肇东市高效节水灌溉设备适宜性评价

张立民，李美娟

(1.肇东市水务局,黑龙江 肇东 151100;2.黑龙江省水利科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150080)

肇东市高效节水灌溉设备适宜性评价

张立民1，李美娟2

(1.肇东市水务局,黑龙江 肇东 151100;2.黑龙江省水利科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150080)

摘要：充分考虑灌溉设备使用的影响因素，建立多层次、多目标、半结构的节水灌溉设备适宜性评价指标体系，应用半结构性模糊决策模型，对肇东市节水灌溉设备进行适宜性评价。评价结果表明肇东市适宜发展的灌溉设备为中心支轴式喷灌机，其次为涂塑软管移动式喷灌设备和绞盘式喷灌设备。

关键词：肇东市;节水灌溉设备;适宜性

节水灌溉效益评价从最初只进行技术和经济评价发展到综合考虑各方面因素的综合评价。综合效益评价方法主要有模糊综合评判法、层次分析法、主成分分析法等，这些方法各有其自身的特点。戈翠等[1]结合马铃薯灌溉的特点，建立一个具有3个层次，13个评价指标的节水灌溉工程综合评价体系，最后采用TOPSIS法进行了综合效益评价。周华[2]运用模糊评价理论，对河套节水灌溉工程从政治、技术、经济、资源、环境、社会等方面建立综合评价体系，对几种不同方案进行综合评估对比。罗金耀等[3]应用灰色关联分析理论，从经济、技术、社会三个方面对节水灌溉工程典型实例计算分析。高峰等[4]提出了农业节水灌溉工程模糊神经网络综合评价方法，建立了一个由政策、技术、经济、财务、资源、环境、社会7大类指标组成的全面的评价指标体系，各大类指标又细分为若干个子指标，综合评价结果直观、合理。王蒙[5]进行了节水灌溉设备的适宜性评价。本研究充分考虑肇东市田块格局、水资源开发利用条件、地形、土壤、作物、种植结构、动力配套能力、灌溉设备特性、农户使用水平、社会经济水平、运行管护经验等影响因素，建立了多层次、多目标、半结构的节水灌溉设备适宜性评价指标体系，应用半结构性模糊决策模型，对肇东市节水灌溉设备进行适宜性评价。

1项目区概况

肇东市位于黑龙江省南部，松嫩平原中部，地形总趋势北高南低，西高东低。属中温带大陆性季风气候，多年平均降雨量为473.2 mm，多年平均年蒸发量为950 mm。受地理位置、气候的影响，肇东市种植业以玉米为主。农村人均年收入10 871元。由于农业生产基础条件滞后，严重制约了高效农业发展。通过国家“节水增粮行动”项目，肇东市逐步实现一家一户分散经营到合作组织规模经营的转化，逐步实现水田大水漫灌到节水灌溉的转化，提高了农业综合生产能力。

由于不同的灌溉设备对作物有不同的匹配性，不同作物产生的效益也有差异，而肇东市以玉米等粮食作物为主，因此，本文主要进行适宜玉米的节水灌溉设备评价研究。各种灌溉设备的年费用和平均增产能力见表1。

表1　各种灌溉设备费用和粮食增产能力

2适宜性评价

2.1评价指标体系

节水灌溉设备适宜性评价的目的是评判所选择的工程形式和各项措施是否适合当地自然、经济、社会及环境条件，是否具有良好的功能性和经济性。因此，肇东市节水灌溉设备适宜性的指标包括政治、技术、经济和社会环境4项子系统，4项子系统又包括15项子指标，即n=15。其中，系统政治包含了符合农业节水要求、符合区域农业要求和政府推广力度3个子指标(n1—n3)；系统技术包含了对作物的适应性、对地形的适应性、对地块规模的适应性、对供水的要求、灌水均匀度、运行管理难易程度、配套动力要求等7个子指标(n4—n10)；系统经济包含了年运行费用1个子指标n11；系统社会环境包含了粮食增产能力、节水程度、省工程度、耗能程度4个子指标(n12—n15)。其中，灌水均匀度和年费用指标为定量指标，其余都为定性指标。优选设备有中心支轴式喷灌设备(x1)、绞盘式喷灌设备(x2)、金属管道移动式喷灌设备(x3)、涂塑软管管道移动式喷灌设备(x4)和滴灌设备(x5)5个方案。

