌区信息化起着不可忽视的作用。

图2   灌区“三赢”管理目标

夹马口灌区信息化建设，从1998年开始至2007年，经过十年时间逐步完善、修改和升级，基本为灌区搭建了一个资源共享、业务网络化的信息平台，使50万亩灌区逐步达到“车间化”管理。

2．1 水商品的管理需要信息技术

水是生命的源泉，水是有限资源。作为水管单位，把黄河水“提升”后，经过“生产”、“交换”，成为“水商品”（图3）。因此，灌溉水既有“资源”属性，也有“商品”属性。其中“商品”属性决定灌溉用水按照“商品”进行管理。

图3   灌溉水是“商品”

从商品销售方式的发展历程看，由小商小贩、到小商店、到大商场、再发展到超级市场（图4）。超市的产生，已大大超越了一般商店对商品的管理。超级市场由于采用了先进的信息技术，对顾客的服务水平得到提升，人们选购商品时的各种需求成为现实。夹马口灌区把灌溉用水作为一种特殊的商品加以管理，由于灌溉用水具有不可存储性，因而较一般性质的商品更难管理。要使50万亩灌区水销售达到“超市化”管理，信息技术的引入成为必然。也就是要通过信息技术，把水商品管理的更好，让消费者（农民）更方便、更满意。因此，灌区信息化是提高灌溉水销售管理的必然选择。

图4   商品销售方式的发展

从商品管理的流程上看，水商品的管理与一般商品的管理一样，存在着对“物流”、“资金流”和“信息流”的管理（图5）。水的流动形成“物流”，水费的回收形成“资金流”，而整个管理环节的数据流动就构成“信息流”。采用信息技术就是要解决水商品交换的“信息流”问题。而“物流”与“资金流”这两个“流”的运行好坏又体现在“信息流”的配合程度上。因此，灌区信息化是水商品管理的重要组成部分。

图5   “三流”示意图

2．2 灌溉管理水平的提高依赖信息技术

近年来，我们首先进行灌区管理体制的改革和经营机制的创新，旨在全面提升水利工程的服务能力，也为信息化建设奠定可靠的基础及明确的服务对象。按照国家对管理局定性为事业单位的特点，灌区内部管理则实行“事企”分开（图6）的管理体制，即管理局作为国家的代表，实行宏观事业性质的行政管理，把泵站、灌区分别作为模拟“工厂化”和“商业化”的“企业”管理(在灌区内部分别是独立法人)。按照这一体制，经过摸索、总结，我们按照“水”的流程，实行“泵站——生产水，灌区——销售水，农户——消费水”的市场化运作模式（图7），从而形成“模拟法人主体化、独立核算企业化、层层买卖市场化、规范服务公开化”的管理理念。

图6   企业内部“事企”分开

图7   模拟市场化运作

“主体化”——泵站、干渠、支渠（以下简称“水经营实体”）实行模拟法人管理。有充分的自主权（包括用人、工资分配等），在灌区内就是法人的地位。

“企业化”——实行模拟企业化运作，就是把工资、奖金和各项费用全部代入水方，按实际的提、配水量计算，一个灌季结算一次。这相当于工厂、企业的计件工资制。

“市场化”——泵站（生产者），干渠、支渠、斗渠（经销者），农户（消费者），各自发挥主体的作用。按需供给，供水环节之间均为买卖关系。

“公开化”——灌区既然是市场，必然存在着竞争，必须采取“公开”的手段，提高从泵站到农户各个环节的透明度，从而确保水市场的有序性。

要实现管理理念的良性运作，尤其是要解决“公开化”的问题，信息技术的应用起着举足轻重的作用。

3  灌区信息化主要解决哪些问题

灌区信息化就是要对水商品流动过程中“物流”及“资金流”所产生的数据进行反馈及管理。因此，它必须是：“及时、准确、有序、高效”。它始终在为实现水管理的大目标服务。

3．1 解决数多、量大、灌区分散对管理带来的困难

面对灌区管理点分散的实际，要及时、准确、有序、高效地对水商品在流动过程中“物流”及“资金流”所产生的数据进行反馈和处理，靠人工来完成已不可能。据统计，夹马口灌区灌溉期间每天需要录入数据31661个，产生数据1910个，生成报表12张（表1）。为满足灌溉管理需要，1998年，我们开始研发《夹马口灌区节水灌溉计算机网络管理系统》，建立了灌区内部的通讯系统和局域办公网络。在泵站、灌区和局机关分别设立工作站，基本实现灌区语音、图像、数据的采集、传输、存储、处理为一体的综合信息管理，较好地解决了时空跨度对灌溉管理带来的影响和困难，提高了优化水量调度的水平，达到了增加管理透明度和提高各部门工作效率的目的。

