南方地區(qū)低壓管道輸水灌溉工程技術應用適宜性評價

王 蒙，劉建華，劉群昌，周明耀

（1.揚州大學水利科學與工程學院，江蘇揚州225009；2.無錫市水利工程有限公司，江蘇無錫214000；3.中國水利水電科學研究院，北京100044）

南方地區(qū)低壓管道輸水灌溉工程技術應用適宜性評價

王 蒙1，劉建華2，劉群昌3，周明耀1

（1.揚州大學水利科學與工程學院，江蘇揚州225009；2.無錫市水利工程有限公司，江蘇無錫214000；3.中國水利水電科學研究院，北京100044）

在實地調查基礎上，找出影響低壓管道輸水灌溉工程技術推廣應用的主要因素，提出了南方地區(qū)農田低壓管道輸水灌溉工程技術適宜性評價體系，建立了層次分析與模糊評價法相結合的綜合評價模型。以某市為例進行評價，結果證明其評價體系、模型和評價結果是合理的。

低壓管道輸水灌溉；評價指標體系；層次分析法；模糊綜合評價；適宜性

我國自20世紀50年代開始發(fā)展低壓管道輸水灌溉技術，隨后該技術逐步得到廣泛應用，在“十一五”期間，新增的低壓管道輸水灌溉面積就達200多萬hm2［1］。目前該項技術已形成從井灌區(qū)向渠灌區(qū)、從平原灌區(qū)向丘陵山區(qū)的發(fā)展趨勢，興建了大量各種類型的管道輸水灌溉工程［2］。然而南方地區(qū)由于各地區(qū)作物種類不同、地區(qū)發(fā)展狀況各異以及土地環(huán)境等千差萬別，各地在推廣該技術時由于對技術應用條件認識不足，致使低壓管道技術在推廣應用中出現(xiàn)了如技術效果不佳、投資浪費嚴重、工程運行管理困難等問題，影響了技術應用效果，以致挫傷了用戶對節(jié)水灌溉工程推廣應用的積極性。因此，對擬推廣應用地區(qū)進行低壓管道輸水灌溉技術適宜性評價是非常必要的。

目前涉及低壓管道輸水灌溉技術的研究已經(jīng)很廣泛，包括低壓管道的技術參數(shù)、優(yōu)化設計、施工、管理以及經(jīng)濟效益分析［3－5］等，但關于低壓管道輸水灌溉技術應用適宜性評價的研究目前還很缺乏。但是在節(jié)水灌溉工程技術的評價方面，國內一些學者已經(jīng)圍繞技術的節(jié)水潛力、技術指標進行了深入研究。建立了膜孔滴灌［6］、微噴灌［7］、低壓管道［8］以及膜下滴灌［9］等節(jié)水技術的評價指標體系。提出評價技術自身包括灌水質量要求、節(jié)水效果的標準，并從技術經(jīng)濟角度對其綜合效益進行評價。還有一些學者在評價理論方法上做過深入研究，將灰色關聯(lián)度分析［10］、神經(jīng)網(wǎng)絡以及加權綜合評價［11］等方法運用到節(jié)水技術評價指標體系構建的各個環(huán)節(jié)當中。上述評價指標體系多是由技術指標構成。這些指標是對技術自身進行評價，各地在進行技術推廣應用時，還需考慮技術自身與應用環(huán)境的適應程度，當?shù)亟?jīng)濟投入能力、用戶對工程技術的接受和掌握程度等多個方面。本文從推廣應用角度出發(fā)，對南方各地是否適宜于應用低壓管道輸水灌溉技術做準確評價，從而為制定地區(qū)低壓管道輸水灌溉工程發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)。

1 影響低壓管道輸水灌溉工程技術應用的主要因素

影響低壓管道輸水灌溉工程技術應用的因素有很多，但主要包括自然條件、工程建設條件、投入能力、運行管理手段和技術人員素質、當?shù)卣咭龑б约懊癖妼π录夹g的接受程度等。

