基于模糊层次分析法的疏勒河流域高效节水灌溉项目综合效果评价

2019-06-01薛媛牛最荣赵霞黄珍张芮

甘肃农业大学学报 2019年2期

薛媛，牛最荣，赵霞，黄珍，张芮

(甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃兰州 730070)

我国的节水灌溉评价经历了节水灌溉工程的单一效益评价到节水灌溉综合效益评价的不同阶段[3].林性粹等[4-5]对地面节水灌溉工程进行评价时主要采用灌水质量、节水率、田间灌溉效率等经济效益指标；齐学斌等[6]对农业节水的环境效益进行了探究，其中主要涵盖农业节水对地表水环境、地下水环境、土壤以及各用水户的影响；邓绍云等[7]提出了作物水分生产率、降水有效利用系数、灌溉效率、灌水均匀度、耗水系数等作为节水灌溉工程技术层面的评价指标；姚崇仁[8]在农田灌溉节水潜力综合评价中，认为农田节水灌溉技术对区域的影响是多方面的，包括技术条件、社会政策因素、生态环境因素等，并构建了农田灌溉节水潜力综合指标体系；吴景社等[9]提出了影响经济、社会与环境的评价指标，从定量指标和定性指标两个大的类别进行计算，为节水灌溉的综合效应评价提供了相对客观的依据；张红丽等[10]以技术效益、经济效益、生态效益和社会效益等方面为标准，根据地区实际情况，选取17个具体指标建立农业节水技术综合效益评价指标体系.从上述农业节水效益评价的发展历程可以看出，节水灌溉主要关注其在经济、社会和生态环境等方面产生的影响.目前，对于高效节水灌溉项目，在项目规划与实施、政策制定、可持续性等方面缺乏一套完整的评价体系及对应的评价指标.

因此，本文以甘肃省河西走廊地区疏勒河流域的高效节水灌溉项目为研究对象，重点关注其在项目规划与实施、政策制定与效果、工程质量与效益、项目运行管理与可持续性等几个维度的综合效果，进行基于层次分析法的模糊综合评价，目的是了解这些高效节水灌溉项目现状，对项目实施效果进行评估，发现高效节水灌溉工程建设和运行管理中存在的主要问题，提出今后高效节水灌溉发展应关注的重点方向、对策和建议，为水行政主管部门制定政策等提供科学依据.

1 研究区概况

疏勒河流域位于甘肃省河西走廊西端，流域面积4.13万km3，多年平均降水量60 mm，年蒸发量达2 900 mm，年平均气温6.9～8.8 ℃，属典型的内陆干旱性气候.流域年水资源总量为11.34亿m3.疏勒河发源于祁连山脉的岗格尔肖合力岭冰川，经青海省天峻县、甘肃省肃北县、玉门市、瓜州县、敦煌市，由东向西曾流入罗布泊，干流全长670 km.疏勒河流域在2013～2016年发展包括地表水管灌、地下水滴管及喷灌的国家级高效节水灌溉项目共计6.2万hm2，其中56%为管灌，43.2%为滴灌，不足1%为喷灌.

2 数据与方法

2.1 数据获取

将疏勒河流域高效节水灌溉项目按照年度分工程类型(管灌、喷灌、滴灌等)抽取50个项目进行调查.各年度抽样工程情况见表1.采取现场实地调查、查阅水行政主管部门有关抽查项目资料、与当地工作人员座谈、入户调查、咨询专家等方式获取信息，完成调查问卷，获取相关数据.对于一些指标数据有多个来源的按照一定的权重加权平均之后作为最终依据.各指标数据获取情况见表2.

2.2 评价方法

根据评价对象的特点，评价方法采用模糊层次综合评价.模糊层次综合评价法以模糊数学为基础，适用于多因素综合评价，在使用的过程中，对于存在多个因素的综合评价比较客观合理.对于解决庞大复杂、难以量化的模糊工程评估问题有很好的效果.其步骤一般分为以下五步：

表1 抽样工程个数

表2 各指标数据来源

① 确定指标集和评价集.指标集是指影响评价对象的各种指标所构成的集合，表示为C={C1，C2，…，Cn}.评价集为不同评价等级和集合，表示为Y={Y1，Y2，…，Ym}.