灌区日运行数据统计表

表1   灌区日运行数据抽样统计（2006年）

3．2 解决灌区水务公开的问题

解决“公开化”，一方面是对农户公开，另一方面是灌区内部的公开。所谓对农户公开，主要是对农户用水信息的公开，包括流量、水量、水费、水价、开停时间、服务制度等，便于农户监督。对内部公开，主要包括当班提水量、耗电、耗材、千方公里损失、售出水票等，让职工心里明白。

信息化管理系统中，建立了泵站管理、干渠管理、支斗渠管理、农户管理等诸多模块，农户管理模块的作用尤为重要。首先，为3.7万个农户分别建立用水档案，包括作物种植面积、屡次用水量、用水时间、浇地次数、水费收缴、斗管费等情况，为实现“规范服务公开化”提供了硬件支撑。其次，配合“阳光工程”，建立农户水费电话查询系统和触摸屏查询系统（图8），使一切操作都置于“阳光”之下，各种不合理的收费也就自然消失了。随之，开发“水费计收”管理系统。只要农户交纳了水费，就能拿到相应数额的一张水费专用票据（图9）。上面附有：水票号、用户姓名、取水口名称、用水时间、流量、所用水方、水费、斗管费、斗建费以及水价和应交纳的合计水费。灌区实现了“开票到户”，达到模拟“超市化”管理（图10）。

图8   灌区触摸屏查询

图9   用水户水费收据

图10   水销售模拟“超市化”

“公开求公平，公平求公正，公正则和谐”。依托信息技术，通过水务公开，很好地解决了原来水费收取中存在的暗箱操作，遏制了关系水、人情水、权力水，使农民达到用多少水，交多少钱。这个“软”节水效果很显著。以前用水不交钱的人根本就谈不上节水意识，想怎么浇，就怎么浇，树沟、路面到处是水，浪费极大。农户信息系统运行后，农民用水信息随时查询，农民通过相互对比，实现了“给用水户一个明白，还配水员、村干部一个清白”。东张镇东莱庄村的支部书记讲，在以前，他每次浇地都交了钱，但好多村民认为他没交，他感觉好冤枉，现在好了，当干部也理直气壮了。七级镇一个管水利的副村长讲，以前浇地从没交过钱，现在透明度这么高，不交不行了，同时通过“水费”管理系统，他感到村里的各项工作都好做了，干群关系也密切了。灌区信息化给农村带来了和谐，促进了灌区事业的发展。

3．3 为科学决策提供可靠依据

针对灌区点多面广、地域分散的实际，要管理好近百公里以外的水源、泵站，要掌握灌区关键环节的运行信息，使工程达到安全、低耗、高效运行，效益发挥到最大化，必须有及时、准确、科学的决策作保障，而信息技术是解决这一问题最直接、最有效的方法。我们通过建立远程视屏监视系统（图11），开发办公自动化网络系统，实现了灌区办公、灌溉水情、黄河水源等信息资源共享。近年来，先后完成运城信息中心、临晋水量调度中心及夹马口泵站控制室的建设，完善了吴王水源站、夹马口泵站、输水干渠、出水口、测流站、干渠险段和五大支渠（一支、二支、四支、五支、八支渠）等视频点的建设。共安装14个视频点和12处干渠水位监测，为科学决策提供了可靠依据。同时，为制定、分解灌溉任务，确立、考核经营实体运行指标，结算工资及各项费用提供了可靠的载体。

图11   视频监视系统

4  我们如何做

夹马口灌区信息化建设本着实现“农民增收、工程发展、职工受益”的管理目标来进行。坚持“结合实际，围绕目标，实用方便，节省投资，循序渐进”的原则，分别建立了骨干通讯网络、农户管理、泵站自动化监控、灌溉业务管理、灌溉管理决策、水费计收、财务管理、工程管理和办公自动化共九个管理系统（图12）。

