基于地理信息的灌区数字化研究

基于地理信息的灌区数字化研究

郭继江

甘肃农业大学水电工程学院甘肃兰州730070

摘要：目前，我国的大部分大中型灌区在管理模式处于相对落后的局面，管理体制、管理人员、管理方案、技术能力、基础的设备等都存在着严重的不足和落后。造成了灌区对用水的管理利用率降低，输水条件等存在严重发展滞后，例如渠道的跑冒漏水现象十分普遍，给灌区的输水造成了损失。在农田的灌溉方式上采用传统的大水漫灌，不仅使水资源的浪费严重，而且导致产量不高，粮食作物的水分利用效率远低于发达国家。

关键词：地理信息；灌区；数字化

1、引言

在构建灌区数字化过程中，地理信息系统是最常用的技术之一，也是灌区建设的关键手段。地理信息系统是灌区数字化建设的重要支撑，如果没有地理信息系统的支持，就很难实现灌区数字化目标。目前国内灌区基本上仍沿用传统的灌溉方法，许多灌区管理体制落后，效率低下，灌区运行管理机制不适应社会主义市场经济发展的需要，灌区数字化以水资源优化和地表水、地下水、污水处理回、微咸水及外调水、联合高效利用为核心[1]。将基于地理信息的灌区进行数字化科学分析和研究，建立相关的数字模型，例如水资源利用模型，自动化配水模型、土地墒情预测模型、土壤污染模型、灌区管理模型、干旱预测模型等等

2、地理信息系统应用的现状

地理信息是一门综合性学科，其中包括空间科学、地理学、网络技术、设计测绘遥感学以及环境科学等。地理信息系统是以计算机硬件为支撑，采集地球的空间位置坐标数据，并进行保存、管理和运算分析。地理信息系统将地理位置与相关属性信息融合在一起，能为国土、林业、农业、交通等多个领域应用，利用空间分析、栅格显示和路径优化功效，更好的解决土地利用、环境监测和交通导航等相关问题，为公共事业的发展奠定基础。地理信息系统的应用范围还在不断地扩大，本文重点论述地理信息在灌区数字化的研究。

3、灌区数字化

现如今，我国科学技术与经济发展迅速，一些问题相继出现，如旱涝灾害、生态环境恶化、水污染严重、以及土壤污染等。在很大程度上束缚了农业发展的脚步。为了从根本上解决这一系列问题，实现灌区在节水、管理、监控、便民、生态环境等多个方面的数字化建设。需要进行气象预测、土壤检测、灾害预防、水质检测等工作，因此建立一套灌区数字化平台，为灌区发展和管理决策提供可靠的数据支持，进行合理利用水资源、优配置水资源、可持续供水，是实现土地高效利用和粮食增产的有效途径[2]。灌区数字化指的是通过现代计算机技术与通讯信息技术来完成对灌区的信息进行采集、整理和分析，将分析的结果应用在灌区的管理和运行上。

4、在灌区中的应用

GIS能有效的解决水环境保护、防汛抗旱、决策支持、灌区设施管理和水资源管理等工作。地理信息系统和灌区数字化建设变得更加亲密，在水、雨、灾情信息管理分析和研究中，地理信息技术可以为其提供可视化图形咨询画面，使信息交流形式变得丰富，以便更好的预测和分析洪水、干旱、土壤墒情信息，利用灌区数字化可实现灌区的水污染评价模型、水质分析评价模型、生态环境分析模型、水质警报预报模型、决策支持模型等[3]，从而促进灌区在节水、远程供水、生态、管理等多方面的应用，从以下几个方面对地理信息灌区的数字化应用进行分析。

4.1、检测水资源

通过地理信息灌区的数字化更好展现了水资源的动态分布，地理信息系统技术更好的为人们实现了，计算机对灌区水资源管理的交互操作，数据库技术让更多水资源数据的保存查询工作变得简单，实现了大面积灾害监测与评估目标，这一切离不开地理信息技术的支持，促进了灌区检测水资源的工作，使灌区水资源内容变得极为丰富。