② 确定判断矩阵及其特征向量.这个过程就是确定各层次指标权重的过程.采用德尔菲法，在咨询有关专家的基础上，根据1-9标度法，将同层各项指标的重要性进行两两比较后构造各层判断矩阵Aij，求各判断矩阵的特征向量，并进行归一化处理，同时还进行一致性检验.最终获得指标层权重集WPi及准则层权重WC.

③ 确定隶属度.依据客观实际情况，建立具有模糊性的隶属度函数及相应的隶属度评价标准.将评价基本数据资料代入评价标准，得出各个指标的隶属度.将各个指标的隶属度整合可得到模糊矩阵Rm.

近年来，江苏省十三大市对名著的考查除了注重“整本书”外，对“重点情节”的考查依然集中。例如2016年的南京卷，现代文大阅读直接节选老舍的《骆驼祥子》作为阅读材料来考查名著阅读，其中就有对情节内容的理解分析。又如2017年南京卷，继续沿用这种方式考查名著阅读，选取《水浒》中“鲁智深大闹五台山”的有关情节，考题中就有概括文中鲁智深与酒的几件事，以及结合《水浒》内容选择鲁智深在上五台山之前所做的义事。再如2017年连云港中考卷，《西游记》中唐僧师徒西天取经一共经历了多少次劫难？请简要叙述最后一次劫难。

④进行模糊层次综合评价.进行指标层对准则层和准则层对目标层的评价.指标层对准则层的模糊评价为：Ci=WPi×Rm，准则层对目标层的模糊评价为：Y=WC×C.

图1 评价指标体系结构Figure 1 Evaluation index system

⑤ 进行分级评价.将综合效果进行分级，根据隶属度最大原则，选取对应的评价集元素作为最终评价结果[12-15].

3 模型建立与结果分析

3.1 评价指标体系及评级标准

国内节水灌溉综合效益评价指标体系是指度量节水农业生产方式对农村社会、经济、生态三大系统影响的参数，其主要通过对节水灌溉社会效益、经济效益和生态效益的量化指标分析来评价某一区域推行节水灌溉所产生的综合效益.鉴于高效节水灌溉项目综合效果的评价目的和评价维度与综合效益评价不同，在已有研究工作的基础上，结合相关的多学科知识，坚持可行性、系统性、导向性和前瞻性原则[16-20]，从项目规划与实施、政策制定与效果、工程质量与效益、项目运行管理与可持续性等4个方面构建了高效节水灌溉项目综合效果评价体系.该体系准则层分为4个，则准则层的指标集为C，即：C={项目规划与实施C1，政策制定与效果C2，工程质量与效益C3，项目运行管理与可持续性C4}；指标层指标包括定性与定量指标共19个，则指标层指标集：P={P1，P2，…，Pi}，i=1,2,…,19，如图1所示.

本文将高效节水灌溉项目综合效果评价结果的评语集定为5级，即评语集取为：Y= {Yi1(Ⅰ级：很好)，Yi2(Ⅱ级：较好)，Yi3(Ⅲ级：一般)，Yi4(Ⅳ级：较差)，Yi5(Ⅴ级：很差)}，其中定量评价标准见表3.

3.2 评价权重

各指标权重选用层次分析法来确定，权重的大小能反映不同指标在指标体系中的相对重要性.本次评价选择9名专家对各指标的重要性进行打分，形成判断矩阵，并进行特征向量和特征值的计算和一致性检验，确定高效节水灌溉项目综合效果评价体系权重，见表4，准则层权重用WC表示，指标层权重用WPi表示.对照各指标的权重，项目规划与实施的权重为0.41，可以看出对于高效节水灌溉项目综合效果评价更为关注项目决策阶段.

