峪金河灌區(qū)節(jié)水灌溉綜合效應(yīng)探析

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(陜西省地下水管理監(jiān)測局，陜西 西安 710003)

節(jié)水灌溉效果評價過程中會遇到許多不確定信息和模糊信息，評價難度較大，評價結(jié)果經(jīng)常會帶有較強的主觀性。運用模糊決策理論評價法能夠較好地避免這一問題。它的評價程序一般分為三步：首先根據(jù)被評灌區(qū)的情況和基本信息建立評價指標(biāo)體系，該體系包括選擇評價指標(biāo)、指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)及系數(shù)賦值；其次，應(yīng)用專家綜合評判法與模糊決策法，分析建立評價模型；最后，收集整理分析特被評灌區(qū)節(jié)水灌溉相關(guān)資料，進行節(jié)水灌溉效果綜合評價，并根據(jù)評價結(jié)果指導(dǎo)類似地區(qū)節(jié)水灌溉建設(shè)。

1 節(jié)水灌溉項目概況

合陽縣峪金河灌區(qū)位于縣境西北部16 km，灌區(qū)范圍為大峪河以東，徐水溝以西，灌區(qū)南北長12.5 km，東西寬11.2 km，總面積140 km2，總體呈狹長狀。

灌區(qū)涉及合陽縣金峪鎮(zhèn)、王村鎮(zhèn)、甘井鎮(zhèn)、城關(guān)街道辦共49個村，總土地面積17.58萬畝，設(shè)施灌溉面積5.30萬畝，有效灌溉面積4.09萬畝。灌區(qū)總?cè)丝?.73萬人，農(nóng)業(yè)人口6.05萬人。經(jīng)過多年運行，由于道路交通基建和村鎮(zhèn)發(fā)展占地等原因，使灌區(qū)面積減小。灌區(qū)現(xiàn)狀設(shè)施灌溉面積5.3萬畝，有效灌溉面積4.09萬畝。

本次節(jié)水灌溉項目主要建設(shè)內(nèi)容為：改造干渠8.91 km，其中明渠段6.70 km(新建鋼管輸水)，隧洞段2.21 km(斷面過流部分抹面，洞口封堵)，改造渠系建筑物53座(其中路涵19座、檢查井6個，退水閘1個，斗門4個，節(jié)制閘及分門8座，量水堰5座，維修加固隧洞10座2 212 m)、新建管理站房1座100 m2、新增水保土保工程1項、新增自動化、信息化各一項。

項目建成后預(yù)計改善灌溉面積1.83萬畝，恢復(fù)灌溉面積2.26萬畝。新增(恢復(fù))面積小麥增產(chǎn)量為50 kg/畝，玉米增產(chǎn)量為20 kg/畝，經(jīng)濟作物量為30 kg/畝，秋雜增產(chǎn)量為40 kg/畝，按灌溉效益分?jǐn)傁禂?shù)0.4計算，參考2015年農(nóng)產(chǎn)品影子價格，水利灌溉效益增加400.82萬元。

2 節(jié)水灌溉綜合效應(yīng)評價指標(biāo)體系

2.1 評價體系指標(biāo)選取及確定

節(jié)水灌溉效果評價指標(biāo)有很多，由于峪金河灌區(qū)及所在地區(qū)合陽縣有關(guān)農(nóng)業(yè)、水利資料的缺乏，本次評價采用了所能夠得到或計算出來的比較重要的指標(biāo)，共7個。

1)節(jié)水灌溉面積占總灌溉面積比例是指在整個灌區(qū)的有效灌溉面積中，節(jié)水灌溉面積所占的比例。參照陜西省和渭南地區(qū)的實際情況，結(jié)合《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行確定，峪金河灌區(qū)節(jié)水灌溉面積2.42萬畝，占總灌溉面積4.09畝的比例為59%，相對全國水平來說較高。