图12   夹马口灌区信息系统

其中，除灌溉管理决策和工程管理系统为远期规划外，其它七项均已实现。

4．1 骨干通讯网络系统

该系统是灌区信息系统的骨架。根据灌区各点的地理位置和地形情况，采用无线微波和有线光纤相结合的方式建立内部通讯网络，实现了数据传输、语音通话、视频监视三位一体的安全传输。

由于灌区管理区域分散，为了满足管理工作中数字、语音及视频传输的需要，因投资所限，曾采用中国电信公共网、特高频语音通讯、有线电话传输等方式，但终因费用高、带宽小、速度慢难以满足灌区管理的需要而改造。2003年，根据投资情况，经过比较，决定采用微波（5.8Ghz）加光纤相结合的技术（图13）。按照远距离采用微波通讯，近距离采用光纤通讯的思路，基本解决了通讯问题。但总的来讲，若投资允许的话，光纤通讯还是优选方案。

图13   骨干通讯系统

4．2 农户管理系统（用水户管理系统）

在服务农民灌溉方面，专门建立了农户管理系统。主要功能是为灌区每个用水户建立用水档案。包括农户基本情况、作物种植结构和用水信息。通过工作站，全部录入灌区数据库，并提供“电话及触摸屏查询”（图14），对水务信息进行公开。让农民可以通过电话查询到自已或别人的用水和交费情况，还可以通过乡镇管理站的触摸屏查询系统查询到更详细的内容（包括用户姓名、农户代码、用水凭证号、引水时间、停水时间、用水时间、流量、水价、斗管费价格、浇地面积、实交水费），大大提高了水管理过程的公开化程度，并为农民监督灌溉管理提供了方便。

图14   触摸屏查询系统

4．3 泵站自动化监控系统（图15）

图15   泵站自动化控制系统

主要功能是自动采集、显示、传输泵站各机组、主变、观测点的相关参数；计算机控制泵站机组的运行与保护；动态显示泵站主机、辅机及各类设备运行参数与状态；自动进行事故告警和记录，生成数据库和各类参数趋势图；自动打印各种报表和运行记录。同时，对进水池水位、出水池水位、机组出水流量、前池泥沙含量等主要参数采集，基本实现泵站遥调、遥测和遥控等功能。

4.4  灌溉业务管理系统该系统是灌区信息系统的核心部分。

系统分泵站管理、干渠管理、支斗渠管理、测流站管理、水票管理和综合管理六个模块（图16）。该系统涉及夹马口灌区整个水流动过程和配水服务的各个环节，即从泵站提水、干渠调配、支渠输配水一直到斗渠（农户）的水业务管理，全部数据录入灌溉业务系统。为科学制定年度灌溉任务和各季灌溉计划提供依据。

图16   系统模块相互关系示意图

泵站管理模块记录内容有：开机台数、开机流量、进水池水位、出水池水位和前池泥沙含量（图17）。测流站管理模块记录泵站机组的出水流量，为调度中心水量调配和灌溉决策提供资料。干渠管理模块和支斗渠管理模块记录：每小时渠道配水流量，供水去向，并能自动采集渠道水位（图18），通过计算机处理、把相关信息递交中心服务器。水票管理模块主要记录灌区农户的用水情况。综合管理模块主要为结算、分析和决策服务。每一灌季结束，灌溉管理科运用该模块功能对各实体指标实际完成情况进行结算、汇总；对各支、斗渠的配出水量、水费回收情况进行统计；制定下季灌溉任务，并把任务分解到干渠各管理段、各支渠及各斗长；对泵站、干渠和各支渠按实际提、配水方结算其工资、奖金和管理费用；对全年用水资料进行统计分析。

图17   夹马口泵站监控系统

图18   干渠水位监测系统

4．5 办公自动化系统

自动化办公系统的功能是增进部门间的工作交流，实现资源共享，提高办公效率。系统采用Lotus Domino为基础平台和Lotus的特点，分为服务器和客户端两部分。服务器主要处理邮件发送和接收，提供WEB服务发布；客户端主要供用户查看文件，起草、和发布文件。系统简单方便，客户端只要安装了WINDOWS操作系统就可以使用该系统（图19）。同时设有个人邮箱、个人事务和档案管理等功能。系统的开发和应用，基本实现全局上下来往的发文、收文、报表传阅、领导审批和公共信息发布、交流网上操作。