表3 评价等级划分标准

工程质量与效益(C3)Project quality and benefitsP9工程完好率>95%>90%>85%>80%>75%P10工程使用率>95%>90%>85%>80%>75%P11增产效果>15%10%～15%5%～10%0%～5%<0%P12省工程度>30%20%～30%10%～20%0%～10%<0%P13节水率>30%20%～30%10%～20%0～10%<0%P14灌溉水利用系数>0.600.58～0.60.56～0.580.54～0.56<0.54P15生态环境影响∗>15%10%～15%5%～10%0～5%<0%项目运行管理与可持续性(C4)Project running management and sustainabilityP16运行管理水平和保障措施落实了工程产权、管护主体和人员、管护责任和经费,管理制度完善,建立了长效发展机制,用户比较满意落实了工程产权、管护主体和人员、管护责任和经费,管理制度完善,用户比较满意多数项目落实了工程产权、管护主体和人员、管护责任和经费,满意度一般部分项目落实了工程产权、管护主体和人员、管护责任和经费,用户不太满意未落实工程产权、管护主体和人员、管护责任和经费,用户很不满意P17所节水量配置情况农业用水比重较实施项目前减少4%以上。所节约的水量70%以上用于恢复生态,其他用于工业和生活农业用水比重较实施项目前减少3%～4%。所节约的水量50%以上用于恢复生态,其他用于工业和生活农业用水比重较实施项目前减少2%～3%。所节约的水量30%以上用于恢复生态,其他用于工业和生活农业用水比重较实施项目前减少1%～2%。所节约的水量用于工业和生活及扩大灌溉面积低于1%,所节约的水量用于扩大灌溉面积P18用水管理按照用水计划和设计的灌水定额配水,用水计量设施完备,水费收缴率高,用水管理制度和措施完善按照用水计划和设计的灌水定额配水,有用水计量设施,水费收取方式合理按照用水计划和设计的灌水定额配水,有用水计量设施,偶尔使用部分工程有用水计量设施,基本不使用。无用水计量设施P19农户对节水灌溉技术的接受度定期开展培训,受益主体认可度高,积极接受并使用高效节水灌溉技术,自愿投入更新田间设备认可度高,能接受认可,但不接受认可度较低不认可

*表示农药、化肥使用降低量.* indicates reduced use of pesticides and fertilizers.

表4 评价体系权重

3.3 隶属度及模糊运算

整合疏勒河流域50个被调查的高效节水灌溉项目的调查数据，将各指标按照评语集的标准进行评价，可得到各指标的隶属度(表5).

对目标层的权重与隶属度进行模糊计算，得到准则层指标的评价结果.将准则层指标的评价结果作为准则层的隶属度，对准则层的权重与隶属度进行模糊计算，得到目标层评价结果，即为疏勒河流域高效节水灌溉项目综合效果的评价结果(表6).

3.4 结果与分析

由表5可以看出，目标层指标中工程完好率(P9)、省工程度(P12)、节水率(P13)、灌溉水利用系数(P14)等指标评价等级为Ⅰ级(很好)；增产效果(P11)指标评价等级为Ⅲ级(一般)；其余指标评价等级均为Ⅱ级(较好).而指标中促进节水的水权、水价机制(P6)、节水宣传及项目公示(P7)、运行管理水平和保障措施(P16)等指标中仍有部分项目等级为Ⅳ级(较差).

由表6可以看出，根据隶属度最大原则，疏勒河流域高效节水灌溉项目评价结果为较好，有60.1%的项目处在这个等级.另外有25.8%的项目等级为Ⅰ级，仍有14.1%的项目处在Ⅲ级.对于准则层，项目工程质量与效益的评价等级为Ⅰ级(很好)，项目规划与实施、政策制定与效果、项目运行管理与可持续性的等级均为Ⅱ级(较好)，表明疏勒河流域高效节水灌溉项目准则层各单项评价也很高.

4 讨论

1) 疏勒河高效节水灌溉项目灌溉水利用系数(P14)评价等级为Ⅰ级，大于0.6，对比其他灌区表现亮眼.这与不同灌区水资源状况有一定关系，例如四川省节水灌溉渠系防渗率低，有些地方还在采用大水漫灌等传统的灌溉方式，灌溉水利用系数仅为0.41[3].因此对于同一指标，特别是定量评价指标在不同区域的评标尺度还有待进一步完善.