2.2多层次半结构模糊决策的适宜性评价

半结构性决策可变模糊方法由结构性决策和非结构性决策综合而成。综合的关键是在确定定量目标与定性目标的相对优属度时，具有相对统一的标准。

2.2.1确定评价指标的相对优属度矩阵

该评价指标体系有4个子系统，除系统技术中的灌水均匀度指标和系统经济中的年运行费用指标为定量指标外，其余都为定性指标。对于定性指标，采用二元比较互补性决策思维理论、方法确定其优属度[3]。对于定量目标，应用相对优属度公式确定。

(1)

(2)

计算得到子系统目标的相对优属度矩阵为：

2.2.2确定权向量

利用优属度矩阵，采用熵权法确定各系统的指标权重系数。

各子系统指标对于重要性的相对隶属度向量为：W1=(0.6,0.905,1.0)，W2=(0.818,0.667,0.739,0.739,1.0,0.905,0.607)，W3=1.0，W4=(1.0,0.818,0.667,0.667)。

采用二元比较互补性决策思维理论，得到子系统对于重要性的相对隶属度为(0.905,1.0,0.538,0.905)，归一化得到子系统的权向量为W=(0.270,0.299,0.161,0.270)。

2.2.3设备优属度确定

应用模糊决策模型，计算公式如式(3)。

(3)

式中：μj为决策集的综合相对优属度；wi为指标i的权重；rij为样本j指标i的相对隶属度。

经计算得到，μ1=0.702，μ2=0.670，μ3=0.649，μ4=0.681，μ5=0.647。

根据计算结果可知，各种灌溉设备从优到劣的排序为：中心支轴式喷灌、涂塑软管移动式喷灌、绞盘式喷灌、金属管道移动式喷灌、滴灌。

2.2.4结果分析

(1)在5种灌溉设备中，中心支轴式喷灌设备适宜性最好。

(2)涂塑软管移动式喷灌比金属管道式喷灌设备的适宜性好，主要原因是前者更易操作，设备成本低。

(3)涂塑软管移动式喷灌与绞盘式喷灌设备的适宜性相差不大，相比之下，前者的设备成本低，后者操作简便，属于半自动化操作。

(4)滴灌系统尽管灌水均匀度很高，但设备成本高，安装工程量大，对土地平整度要求高，不易保管。

3结论

(1)灌溉设备适宜性评价在进行节水灌溉工程建设决策时意义重大，可用多层次半结构模糊决策法进行适宜性评价。在建设节水灌溉工程时，应综合考虑设备的政治、技术、经济和社会环境的适宜性，通过评价，优选最佳灌溉模式，发挥节水灌溉最大效益。

(2)根据肇东市的自然、地理、经济和社会条件，最适宜发展的灌溉设备为中心支轴式喷灌设备，其次为涂塑软管移动式喷灌设备和绞盘式喷灌设备。

参考文献：

[1]戈翠.沙地马铃薯不同灌溉方式经济效益分析[D].杨凌：西北农林科技大学，2008.

[2]周华.河套灌区农业综合开发节水灌溉工程评价[J].中国农村水利水电，1999(8)：12-13.

[3]罗金耀.节水灌溉多层次灰色关联综合评价模型研究[J].灌溉排水学报,2003，22(5)：38-41.

[4]高峰，雷声隆，庞鸿宾.节水灌溉工程模糊神经网络综合评价模型研究[J].农业工程学报，2003,19(4):84-87.

[5]王蒙.江苏地区农田低压管道输水灌溉工程技术应用适宜性评价及模式研究[D].扬州：扬州大学，2014.

The suitability evaluation of high efficiency water-saving irrigation equipment in Zhaodong

ZHANG Limin1,LI Meijuan2

(1.ZhaodongWaterAuthority,Zhaodong151100,China; 2.HeilongjiangProvincialHydraulicResearchInstitute,Harbin150080,China)

Abstract：Under fully considered the factors of irrigation equipment, the multi-level, multi-objective and semi-structured suitability evaluation system was established. the Suitability of water-saving irrigation equipment in Zhaodong was evaluated through the application of semi-structural fuzzy decision model. The evaluation results indicate that the most suitable irrigation equipment in Zhaodong is center pivot irrigation machine, followed by plastic hose sprinkler and portable winch sprinkler.

Key words：Zhaodong;water-saving irrigation equipment;suitability

作者简介：张立民(1975-)，男，助理工程师，主要从事农田水利建设与管理工作

中图分类号：S275

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)06-0042-03