賀蘭山東麓滴灌區(qū)節(jié)水綜合效益評價研究

尚忠林，劉國輝，丁少林，杜 軍

（1．寧夏水利廳移民辦，寧夏 銀川 750001；2.寧夏吳忠市水利工程勘測設(shè)計院，寧夏 吳忠 751100）

賀蘭山東麓滴灌區(qū)節(jié)水綜合效益評價研究

尚忠林1，劉國輝2，丁少林2，杜 軍2

（1．寧夏水利廳移民辦，寧夏 銀川 750001；2.寧夏吳忠市水利工程勘測設(shè)計院，寧夏 吳忠 751100）

本文利用多級模糊綜合評判法和層次分析法，以社會、經(jīng)濟和生態(tài)3個劃分標準構(gòu)建評級指標體系，分析賀蘭山東麓玉泉營農(nóng)場葡萄節(jié)水灌溉綜合效益。結(jié)果表明玉泉營農(nóng)場節(jié)水改造項目區(qū)綜合效果較明顯，所選各級指標能夠客觀反映其對滴灌區(qū)綜合效益的影響度，對寧夏賀蘭山東麓節(jié)水灌溉建設(shè)具有較好的指導意義。

滴灌；綜合效益；評價；賀蘭山東麓

節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)水型用水管理方式的建構(gòu)和節(jié)水觀念的建立是節(jié)水農(nóng)業(yè)主要包含的3個方面，在節(jié)水農(nóng)業(yè)廣泛推廣過程中，節(jié)水農(nóng)業(yè)主要通過以上3個層面對區(qū)域社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生全方位的影響[1]。節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價就是通過借助一定的理論和評價方法，評價節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展所產(chǎn)生的社會效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)環(huán)境效益以及綜合效益的影響程度，合理的節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合效益評價結(jié)果能夠比較客觀地反映節(jié)水農(nóng)業(yè)的綜合效益，能夠?qū)?jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的推廣和應(yīng)用進行動態(tài)檢測和診斷，及時的發(fā)現(xiàn)節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式推廣中出現(xiàn)的各種問題。因此，對于具有種植優(yōu)良釀酒葡萄但自然環(huán)境惡劣的寧夏賀蘭山東麓來講，滴灌項目區(qū)開展節(jié)水綜合效益的評價，能夠從不同因素考慮對于項目區(qū)綜合效益的貢獻量，有效地反應(yīng)節(jié)水灌溉建設(shè)過程中和后期運行管理不同指標綜合效益，為寧夏賀蘭山東麓建設(shè)6.67萬hm2葡萄長廊提供理論與技術(shù)支撐。

1 項目區(qū)概況

寧夏農(nóng)墾局玉泉營農(nóng)場位于寧夏回族自治區(qū)銀川市西南，年日照時數(shù)為2 800～3 300 h，平均日照率為65%。年平均氣溫8.5℃，年有效積溫3 135～3 273℃，不小于10℃的有效積溫1 365℃。平均無霜期170 d，平均初霜期為10月5日，終霜期為次年4月18日。年降水量180~200 mm，蒸發(fā)量1 250 mm（E601型)。土壤主要為砂質(zhì)壤土，土層內(nèi)有小礫石浸入。

玉泉營農(nóng)場東大灘項目區(qū)現(xiàn)有耕地50 hm2，全部種植釀酒葡萄（2008年種植），2010年實施滴灌灌溉施肥一體化技術(shù)。未實施滴灌以前，灌溉水利用系數(shù)為0.41，灌溉定額一般在9 000 m3/hm2。實施滴灌技術(shù)后灌溉水利用系數(shù)為0.95，灌溉量為4 500 m3/hm2，比溝灌減少48%，每公頃節(jié)省水費519元；平均施肥投入費用下降2 532元/hm2，可省工50%以上；葡萄（梅鹿輒，5年生）平均產(chǎn)量8 833.5 kg/hm2；滴灌條件下釀酒葡萄糖度比溝灌的提高3°~5°，且市場價格也提高0.4~0.8元/kg。綜合節(jié)省成本投入達到667.7元/hm2，每公頃增加產(chǎn)出效益29 130元。

影子水價0.11元/m3；電力影子價格0.50元/（kW·h）；勞動力的影子價格為80元/工日。

2 評價方法選擇

多級模糊綜合評判法[6—8]是以模糊數(shù)學為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化，進行綜合評價的一種方法。該方法體現(xiàn)了自然界客觀存在的模糊性和不確定性，符合客觀規(guī)律。滴灌項目區(qū)的評價指標系統(tǒng)具有多層次性、模糊性、灰色性，也有一定的主觀性，如果用確切的數(shù)學語言和模型來描述這種本身即有一定不確切的對象，可能不會得到滿意的評價結(jié)果，因此，在對滴灌項目區(qū)進行評價中，要想絕對精確是不可能的，也是不必要的?？紤]到多級模糊綜合評判法以上的優(yōu)勢，以及滴、滴灌管項目區(qū)自身的特點，本文選用多級模糊綜合評判法對滴灌區(qū)進行評價。