（1）地形條件

地形條件指推廣低壓管道輸水灌溉工程技術地區(qū)的相對高差、坡度及平整度，其中坡度是影響農田水利工程措施選擇的重要因子［12］，坡度大小直接影響農田的分布，對低壓輸配水灌溉管網(wǎng)的布置具有顯著影響。比如在地形平緩地區(qū)，可以采用開敞式布置，對于坡度較大地形復雜的丘陵山區(qū)，則必須采用封閉式。理論上灌溉輸水管道可以將水輸送至農田各處，可以適應平原及丘陵各種地形。但隨著坡度的增加將會不適宜采用地面灌溉技術且將大大增加施工和運行成本，因此將低壓管道技術的最大適用坡度定為耕地開墾的上限25°。

（2）水源條件

水源的水量、水質及水位均影響低壓管道的應用。水源泥沙較多時，就要考慮是否發(fā)展管道。因為與渠道相比，管道易出現(xiàn)淤堵，對管道的清理比渠道復雜得多，將大大增加運營成本。水位決定了取水方式，當水源水位很高時，比如在水庫灌區(qū)，富余水頭很高以至于若采用渠灌必須要進行消能，否則就會對渠道以及田間產(chǎn)生沖刷。采用管道就可以有效的預防，因此可以優(yōu)先考慮發(fā)展低壓管道。當水源水位很低時，采用提水灌溉，可以有效保證管道運行所需的水壓，因此同樣可以發(fā)展低壓管道。當水源水位稍高于灌區(qū)時，自流就可以滿足灌溉要求，此時發(fā)展管道可能導致水頭不足，若進行泵站建設，又提高了成本，因此就要優(yōu)先考慮渠道輸水灌溉。

（3）生產(chǎn)水平

生產(chǎn)水平?jīng)Q定著低壓管道輸水灌溉工程技術能否充分發(fā)揮其效益。若當?shù)剡€處在小農戶分散種植階段，生產(chǎn)條件落后，勞動生產(chǎn)率和土地經(jīng)營規(guī)模都不高，則應優(yōu)先考慮提高現(xiàn)有的農業(yè)基礎設施［13］。否則，即使建有低壓管道輸水灌溉工程，但由于生產(chǎn)水平的限制，用戶也不能得到很好的收益，這樣不利于技術的推廣普及。比如為了幾十畝田塊單獨采用低壓管道，將大大增加成本，投入產(chǎn)出效果差，最后得不償失。

“海航從2018年開始，資產(chǎn)出售步驟加快。悉尼寫字樓、淄博石油、紐約曼哈頓第六大道寫字樓等被悉數(shù)出售。海航首府、海航棚改地塊、海航科技廣場、海航廣州白云項目等先后出售給融創(chuàng)、富力及萬科等?！倍詴员硎?，這樣的資產(chǎn)出售遠未停止，海航的危機還沒有解除。

（4）農機化發(fā)展水平

農業(yè)機械化是擴大經(jīng)營規(guī)模、改善勞動條件、提高生產(chǎn)效率的重要保證［14］。推廣低壓管道的目的是促進增產(chǎn)增收，實現(xiàn)這一目的的前提是實行規(guī)?；?、集約化種植管理。而當一個地區(qū)農業(yè)機械化水平很低時，就無法滿足上述要求，而小農戶分散種植就會導致該技術的收益降低。因此可以說農機化水平是低壓管道技術實現(xiàn)其最大效益的有效保證。

（5）施工水平

管道輸水灌溉工程具有工程隱蔽、投資大、使用時間長等特點。為了保證工程投入使用后正常運行，必須在施工環(huán)節(jié)嚴格把關。若稍有疏忽，就會埋下隱患，對后期的運行管理尤為不利。諸如管槽開挖、管道基礎、管道連接、配套設施等的施工建設若達不到設計要求，就會出現(xiàn)管道傾斜、不均勻下沉、管道不密封，產(chǎn)生嚴重滲漏［5］。

