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鄉(xiāng)村水利現(xiàn)代化助力:水位雨量一體站的基層部署與應用實踐
鄉(xiāng)村水利是保障農業(yè)生產、改善農村民生、維護鄉(xiāng)村生態(tài)的重要基礎。然而,傳統(tǒng)鄉(xiāng)村水利監(jiān)測多依賴人工巡查,存在 “數(shù)據滯后、覆蓋不足、決策被動" 等問題,難以適配現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展與鄉(xiāng)村防洪需求。水位雨量一體站憑借 “小型化、低成本、易運維" 的特性,成為破解鄉(xiāng)村水利監(jiān)測難題、推動鄉(xiāng)村水利現(xiàn)代化的關鍵裝備,其在基層的科學部署與實踐應用,正為鄉(xiāng)村水利注入新活力。
一、鄉(xiāng)村水利監(jiān)測的痛點:適配一體站部署的現(xiàn)實需求
鄉(xiāng)村水利場景的特殊性,決定了對監(jiān)測設備的獨特需求,也凸顯了水位雨量一體站的部署價值。一方面,鄉(xiāng)村水利設施分散且地形復雜:農田灌溉渠系、小型水庫、山塘遍布村落,部分區(qū)域位于偏遠山區(qū),傳統(tǒng)大型監(jiān)測站建設成本高、難以覆蓋,導致 “灌溉用水難調度、山塘水位難掌握" 的問題。例如某南方鄉(xiāng)村有 20 余座小型山塘,僅靠村干部定期巡查,汛期無法及時掌握水位變化,曾因暴雨導致山塘漫溢,淹沒周邊農田。另一方面,鄉(xiāng)村監(jiān)測資源有限:基層水利人員數(shù)量少、專業(yè)能力薄弱,傳統(tǒng)設備操作復雜、維護難度大,且鄉(xiāng)村財政難以承擔高額運維費用,導致部分監(jiān)測設備 “建而不用"。此外,鄉(xiāng)村水利需求多元,既需監(jiān)測降雨量指導灌溉,又需預警山洪、內澇保障村民安全,單一功能的監(jiān)測設備難以滿足綜合需求,這些痛點為水位雨量一體站的基層部署提供了現(xiàn)實必要性。
二、水位雨量一體站的基層部署:適配鄉(xiāng)村場景的方案設計
針對鄉(xiāng)村場景特點,水位雨量一體站的部署需遵循 “低成本、易維護、廣覆蓋" 原則,從設備選型、安裝方式、供電通信三方面優(yōu)化,確保適配鄉(xiāng)村實際條件。
(一)設備選型:小型化、高性價比優(yōu)先
考慮鄉(xiāng)村財政與運維能力,一體站優(yōu)先選用 “小型化、集成化" 設備:主機體積控制在 30cm×20cm×15cm 以內,重量不超過 5 公斤,便于運輸與安裝;傳感器采用非接觸式設計,如雷達水位計無需接觸水體,避免泥沙淤積與水生生物附著,減少維護頻次;雨量監(jiān)測模塊選用光學雨量傳感器,無機械部件,故障率低,使用壽命可達 5 年以上。同時,設備成本控制在傳統(tǒng)監(jiān)測站的 1/3 以內,且支持模塊化升級,可根據鄉(xiāng)村需求靈活添加土壤墑情、水質監(jiān)測模塊,兼顧灌溉與生態(tài)監(jiān)測需求,避免重復建設浪費資金。
(二)安裝方式:簡易化、適配鄉(xiāng)村地形
安裝過程簡化流程,無需復雜土建工程:雨量監(jiān)測模塊通過專用支架固定在村級活動中心、電線桿等現(xiàn)有設施上,高度 1.2-1.5 米,避開樹木、房屋遮擋;水位監(jiān)測模塊則根據監(jiān)測對象調整,小型水庫、山塘選用岸邊支架安裝,灌溉渠系則采用簡易樁基固定,2-3 名非專業(yè)人員即可在 2 小時內完成一座站點安裝。同時,安裝位置優(yōu)先選擇村民易觀察、便于維護的區(qū)域,如靠近村委會、灌溉泵站附近,避免偏遠無人區(qū)域導致的維護困難。
(三)供電通信:低成本、保障穩(wěn)定運行