2)節(jié)水灌溉工程利用程度是考量節(jié)水灌溉工程建成之后發(fā)揮作用的大小，例如每個作物生長周期內(nèi)工程的運轉(zhuǎn)天數(shù)，渠道輸水量占灌溉總量的比例等等。根據(jù)對全國節(jié)水灌溉工程的調(diào)研情況及峪金河灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的狀況進行確定。

3)灌溉水利用系數(shù) ，該系數(shù)為田間灌溉水利用系數(shù)和渠系水利用系數(shù)之積。對一般灌區(qū)來說，該系數(shù)的取值區(qū)間為0.4～0.8，經(jīng)分析計算峪金河灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.62。

4)水分生產(chǎn)率是指單位水量生產(chǎn)出作物的重量，反映了節(jié)水灌溉工程的產(chǎn)出效率。目前全國平均水平約為1.0 kg/m3左右，這一指標(biāo)的范圍定為0.8～2.0 kg/m3。經(jīng)分析計算峪金河灌區(qū)水分生產(chǎn)率0.93 kg/m3。

5)工程壽命即工程設(shè)施的使用年限。一般來說，襯砌式鋼筋混凝土渠道使用壽命最高，管道輸水設(shè)施壽命較短，田間微滴灌設(shè)施多為塑料制品，使用周期最短。峪金河灌區(qū)工程設(shè)計使用年限為20年。

6)經(jīng)濟效益費用比(EBCR) 該參數(shù)是指在項目計算周期內(nèi)，項目逐年效益的現(xiàn)值之和與逐年使用管理維護費用的現(xiàn)值之和的比值，它是評價項目經(jīng)濟合理與否的重要指標(biāo)。當(dāng)EBCR≥1.0時，該項目在經(jīng)濟上是合理的。經(jīng)計算該節(jié)灌工程經(jīng)濟內(nèi)部收益為8.71%，經(jīng)濟效益費用比為1.06。

7)投資回收年限指工程建成后，用其自身的收益收回全部投資所需的年數(shù)，是各年累計現(xiàn)金流入和累計現(xiàn)金流出相等所需的時間。顯然，節(jié)水灌溉工程的回收年限與工程措施的投資、運行、管理和維護以及服務(wù)對象的經(jīng)濟效益相關(guān)。峪金河灌區(qū)節(jié)水灌溉工程投資回收年限為5.17 a。

2.2 評價指標(biāo)賦值

評價指標(biāo)確定之后，還要根據(jù)其不同類型對其屬性值采用不同的方式進行無量綱化處理，然后進行量化評估。具體來說就按照百分制原則，對上述各項指標(biāo)進行打分，劃分等別。第一等別為91～100分，第二等別為71～90分，第三等別為51～70分，第四等別為31～50分，第五等別為0～30分。賦值結(jié)果見表1。

表1 評價指標(biāo)賦值表

2.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

在確定了評價指標(biāo)之后，根據(jù)每個指標(biāo)的重要程度進行排序并賦予相應(yīng)權(quán)重。本次采用模糊賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重。該法的優(yōu)點就是能夠最大程度的降低評價過程中產(chǎn)生的的主觀性，進而客觀的評價不同層次不同類別指標(biāo)的信息。

1)重要性定性排序。就是把指標(biāo)之間按照重要程度經(jīng)過兩兩比較，列出一個矩陣，給評價指標(biāo)體系中的因子按重要性進行定性排序。

把評價指標(biāo)體系集中在一起視為一個集合V=(v1,v2,...,vm,)，在vx與vy之間作重要性的二元比較，并以fkl表示比較結(jié)果。

如果vx比vy重要，則取fxy=1,fyx=0；

如果vy比vx重要，則取fxy=0,fyx=1；

如果vx與vy同樣重要，則取fkl=flk=0.5；

而且：0≤fxy,fyx≤1,fxy+fyx=1,fxx=fyy=0.5。

則一致性標(biāo)度矩陣為：

2)因素集中權(quán)重定量確定。根據(jù)矩陣F，按最重要、次重要、…、最不重要的順序，依次記以序號1、2、…、m，將因素集對重要性按F給出的定性排序作二元比較，則得因素集對重要性的有序二元比較矩陣為：