（6）經(jīng)濟投入能力

有研究表明，我國財政農業(yè)投入與農業(yè)增長和農民增收之間存在著較強的相關關系，財政農業(yè)投入每增長l%，農業(yè)生產(chǎn)總值將增長0.12%，農民收入將增長0.45%［15］?？梢姰?shù)氐慕?jīng)濟投入能力是該技術充分發(fā)揮其效益的保障。一個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平?jīng)Q定其節(jié)水灌溉工程的投入能力，因此應將經(jīng)濟發(fā)展水平列為評價體系的一個重要指標。

（7）管理水平

（8）政府支持力度

國內外先進節(jié)水灌溉工程技術推廣應用的經(jīng)驗表明，政府的正確引導和政策支持是技術推廣的重要保障，這也是由節(jié)水灌溉工程技術推廣的重要性和特殊性決定的［16］。政府在某階段的發(fā)展規(guī)劃目標決定其是否會對某項技術的推廣給予更多的扶持。因此對低壓管道而言，只有當?shù)卣诠?jié)水、節(jié)地、省工和精細用水管理等方面有更多的需求時，此項技術才能被重視并給予一定的扶持，使其得到推廣應用。

（9）其他因素

除上述主要因素外其他比如當?shù)氐膭趧恿r格、人均耕地面積以及作物種類等都對低壓管道輸水灌溉工程的推廣應用產(chǎn)生一定的影響。當然低壓管道技術本身的一些特點也應作為評價指標的一部分，比如其年運行費用決定該技術能否在地區(qū)普遍推廣，技術應用所帶來的效益則決定該技術能否被當?shù)財U大推廣。諸如此類影響低壓管道輸水灌溉工程技術推廣應用的因素都將作為評價體系中的重要指標。

2 低壓管道輸水灌溉工程技術適宜性評價體系的構建

2.1 指標選取及體系構建

根據(jù)對上述主要影響因素的分析，根據(jù)系統(tǒng)性、可行性、科學性、引導性等原則，現(xiàn)將指標細分為：

（1）應用環(huán)境評價指標：自然環(huán)境，比如地形、氣候及水源因素。農業(yè)生產(chǎn)，比如作物種類、生產(chǎn)水平、農機動力。技術環(huán)境，比如當?shù)氐氖┕す芾砩a(chǎn)水平。社會環(huán)境，比如當?shù)氐膭趧恿r格等。政策環(huán)境，比如政府對該技術的推廣程度及對該技術的補貼程度。

（2）技術經(jīng)濟評價指標：技術特點，比如其年運行費用等。經(jīng)濟效益，比如其節(jié)水、增效能力。

根據(jù)AHP方法，建立包括目標層、準則層、指標層和分指標層四個層次的低壓管道輸水灌溉工程技術適宜性評價指標體系，并通過對地方水行政管理部門領導、技術人員、用戶代表等，根據(jù)層次分析法給出指標權重的專家評價結果。

低壓管道輸水灌溉工程技術適宜性評價體系結構如圖1所示，具體指標權重分布如表1所示。

圖1 低壓管道輸水灌溉工程技術適宜性評價指標體系

表1 指標權重分布

2.2 指標值的獲取

在上文中該評價體系的指標體系已經(jīng)構建完整，各指標的權重已進行合理分析。因此剩下的重要任務就是如何對具體指標值進行評價。本文采用模糊綜合評價法中有關指標值評價中的計算方法，即通過隸屬函數(shù)將各指標的數(shù)值進行標準化。由于有些指標并不能用明確的數(shù)值來表示，所以對于該指標的隸屬函數(shù)可以采用簡單的分段函數(shù)，建立相應的分級標準，采用分級賦值，包括指標1、2、3、4、5、6、7、11。具體的評價標準參照表2。