針對鄉(xiāng)村供電不穩(wěn)定、部分區(qū)域信號薄弱的問題,一體站采用 “太陽能 + 蓄電池" 供電方案:配備 100W 太陽能電池板與 50Ah 蓄電池,可滿足連續(xù) 7 個陰雨天的供電需求,無需接入市電,降低安裝成本;通信方面,優(yōu)先利用鄉(xiāng)村現(xiàn)有 4G 信號,采用低功耗窄帶物聯(lián)網(NB-IoT)技術,數(shù)據傳輸流量小,每月通信費用僅需 5-10 元,大幅降低運行成本;對信號薄弱的偏遠山村,搭配 LoRa 網關,實現(xiàn) 5-10 公里范圍內的信號覆蓋,網關部署在村委會或山頂,無需額外架設基站,確保數(shù)據穩(wěn)定傳輸。
三、水位雨量一體站的基層應用實踐:助力鄉(xiāng)村水利現(xiàn)代化的成效
在鄉(xiāng)村水利實踐中,水位雨量一體站通過 “監(jiān)測 - 預警 - 調度" 的全流程應用,在灌溉優(yōu)化、防汛減災、民生保障三方面發(fā)揮作用,推動鄉(xiāng)村水利從 “經驗管理" 向 “數(shù)據驅動" 轉型。
(一)優(yōu)化農業(yè)灌溉:精準指導用水,提升生產效率
一體站實時監(jiān)測降雨量與灌溉渠系水位,為農田灌溉提供精準數(shù)據支撐。某北方小麥種植村,通過部署 12 座一體站,實時采集降雨量與灌溉渠水位數(shù)據,當監(jiān)測到 “連續(xù) 15 天無有效降雨(日降雨量<5mm)、渠系水位低于灌溉需求" 時,系統(tǒng)自動向村水利員發(fā)送灌溉提醒,指導泵站及時抽水補水;同時,根據降雨量數(shù)據調整灌溉時長,避免 “盲目灌溉" 浪費水資源。應用后,該村灌溉用水效率提升 20%,小麥畝均用水量從 350 立方米降至 280 立方米,每年節(jié)約水資源 12 萬立方米,且因灌溉及時,小麥畝均產量提升 15%,切實增加了村民收入。
(二)防汛減災:預警山洪內澇,保障村民安全
在山洪、內澇多發(fā)的鄉(xiāng)村,一體站成為 “安全哨兵"。某南方山區(qū)村,曾因暴雨引發(fā)山洪,因無預警導致 3 名村民被困。部署 6 座一體站后,系統(tǒng)預設雨量、水位預警閾值:1 小時降雨量超 40mm 或山塘水位超汛限水位 0.5 米時,自動觸發(fā)預警,通過村廣播、微信群、短信向村民推送預警信息,同時向鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利部門上報數(shù)據。2023 年夏季,該村遭遇強降雨,一體站提前 30 分鐘發(fā)出山洪預警,村干部組織 120 余名村民轉移至安全區(qū)域,避免了人員傷亡;同時,根據一體站監(jiān)測的山塘水位數(shù)據,科學調度溢洪道,確保山塘安全,未出現(xiàn)漫溢災害,保障了村民生命財產安全。
(三)民生與生態(tài)保障:支撐鄉(xiāng)村基礎建設與生態(tài)保護
一體站還為鄉(xiāng)村飲水安全、生態(tài)保護提供數(shù)據支撐。某西部鄉(xiāng)村依托一體站監(jiān)測的降雨量與水源地(小型水庫)水位數(shù)據,制定飲水安全保障方案:當監(jiān)測到水庫水位低于警戒水位 1 米時,及時限制非農用水,優(yōu)先保障村民飲水;同時,結合降雨量數(shù)據,預判水源補給情況,提前做好蓄水準備,避免干旱季節(jié)飲水短缺。在生態(tài)保護方面,某鄉(xiāng)村通過一體站長期監(jiān)測河道水位與降雨量,調控河道生態(tài)流量,當河道水位過低時,利用灌溉泵站補水,維持河道生態(tài)功能,應用后河道周邊植被覆蓋率從 60% 提升至 75%,村民生活環(huán)境顯著改善。
水位雨量一體站的基層部署與應用,不僅解決了鄉(xiāng)村水利監(jiān)測的痛點,更以 “低成本、高效率" 的方式推動了鄉(xiāng)村水利現(xiàn)代化進程。未來,隨著一體站與鄉(xiāng)村智慧水利平臺的進一步融合,將實現(xiàn) “數(shù)據共享、智能調度",為鄉(xiāng)村振興中的水利保障提供更堅實的技術支撐,助力鄉(xiāng)村實現(xiàn) “灌溉高效、防洪安全、生態(tài)宜居" 的發(fā)展目標。