1.3 灌区信息化国内外的发展概况
1.3.1 国外发展概况
西方发达国家信息化建设得比较早，灌区的信息化建设水平相应也比较高，主要表现在以下几个方面。
（1）灌区基础数据的采集、整理和存储。西方发达国家十分注意基础数据的收集和整理。灌区管理部门对灌区基础数据比较重视，灌区渠系、闸门、水文测站、用水户等的数据一般都由计算机管理，存储在文件或数据库中。
（2）灌溉系统的自动化程度。国外灌溉系统的自动化程度总的来说比较高，这一结论主要针对滴灌、管灌等系统而言。对于渠道灌溉的灌区而言，灌溉系统的自动化程度也不是很高。主要原因是一般的自动化闸门造价过高，且在野外恶劣环境下的可靠性没有得到很好的解决。
美国恳务局等单位曾做过渠系自动化的试点，主要是通过建立自动闸门等自动控制设备进行水量的分配，借此提高灌溉系统的自动化程度，但并没有全面展开。
美国加州大学灌溉培训与研究中心曾在美国的部分灌区试验过不需要电子和动力设备的水力自动闸门，造价比较低，效果还不错。
（3）灌区灌溉管理用软件系统等的标准化和通用程度。发达国家在灌区灌溉管理所需要的软件的标准化和通用程度方面做得比较好，开发了一批用于灌区灌溉管理的通用软件。
国际粮农组织（FAO）组织开发的CROPWAT（Agriculture Production System Simulator）系统可以帮助农业气象学家、农艺学家和灌溉工程师制定灌溉计划，提交灌区规划。该软件有一个庞大的气象数据库CLIMWAT。CLIMWAT是国际粮农组织为配合CROPWAT使用而专门开发的数据库，它包含了由144个国家3262个气象站收集而来的气象资料。
同时，国际粮农组织为了推进灌溉计划的管理开发了灌溉计划管理信息系统（SIMIS，Scheme Irrigation Management Information System），该系统是一个通用的、模块化的系统，具有适用性好、多语言（英、法、西等）和简单易用的特点。该系统除了处理有关水的问题以外，还覆盖了日常管理活动的所有主要方面，如控制维护、结算、水费和其他相关的任务。
澳大利亚对灌区灌溉管理也十分重视，澳大利亚农业产量研究机构（APSRU）研究开发了APSIM系统，该系统通过一系列互相独立的模块（如生物模块、环境模块、管理模块等）来表现被模拟的灌溉系统，这些模块之间通过一个通讯框架（也称为引擎）进行连接。
美国佛罗里达大学针对佛罗里达州的农业特点开发了AFSIRS（Agricultural Field Scale Irrigation Requirements Simulation Model）系统，用户可以使用该系统，根据作物类型、土壤情况、灌溉系统、生长季节、气候条件和管理方式等诸多变量，估计出对象区域的灌溉需水量。该系统收集了佛罗里达州9个气象观测站的长期观测资料，比较全面地反映了佛罗里达州的气象条件，在佛罗里达州得到了广泛的应用。
1.3.2 我国发展概况
（1）我国灌区信息化的发展历史。“大型灌区信息化”是在综合多年来灌区管理和技术手段发展的基础上，高度整合、提炼的全新概念。首先，自20世纪70年代以来灌区就开始进行自动控制技术方面的研发应用。如：以湖南韶山、河南人民胜利渠等为代表的闸门自动控制系统，以及20世纪80年代后期以甘肃景电等为代表的泵站自动调度系统等。其次，很多灌区也都在探索自动测报、自动计量等方面的工作。如：在建筑物量水的基础上安装自记式水位计、明渠流量计、遥测水位计等。此外，大多灌区都曾建有自己的通信系统。如：早期很多灌区都建过的专线电话、陕西泾惠渠的无线对讲集群，以及后来宁夏青铜峡的数字微波等。以上研发应用工作在当时称作“灌区自动化技术”或“灌区通讯调度技术”，实际上就是早期灌区信息化的雏形，这些技术的应用均在当时对灌区的管理调度发挥了重要作用，有些系统直到现在还应用于生产管理中。随着时间推移，由于受当时社会经济、技术条件制约，原本就标准偏低的所谓“灌区自动化”等技术也一直停留在研发试验阶段，而随着此类技术本身的高速发展，已建系统也逐步被淘汰或报废。就目前来看，灌区管理手段仍然较为粗放，因此而产生的水量供需矛盾并未缓解，弃水损失也日趋严重。
（2）大型灌区信息化的正式提出。2001年4月，水利部部长汪恕诚视察甘肃景电灌区时，对景泰灌区泵站自动调度系统给予高度评价，并批示：“景泰经验很值得总结推广。”同年5月，为落实部长批示，农村水利司与灌排中心联合在湖南韶山召开了“灌区用水管理信息化技术研讨会”，正式提出“大型灌区信息化”的理念。农村水利司副司长李仰斌代表冯广志司长在会上做了重要发言。同年7月，翟浩辉副部长在农村水利司上报的会议材料上批示：“大型灌区管理信息化建设是实现部党组新的制水思路的要求，是提高工程安全运行保证程度的关键措施，是提高科学管理水平和水的利用效率的重要途径，是促进农村水利现代化的根本手段。”“将灌区信息化建设纳入大型灌区节水改造总体规划，加强领导，着力推进我国水利信息化建设。”2002年7月，水利部农村水利司下发《关于开展大型灌区信息化建设试点工作的通知》（农水灌〔2002〕09号）文件，正式启动了全国大型灌区信息化建设试点工作。