3 指標體系的構(gòu)建

農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合效益的評價是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到社會、經(jīng)濟、資源和生態(tài)環(huán)境的諸多方面，其中大部分評價因素可以通過實測、調(diào)查和計算以精確化的數(shù)值進行定量描述，而部分由于其本身內(nèi)涵和外延的不確定性，只能進行定性描[8]。

因此，在構(gòu)建評價指標體系時，首先根據(jù)評價指標的確定性情況將指標分為定性和定量兩大類，然后再分別按社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境3個劃分標準構(gòu)建。 本文以文獻［6］、［7］為依據(jù)，結(jié)合項目區(qū)實際情況，構(gòu)建了包含21個具體指標的評價指標體系，具體見圖1。

4 評價指標的計算方法

4.1 定性指標

定性指標的數(shù)值及量化值采用專家區(qū)間評分法[3]，即通過聘請n位專家分別對第j個評價對象的定性

式中：rij∈［0，1］。

4.2 定量指標的計算

圖1 滴灌節(jié)水綜合效益評價指標體系結(jié)構(gòu)框架

4.2.1 定量指標

計算方法見文獻［6—8］，具體參考值見表1。

4.2.2 定量指標的無量綱化

定量指標的無量綱化[7]是指將各指標的實際值進行歸一，即通過建立隸屬函數(shù)f(x)，求出各指標的隸屬度 滋（x）[10]。 具體計算方法見文獻［7，10］。

通過對農(nóng)業(yè)節(jié)水滴灌項目區(qū)的調(diào)查，征求專家意見，制定出當前農(nóng)業(yè)節(jié)水項目區(qū)的參照標準，見表1。4.2.3指標權(quán)重的確定

表1 評價指標體系參照標準及函數(shù)類型

由于各個指標對評價層所起的作用不盡相同，為了使評價結(jié)果更加符合實際情況，必須給各個指標賦予不同的權(quán)重值，本文采取層次分析法確定指標權(quán)重值。具體計算如下：

聘請10位多年從事農(nóng)業(yè)節(jié)水或農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合效益評價方面研究的專家組成專家組，各專家分別對同級指標進行兩兩比較，構(gòu)造各層次判斷矩陣 B=bij!"n×n。

4.2.4 模糊綜合評判模型的建立

依據(jù)所建立的評價指標體系，可以選用4個層次的模糊評判模型對滴灌項目區(qū)綜合效益進行評價。即：第一層為總目標層，滴灌項目區(qū)的綜合效益；第二層為定性指標和定量指標；第三層包括社會指標、資源指標、經(jīng)濟指標和生態(tài)環(huán)境指標；第四層為21個具體指標，各層次各指標關(guān)系見圖1。

定性指標的值及量化值可以通過專家評分法得到，定量指標的值可以通過對項目區(qū)運行情況實地調(diào)查及實測數(shù)據(jù)再運用各個指標計算公式得到，最后通過建立隸屬函數(shù)f（x）得到定量指標的無量化值。各指標層的權(quán)重采用層次分析法得到。

本文將評語集V定為4個等級，即V={v1（差），v2（中），v3（良），v4（優(yōu)）}，評語集和隸屬度對應(yīng)關(guān)系為 V={v1（差），v2（中），v3（良），v4（優(yōu)）} ={[0.00，0.25]，(0.25，0.50]，(0.50，0.75]，(0.75，1.00]}。將得出的最終評判集與隸屬度進行對比，便可得出最后的評判結(jié)果：

1）如果計算結(jié)果0≤V≤0.25，表明農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合效果差，在某些方面沒有達到預(yù)期的效果，對社會、生態(tài)、經(jīng)濟等方面考慮不夠全面。

2）如果計算結(jié)果0.25＜V≤0.5，表明農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合效果一般，通過節(jié)水改造后社會、生態(tài)、經(jīng)濟效果一般，效果不太明顯。

3）如果計算結(jié)果0.5＜V≤0.75，表明農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合效果良好，通過節(jié)水改造后社會、生態(tài)、經(jīng)濟效果條件有了明顯改變，效果比較明顯。

4）如果計算結(jié)果0.75＜V≤1.0，表明農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合效果很好，通過節(jié)水改造后社會、生態(tài)、經(jīng)濟效果都達到了預(yù)期的目標，綜合效果非常明顯。

