1.6 灌溉现代化水管理关键技术
水源供水、渠系配水和田间用水是灌溉系统的基本组成部分，供水可靠化、调度灵活化、用水精准化及管理信息化是灌溉现代化的具体表现，灌溉现代化水管理技术是灌溉现代化的核心。灌溉现代化水管理技术主要包括灌溉水源优化配置与保障关键技术、灌区渠系水量调度技术、田间灌溉技术、灌溉水管理决策技术等四个方面。本书重点涉及水管理关键技术及设备研发，不涉及同样在灌溉现代化中占有重要地位的体制机制创新与农业水价综合改革等内容，见图1-2。
图1-2 灌溉现代化水管理关键技术基本框架
1.6.1 灌溉水源优化配置与保障关键技术
灌溉水源优化配置是解决农业水资源紧缺的重要技术措施，也是灌溉现代化水管理的重要组成部分。无论是过去、现在、还是未来的一段时间，灌溉始终是我国的用水大户，《全国现代灌溉发展规划（2012—2020年）》预计到2020年，在多年平均情形下，全国灌溉可用水量占总用水量的比重为56%；到2030年，在多年平均情形下，全国灌溉可用水量占总用水量的比重为53%。因此，针对灌区水资源紧缺以及灌区多水源特征，研究非充分灌溉条件下的农作物经济灌溉定额、最优灌溉制度、最优种植比例，作物间灌溉水量最优分配、水库优化调度、灌区多水源联合调度及区间灌溉水量调配等关键技术，对促进灌区水资源高效利用，减少地下水开采，缓解由于过度开采对生态环境造成的危害，实现灌区农业健康持续发展，具有十分重要的意义。
1.6.2 灌区渠系水量调度关键技术及设备
灌区渠系水量调度是灌溉现代化水管理的核心，考察灌区渠系水量调度现代化的指标主要包括上级渠道向下级渠道供水服务水平、渠系建筑物配水服务水平、末级配水点供水服务水平、水量调度信息服务水平等，而评价灌区渠系水量调度现代化的基础依然是基于供水服务安全性、公平性、可靠性和灵活性的服务理念。当调度系统完成之后，渠系上的各级测控建筑物及其运行调度是影响供水服务质量的关键因素。从灌溉现代化的理念出发，输配水系统的现代化改造升级，主要体现在对渠道的防渗衬砌以减少输水损失，对闸门或闸阀的信息化改造以提高调度质量、减小劳动强度、契合灌溉需求，这些措施可不同程度上实现节水和省工的双重功效，是灌溉现代化的重要措施。因此，基于灌溉现代化水管理要求，应重点围绕监测、控制、传输、配置等方面开展灌区渠系水量调度关键技术及设备研发。
1.6.3 田间现代灌溉关键技术及设备
田间灌溉技术是灌溉现代化水管理的落脚点，集中体现灌溉现代化的成效。田间灌水技术的选择和应用应因地制宜，合理确定。喷灌、微灌、管道输水灌溉等现代灌溉技术近年来发展较快，但也存在一些亟须解决的技术问题。现有的田间取水设备主要采用两种方式：其一，依靠混凝土构筑物在地面以上或地下一定范围内形成保护装置；其二，在耕作层以下安装取水闸阀，每次使用前开挖田间土壤连接取水设备，使用后卸下取水设备，回填土壤保护取水闸阀。导致的问题主要有影响耕作和收割，不便于田间机械化作业抑或损坏作业机械，寻找出水口困难，破坏土壤耕作层等。现有的喷微灌设备，灌溉之前需要与遍布田间的取水口配接竖管和喷头，灌溉之后，再将这些设备全部拆卸，并搬运回库房存放，金属结构还需要防锈处理。地上取水口不仅影响耕作，而且灌溉过程还需要耗费大量的人力物力，并且不可避免会造成部分管件的损坏，占用库房，额外增加仓储管理费用等问题。因此，创新研发与现代农业要求相适应的灌溉现代化关键技术及设备，是发展现代农业实现农业现代化的必然要求。
1.6.4 灌区作物需水预报关键技术
安全可靠的灌区灌溉需水预报是灌溉现代化水管理的重要环节，灌溉需水预报关键是对作物需水量及时准确的估算和实施。作物需水量是指作物在适宜的土壤水分和肥力条件下，经过正常生长发育，获得高产时的植株蒸腾、株间蒸发以及构成植株体的水量之和。计算作物需水量的方法，可归纳为两类：一类是直接计算出作物需水量；另一类是先计算参考作物需水量（ET0），然后考虑作物系数的影响计算实际作物需水量。参考作物需水量计算一般采用彭曼-蒙特斯方程。作物系数反映作物本身的生物学特性、产量水平、土壤耕作条件等对作物需水量的影响。灌溉现代化必须适时适量精准供水，掌握需求是关键。需水量预报所需资料要少而易得，区域要大，精度要满足要求，同时预报信息应可区域发布、定向发布和精准发布，因此，基于灌溉现代化水管理要求，应重点围绕参考作物需水量动态估算和作物需水量估算开展灌区作物需水预报关键技术研发。
1.6.5 灌溉现代化水管理决策支持系统
灌溉现代化水管理决策支持系统是实现灌区现代化的必要支撑手段，是灌区管理现代化的核心。灌溉现代化水管理决策支持系统最主要的任务是实现用水调度决策的信息化、科学化，达到节水、高效的目的。基本思路是建成以灌区用水管理信息采集与渠系建筑物监测监控系统为基础、通信和计算机网络平台为支撑、灌区综合数据库和决策支持系统为核心的灌溉现代化水管理决策支持系统，提高灌区用水信息采集、传输、处理自动化程度，降低灌区水管理成本，全面实现灌区优化调度和现代化管理，促进灌区“节水、省工、增效”的进程，同时也为更好地促进灌区供水服务水平的提高，显著改善供水服务的安全性、公平性、可靠性和灵活性，更好地为用水户服务提供高效的技术平台。灌溉现代化水管理决策支持系统建设任务应包括五个方面，即灌区识别技术、水情监测技术、信息通信技术、闸门控制技术、水量调度技术。通过上述五个方面的高效融合与组装集成，在来水预报模型、需水预报模型、水量优化调配模型等专业软件的支持下，为灌区管理者提供用水决策依据，实现灌区水资源的高效利用和优化配置。