表2 定性指標值評價標準

對于涉及到經(jīng)濟產(chǎn)量等直觀的數(shù)值指標，即可根據(jù)有利不利原則，有利原則取各指標值的最大值，不利原則取各指標值的最小值，通過正相關和負相關的函數(shù)對指標進行賦值，包括8、9、10、12、13、14、15、16。

隸屬函數(shù)共有兩種表達形式：

x1、x2指該指標取值的臨界值，即指標值適宜的范圍。在公式（1）中，x1為最優(yōu)值、x2為最次值。在公式（2）中x1為最次值，x2為最優(yōu)值。根據(jù)對各種定量指標的分析，可以得出各指標對應的表達形式。其中符合公式（1）的指標為8、12，符合公式（2）的指標為9、10、13、14、15、16。

根據(jù)不同地區(qū)進行的調查研究結果，可以得到有關定量指標的適宜分布，如表3所示。

表3 定量指標值評價原則

3 案例分析

以江蘇某市為研究對象進行該地區(qū)的低壓管道輸水灌溉工程技術推廣應用適宜性評價，該市地處長江下游平原，土地面積1 276 km2，戶籍人口106.72萬人，耕地面積42 015 hm2。2011年地區(qū)生產(chǎn)總值1 710.45億元，糧食產(chǎn)量32.14萬t，農村居民人均純收入17 289元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入35 041元。通過對該地區(qū)進行的調查，可以得出各個指標的數(shù)值，通過上述的評價方法計算評價指標值，再根據(jù)各個指標的權重，最終得出評價結果，具體結果見表4。

表4 案例評價結果

根據(jù)評價等級的劃分以及評價的得分結果可知，該地區(qū)適宜進行低壓管道輸水灌溉工程技術的推廣應用。近年來該地區(qū)的實際情況是低壓管道輸水灌溉工程技術深受廣大用戶歡迎，現(xiàn)在已經(jīng)由最先在蔬菜、花卉、苗木生產(chǎn)推廣應用迅速擴大到大田糧食作物生產(chǎn)區(qū)域，幾乎全部新建和改造的農田灌溉工程設施均采用管道進行輸水配水，節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、增效成效顯著，對提高農田水利基礎設施對農業(yè)生產(chǎn)的保障能力、促進當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展做出了重要貢獻。

4 結 論

在低壓管道輸水灌溉工程技術推廣應用過程中，應該綜合考慮其當?shù)氐淖匀粭l件、工程建設的投入能力等因素，決定是否可以發(fā)展以及如何發(fā)展最為適宜。本文對影響低壓管道輸水灌溉技術應用的主要因素進行分析，提出了影響低壓管道輸水灌溉工程技術推廣應用的16項指標。通過AHP方法，對各個指標對技術的影響程度進行指標權重分配，并調查研究給出每個指標的評判標準。對于定性指標，給出了三個評判等級，對于定量指標，給出兩種隸屬函數(shù)。實際案例分析結果表明，本文提出的低壓管道輸水灌溉工程技術推廣應用適宜性評價方法具有較好的效果，能真實的反映當?shù)貙Φ蛪汗艿垒斔喔裙こ碳夹g應用的適應程度，并且能對技術應用進行階段性評價。為當?shù)剡M行低壓管道輸水灌溉工程技術的推廣以及階段性發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)，避免發(fā)展過程中的盲目性，減少浪費，促進低壓管道輸水灌溉工程技術的良性發(fā)展。

［1］ 姚 彬.塑料管道在農業(yè)灌溉和農村飲水安全工程建設中的應用及前景［R］.水利部農村飲水安全中心，2007.

［2］ 吉 曄.日本的農用輸水管道結構設計［J］.灌溉排水，1997，16（3）：55-58.