4.2、促进生态管理

生态用水是指维护生态环境不再恶化并逐步改善生态用水资源的总量，利用地理信息将灌区数字化后，提供了灌区整个的生态数据，方便了分析管理灌区生态分布的特点，掌握生态发展的规律，将灌区水资源通过有效的途径，解决了生态缺水，阻止了生态继续恶化的趋势，为加强生态管理提供了可靠的数据保障。运用先进的数据采集、传输和处理手段，初步建立起一个覆盖整个灌区生态模型。利用模型进行数字化分析生态环境在管理过程中的变化，方便管理人员采取相应的措施或办法，有效的保护灌区水土流失、环境污染、植被绿化等等。

4.3、分析土壤墒情

将采集的灌区土壤信息和地理空间信息进行有效的叠加，可通过gis软件将具体的掌握到各个地块的信息进行对比和分析，找出地块之间的内在联系和存在的差异，建立灌区的土壤分析模型，方便灌区给各个不同的地块提供合理科学的水资源，也同时保障了灌区的节水；化肥和农药的普遍使用，给灌区内的地块造成了严重的伤害，利用我们的土壤分析模型也可以及时掌握土壤在生产过程中被污染的状况，及时做出预防和治理的措施，保护耕地在农业中可持续的利用。将土壤类型、地形、作物覆盖数据复合叠加，建立三者在空间上的联系，可以很容易分析出这三者之间的关系，将不同专题要素地图叠加在一起，可以分析出土地上各种因素与作物的相互作用与相互影响，从中可以发现它们之间的关系，如土壤pH值与产量的关系。通过GIS技术监控农田土壤情况、作物类型与产量，进行盐碱地调查等，制定作物的灌溉、排水标准，有利于指导水资源调度和农业生产。结合GIS建立先进的农田水利管理系统，对节水灌溉和农业现代化将起到推动作用。

4.4、预防灾害的发生

农业灾害的发生严重影响了灌区经济的发展，对于西北地区来说尤为严重的当属春耕的干旱，也同时存在一些洪涝灾害的发生，通过GIS灌区的数字化研究，我们建立一套灾害预防数字模型，通过收集气象预报的数据和GIS空间数据进行分析，可以方便的了解到降雨对于那些地区可能出现的洪涝做出预报，管理人员及时做出相应的措施。针对多次的历史数据和实际发生的灾情的状况，校正我们的数字化模型，使其的准确性不断提高，方便在今后灌区的灾害预防中，得到可靠的支持。干旱的预防措施则是通过前面提到的土壤分析和气象数据进行整理分析，得出灌区的干旱程度，以便及时采取办法，防止灾害的发生。地理信息系统还可对灾情进行统计和评价，综合探讨和评估所收集的洪涝灾害与水淹没信息，统计灾害信息，对社会经济亏损进行简单估算，为防洪规划提供可靠的数据依据。依照事先设立的条件，利用静态或动态方法对灌区范围进行模拟，

4.5、支持灌区的管理

对于大多数灌区来说，灌区的管理方法和技术都很落后，也严重影响了灌区的发展，灌区传统的管理形式过于粗放，造成了水资源的严重浪费，因此利用地理信息进行灌区研究，使灌区走上数字化的管理道路上，将灌区的空间信息数据、干渠数据、支渠数据和其他渠系的连接以及地块数据综合整理后，在GIS软件上进行方便的管理灌区灌溉的工作，及时调整水资源分配和利用。

5、结语

综上所述，地理信息系统在灌区数字化方面应用广泛，提高了灌区数字化建设工作的效率和质量。推动了数字化时代的变革，在支撑社会经济发展方面发挥着重要作用。实现了大面积灾害监测与评估目标，促进了灌区数字化的转型升级，使灌区数字化内容变得极为丰富。能提高灌区管理水平、促进灌区技术优化年级和提高用水效率的水利管理信息系统，为灌区水资源的优化配置、合理利用和环境保护提供调度运行决策支持。

参考文献：

[1]张海英.水资源量与质联合优化配置初步研究[D].武汉大学，2005.

[2]王彦朝，肖景贤.关于黑河市农田水利建设与粮食用水安全问题的思考[J].水利天地，2009（11）：7-8.

[3]陈洁.黄河水资源管理信息系统的分析与设计[D].山东大学，2012.