图19   办公自动化系统

4.6 水费计收系统

主要为农户服务。通过客户端录入数据，打印农户水费收据，提供相应报表（图20）。

图20   水费计收系统

4.7 财务管理系统

实现财务电算化管理，逐步达到“统一、方便、快捷、规范”的财务管理要求，提高工作效率。根据工作需要，目前主要应用了账表管理、固定资产管理、工资管理和报表管理四个管理模块（图21）。

图21   财务管理系统——固定资产管理模块

4.8 工程管理系统

拟通过“GIS地理信息系统”和“GPS卫星定位系统”，实现对灌区工程分布、建筑物定位及资料的有效管理，这方面有待进行开发。

4.9 灌溉管理决策系统

确定不同农作物不同地块不同时期的作物需水量；对不同用水单位不同时期的用水量进行横向对比；适时修正作物需水量，确立最佳灌溉方案。这方面亦有待进一步开发。

以上系统涵盖了夹马口灌区整个水管理业务，模块之间既独立运行又相互关联，由泵站、灌区、机关及农户四部分构成灌区的局域网络（图22），使50万亩灌区逐步达到水生产“车间化”、水销售“超市化”的管理模式。

图22   节水灌溉计算机局域网

5  成效怎么样

5．1 直接效益

优化水量调配。使灌区通讯畅通，保证灌区水量调配准确、及时。灌区各部位流量统计由以前120分钟减少到50分钟。

提高调度效率。水量调度中心视频监视系统（图23）使调度员对各干、支渠的水位和运行状况更直观，信息反馈更及时，渠系供水稳度由以前75%提高到现在90%。

图23   临晋水量调度中心

降低亩次用水量。水费公开和水费查询系统的建立，有效遏制了“暗箱操作”和“加价加码”现象，斗口亩次用水量由以前71方降低到58方，达到了管理“软”节水的目的（图24）。

图24   农民亩次用水量减少

提高水费回收率。通过公开，灌区农民用上“明白水、经济水”，水费回收率从1998年至今达到100%。灌区步入良性运行。

5．2  管理效益

灌区信息化建设，使灌溉管理水平显著提高。结合更新改造，灌区“三赢”目标逐步显现。即：

农民增收 据调查，2007年，夹马口灌区单方水增产值15.45元，灌区农民年人均纯收入达到7498元（图25）。结果表明，农民增收与供水质量（保证程度）成正比。

图25   灌区农民纯收入调查

工程发展 在农民增收的同时，工程得到健康发展。灌区实际灌溉面积由97年以前18万亩增加到现在30万亩，斗口以上渠道水利用系数由0.68提高到0.81。灌溉保证率的提高（图26），使灌溉周期由以前22天缩短到现在13天，各项指标不断创新。

图26   灌溉保证率提高、周期缩短

职工受益 随着灌区的稳步发展，职工的整体素质提高，队伍稳定。职工年人均收入由1997年2700元增加到2007年的16312元（图27），职工在社会生活中的凝聚力和自信力大大增强。

图27   职工收入统计

6  体会有哪些

6．1 首先要建立健全与其相适应的灌区管理体制和运行机制，这是灌区信息化建设的基础。

6．2 信息化建设必须围绕灌区管理目标服务。因地制宜，确定实施方案，循序渐进；不能贪大求洋，要讲投资效益。

6．3 信息系统要与灌溉试验相结合。并根据墒情、雨情、蒸发、渗漏及作物种植等情况，预测区域范围内作物的最佳需水量与各级渠道的配水量，进而与市场经济调节下的实际用水需求作对比，评价灌区的灌溉水平。

6．4 提高灌区人员的整体素质。灌区现有的技术人员，远远满足不了信息化建设的发展要求，应积极营造吸引人才的环境。

6．5 信息化要与自动化相结合，进一步提高管理水平。夹马口灌区仅泵站实现了信息化和自动化，灌区由于受泥沙、柴草客观条件的制约（图28），暂还不适用自动化控制。

图28   灌区输配水受柴草影响

二00八年二月