［3］ 劉文俊，吳玉柏.江蘇省井灌區(qū)低壓管道工程主要技術參數(shù)研究［J］.中國農村水利水電，2008，（10）：69-71，78.

［4］ 范興業(yè)，馬孝義，張建興，等.灌溉管網(wǎng)優(yōu)化設計方法與軟件的研究進展［J］.中國農村水利水電，2007，（2）：19-23.

［5］ 張志昊，雷耀斌，姚國華.低壓管道灌溉系統(tǒng)工程管理與維修［J］.農業(yè)科技與信息，2009，（12）：43-44.

［6］ 門旗米，孟 恩，陳祖森.膜孔灌溉評價方法的研究［J］.灌溉排水，1996，15（1）：29-33.

［7］ 羅金耀，程國銀，陳大雕.噴微灌節(jié)水灌溉綜合評價指標體系與指標估價方法［J］.節(jié)水灌溉，1997，（1）：15-19.

［8］ 侯維東，徐念榕.井灌節(jié)水項目綜合評價模型及其應用［J］.河海大學學報（自然科學版），2000，28（3）：90-94.

［9］ 李豫新，湯 莉.棉花膜下滴灌生產(chǎn)的技術經(jīng)濟效益評價［J］.農業(yè)技術經(jīng)濟，2001，（5）：37-40.

［10］ 葛書龍.灌區(qū)評估指標的選取及灰關聯(lián)分析［J］.農田水利與小水電，1993，（4）：13-18.

［11］ 郭宗樓.農業(yè)水利工程項目環(huán)境影響評價方法研究［J］.農業(yè)工程學報，2000，16（5）：16-19.

［12］ 李秋艷，蔡強國，方海燕，等.長江上游紫色土地區(qū)不同坡度坡耕地水保措施的適宜性分析［J］.資源科學，2009，（12）：2157-2163.

［13］ 卞新民，馮金俠，張衛(wèi)建.加速南方農業(yè)發(fā)展迎接新世紀糧食挑戰(zhàn)［J］.南京農業(yè)大學學報，2000，23（1）：89-92.

［14］ 戴雄武.我國農業(yè)生產(chǎn)水平與發(fā)達國家之比較［J］.發(fā)展，1998，（8）：4-6.

［15］ 梁耀盛.財政農業(yè)投入對農業(yè)增長與農民增收的影響效應研究［D］.上海：復旦大學，2010.

［16］ 周 青.農業(yè)技術推廣體系建設中的政府作用［J］.中共福建省委黨校學報，2009，（10）：83-87.

Applicability Assessment for Technology of Low-pressure Pipeline Irrigation Projects in Southern China

WANGMeng1，LIU Jian-hua2，LIU Qun-chang3，ZHOU Ming-yao1
（1.College of Hydraulic Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225009，China；2.Hydraulic Engineering Co.，Ltd.ofWuxi City，Wuxi，Jiangsu 214000，China；3.China Institute ofWater Resources and Hydropower Research，Beijing 100044，China）

Based on investigations，the main influencing factors on the popularization and application of low-pressure pipeline irrigation projects are identified here，the suitability assessment system for the technology of the low-pressure pipeline irrigation projects in southern China is proposed，and the comprehensive evaluation model by combining AHP with Fuzzy evaluationmethod is established.The results show that the assessment system is effective and reasonable by taking a city for example.

irrigation w ith low-pressure pipeline conveyance；evaluation index system；analytic hierarchy process（AHP）；fuzzy evaluation；suitability

S275

A

1672—1144（2014）01—0087—05

10.3969／j.issn.1672－1144.2014.01.018

2013-09-27

2013-10-17

國家“十二五”科技支撐計劃農村領域首批項目（2011BAD25B04－3）

王 蒙（1989—），男，河北邢臺人，碩士研究生，研究方向為低壓管道輸水灌溉工程。

周明耀（1958—），男，江蘇阜寧人，教授，主要從事農業(yè)水土資源高效利用方面的研究工作。