（3）大型灌区信息化试点工作的开展。2002年8月，部分基础条件较好的灌区按照农水司的要求，组织编制了信息化建设规划及3年实施方案，同年11月通过了由灌排中心组织的专家评估。2002年11月，农村水利司根据评估意见以（农水灌〔2002〕15号）文件确定了河北石津等30个大型灌区为首批信息化建设试点单位，并在当年年度计划中开始安排实施信息化建设。2003年8月，鉴于信息化是全新概念，无论是试点单位还是行业管理单位都无经验可循的实际情况，经过近一年试点建设工作的摸索后，在黑龙江召开了“全国大型灌区信息化试点工作汇报座谈会”。组织试点单位、大专院校和科研单位、相关企业等共同探讨了大型灌区信息化建设的指导思想与原则、建设目标、建设内容等问题。农村水利司李代鑫司长发表重要讲话，并做出了具体工作部署。2006年3月，试点单位对3年以来的信息化建设工作进行了总结，看到了成效，也找到了问题，为下一步工作调整和部署提供了基础。
（4）灌区信息化试点建设成效。我国大型灌区信息化试点经过4年多的建设，取得初步成效。实施方案计划投资2.13亿元，其中：中央资金1.24亿元。三年实际投入的资金为1.4亿元。占计划投资的63.8%。试点灌区共建成自动水位监测点1059处，自动闸位监测点445处，自动流量监测点85处，自动雨量监测点171处，自动墒情监测点30处，自动水质监测点7处，自动视频监测点91处，自动闸门控制点344处，自动泵站控制点107处，中心局域网29处，分中心局域网76处，购买计算机1363台，10个灌区建立了自己独立域名的网站，初步开发完成应用软件137套，行业管理软件4套。在保障灌区运行安全、降低运行成本、节约灌溉用水、提高管理水平等各方面取得了明显效益。
1）保障安全运行。试点灌区3年共建设1059处水位信息监测点，实时掌握灌区水情变化，为灌区防洪减灾起到重要作用。例如：湖南大圳灌区2004年9月5日夜因暴雨引发山洪，山体滑坡造成渠道坍塌堵塞，根据水位警告信息自动关闭上游进水闸，避免了决堤的恶性事故发生。河南鸭河口灌区2005年8月29日晚灌区内突降暴雨，正值灌区抗旱高峰渠道满负荷运行，致使水位猛涨，值班人员通过微机上显示，及时采取防汛调度方案，避免一场灾害。
2）降低灌区运行成本。通过灌区自动监测和网络建设，缩短各单位之间空间时间的距离，信息共享，有效降低办公、通信、交通等费用。例如：湖北东风渠灌区建设前重要的渠道控制点主汛期24小时人工巡测，手工计算，白纸记录，电话上报，项目建设后节约大量开支。新疆生产建设兵团十八团渠灌区各办公室之间全部联网，资源共享，并与兵团、师及用水单位直接相连，效率提高，费用降低。甘肃兴电灌区信息化系统投入后每座泵站年节约电量26.9万kW·h，八座泵站共节约电量215.2万kW·h，年节约电量769万kW·h，等等。
3）节约灌溉用水。通过信息化工程的实施，动态掌握水情，提高配水用水效率，最大程度减少配水环节的弃水损失。增加水费透明度，减少抑制暗箱操作和基层管理单位加价加码，有效降低亩次灌溉用水量。例如：广西龟石灌区信息化实施以来年节约灌溉用水4141万m3，补充贺州、钟山等地工业、生活用水，年供水量达1200万t。湖南双牌灌区信息化建设中，每年减少闸门的漏水损失约100万m3，避免盲目泄洪每年蓄水100万m3。减损加增蓄累计达240万m3。
另外信息化建设使灌区管理流程更加科学，减少人为因素干预，计量和核算的精准化，对提高水费征收率和培养农民自觉节水意识起到重要作用，给用水户协会推广提供了基础。例如：湖北漳河灌区信息化系统较好解决了水量调度不透明，中间环节多等状况。山西夹马口灌区水费系统投入使用后，售水实现“超市化”，促进用水户积极性，提高透明度，农民反映良好。
4）提高管理水平。第一方面水情的及时反应和配水的科学合理提高了用水保证率，用水户灌溉更为适时适量，受益更加均衡，收费更加公开透明，计量更加准确，减少了大量的水事纠纷。例如青铜峡灌区水情遥测系统的建设为适时科学灌溉提供决策依据，提高了用水保证率，确保灌区各受益单位均衡用水。江西赣抚平原灌区20万亩尾灌区农田供需矛盾突出时用水紧张，系统应用后，适时适量满足灌溉，年均增产40万kg。
第二方面灌区信息化的实施，使水量分配和调度更加精准细化，彻底杜绝管理漏洞造成的弃水，大幅度提高用水效率。例如：陕西泾惠渠灌区信息化系统实施后灌溉更准确、及时，灌溉利用率大大提高，年斗口新增灌溉引水量1.40×107m3，年均增产5%。湖北洈水灌区信息化系统建成后，实时监测灌区供水量，进行优化调度决策，缓解灌溉、防洪、发电、供水等的矛盾。
第三方面灌区点单位均建成了计算机局域网，为灌区人员的学习和应用新技术提供了环境，提升了使用新技术的理念。通过培训，极大地提高了灌区人员技术水平。