上述矩陣滿足條件：0≤gik≤1，gik+ gki=1，gkk=gii=0.5這里，gik為因素ci對ck就重要性作二元比較時，因素ci對ck的重要性定量標(biāo)度；gki為因素ck對ci就重要性作二元比較時，因素ck對ci的重要性定量標(biāo)度；i，k：排序下標(biāo)，i，k=1,2，…，m；序號根據(jù)矩陣F各行和數(shù)由大到小的次序排列。

(1)

3 節(jié)水灌溉效果評價

設(shè)決策論域V是一個效果函數(shù)，對評價起影響作用的指標(biāo)集合為：

μ={μ,μ,...,μ}，可得論域函數(shù)的m個指標(biāo)值的單列矩陣：

權(quán)重與指標(biāo)矩陣相乘就可以得到節(jié)水灌溉效果評價的分值：

P即是最終的節(jié)水灌溉效果評價分?jǐn)?shù)，根據(jù)表2找出P值得所在區(qū)間即得出灌區(qū)的評價效果水平。

表2 灌區(qū)節(jié)水灌溉效果評價等級標(biāo)準(zhǔn)表

4 節(jié)水灌溉實例分析

現(xiàn)以峪金河灌區(qū)為例進行節(jié)水灌溉效果綜合評價。灌區(qū)經(jīng)濟主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，主要生產(chǎn)小麥，玉米，蘋果、秋雜等糧經(jīng)作物。目前糧經(jīng)作物種植比例為7:3，復(fù)種指數(shù)117%，其中小麥49%，玉米34%，蘋果22%，其它12%，見表3。采用的節(jié)水灌溉措施主要有：渠道防滲工程措施、作物關(guān)鍵需水期補灌，以及結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥罈l件采用的溝灌技術(shù)。

表3 現(xiàn)狀年種植比例表

4.1 構(gòu)建一致性標(biāo)度矩陣

首先對這上述7個評價指標(biāo)設(shè)置因素集V=(v1,v2,...,v7)，在vx與vy間作重要性二元比較，以fxy表示重要性排序指標(biāo)標(biāo)度。根據(jù)因素集構(gòu)成其重要性的二元對比一致性標(biāo)度矩陣為：

x，y=1，2，…，7

4.2 構(gòu)建指標(biāo)權(quán)重矩陣

重要性定性排序一致性標(biāo)度矩陣F各行和數(shù)由大到小的排列，由此得出指標(biāo)重要程度：經(jīng)濟效益費用比>節(jié)水灌溉工程利用程度>水分生產(chǎn)率>工程實用壽命>利用系數(shù)>節(jié)水灌溉面積占總灌溉面積比例>回收年限。

因素集對重要性的有序二元比較矩陣為：

(gxy) x，y=1，2，…，7

根據(jù)式1經(jīng)計算可以得到指標(biāo)權(quán)重矩陣：W=(0.27 0.22 0.18 0.14 0.09 0.06 0.04)

權(quán)重與指標(biāo)矩陣相乘得：P=71.86。對比表2中的評價標(biāo)準(zhǔn)，可見該灌區(qū)節(jié)水灌溉效果良好。

5 結(jié)語

針對渭南市合陽縣峪金河灌區(qū)節(jié)水灌溉項目的特點，確定了相應(yīng)的評價指標(biāo)因子，對各指標(biāo)分析打分并進行無量綱化處理，確定了各級指標(biāo)的權(quán)重，并運用模糊決策法建立節(jié)水灌溉效果評價數(shù)學(xué)模型，主、客觀相結(jié)合對該項目進行效果評價。評價結(jié)果跟灌區(qū)的實際情況相符合。因此該節(jié)水灌溉效果評價方法客觀、合理，對節(jié)水灌溉效果綜合評價有一定的參考作用。