計算結(jié)果數(shù)字越大，說明綜合效果越明顯。

5 結(jié)果與分析

5.1 評價指標數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)處理

5.1.1 評價指標數(shù)據(jù)的采集

節(jié)水灌溉實施前后項目區(qū)各指標值見表2。

表2 節(jié)水灌溉實施前后指標變化值

5.1.2 指標數(shù)值及無量綱化值計算

1）定性指標計算

通過設(shè)置定性指標專家評分表，聘請5位相關(guān)專家對各定性指標分別進行區(qū)間打分，區(qū)間為0~ 20，10~30，20~40，……，80~100，按式（1）可得各定性指標數(shù)值及無量綱化值：改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，0.554；提高群眾生活水平，0.425；對促進區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的作用，0.692；對促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的作用，0.564；改善水體質(zhì)量，0.250；改善農(nóng)田小氣候，0.542；對水資源持續(xù)利用的影響，0.815；防止土壤侵蝕，0.492；防止土壤鹽堿化，0.564。

由此可得定性指標因素集對應(yīng)的相對優(yōu)屬度矩陣為：

2）定量指標計算

各定量指標的量化值（見表3），由此可得定量指標因素集對應(yīng)的相對優(yōu)屬度矩陣為：

5.2 評價模型運用及評價結(jié)果

5.2.1 權(quán)重的確定

通過計算打分表格，最終確定出第2層次指標的權(quán)重 棕2=（0.458 3，0.541 7）；第 3 層次定性指標和定量指標權(quán)重分別=（0.666 67，0.333 33）；=（0.502 14，0.312 99，0.184 87）；第 4 層次定性指標中社會指標和生態(tài)環(huán)境指標的權(quán)重分別為=（0.175 91，0.365 06，0.265 53，0.193 5）=（0.121 16，0.088 9，0.439 98，0.142 215，0.207 74）；第 4 層次定量指標中社會指標、資源指標和經(jīng)濟指標的權(quán)重分別為=（0.010 35，0.302 62，0.225 34，0.118 998 9，0.342 7）；=（0.303 53，0.105 57，0.426 6，0.164 294）和=（0.390 48，0.289 31，0.320 21）。

表3 各定量指標量化計算

5.2.2 綜合評判數(shù)學模型的建立

1）第四層指標計算：社會C1=0.545；生態(tài)環(huán)境C2=0.623；社會 C3=0.8659；資源 C4=0.137；經(jīng)濟C5=0.367。

2）第三層指標計算：定性B1=0.571；定量B2= 0.557。

3）第二層指標計算：綜合評價指標A=0.564。

5.3 評價結(jié)果

根據(jù)評語集和隸屬度的對應(yīng)關(guān)系，得出該節(jié)水灌溉示范項目的最終評判結(jié)果為“良”。表明玉泉營農(nóng)場節(jié)水改造項目區(qū)綜合效果較明顯，通過節(jié)水改造使項目區(qū)社會、生態(tài)、經(jīng)濟條件有了較明顯的改變，達到了預(yù)期的效果。從文獻［11］中看到，節(jié)水灌溉在玉泉營農(nóng)場實施后，葡萄的產(chǎn)量、品質(zhì)具有上升，且水資源、土地等生態(tài)環(huán)境進一步得到改善，也印證了此評價方法和結(jié)果。因此，這種綜合評價方法，用于滴灌項目區(qū)的綜合評價，可以客觀、公平、公正、全面綜合的進行評價，可以消除一些片面地、人為的一些因素。

6 結(jié) 論

1）多級模糊綜合評判法從客觀、主觀多層次能夠較好分析出高效節(jié)水灌溉項目區(qū)綜合效益，對于賀蘭山東麓百萬畝葡萄長廊及其此區(qū)域內(nèi)生態(tài)建設(shè)項目具有較好的指導意義。

2）以社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境3個劃分標準構(gòu)建評價指標體系，對于建設(shè)項目的規(guī)劃、設(shè)計、運行管理能夠全面的反應(yīng)出高效節(jié)水灌溉項目建設(shè)發(fā)揮最佳效益的關(guān)鍵點。

3）根據(jù)評語集和隸屬度的對應(yīng)關(guān)系，得出該節(jié)水灌溉示范項目的最終評判結(jié)果為“良”。表明玉泉營農(nóng)場節(jié)水改造項目區(qū)綜合效果較明顯，通過節(jié)水改造使項目區(qū)社會、生態(tài)、經(jīng)濟條件有了較明顯的改變，達到了預(yù)期的效果。

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2016-01-20