灌区现代化程度认知及其影响因素分析

曾忠义,邵光成*，丁鸣鸣,姚俊琪

(1. 河海大学农业工程学院，江苏 南京 210098；2. 南京市水务局，江苏 南京 210036；3. 江苏省农村水利科技发展中心，江苏 南京 210029)

灌区在当今农业和社会经济发展中起着至关重要的作用，它不仅是粮食安全的有力保障，也是农业现代化发展的主要基地.近年来，中国大中型灌区续建配套与节水改造，主要针对1998年之前灌区工程标准低、配套不完善、老化失修严重、输配水能力不足及灌区管理体制机制不顺等问题而开展，但存在规划任务目标落实不到位、无法适应水生态文明建设以及农业现代化的新要求等问题[1].随着中国经济社会的发展、综合国力的日益提升、现代农业进程的加快，在水环境提升、水资源管理以及生物多样性等多方面都对灌区现代化建设提出了更高的要求，急切需要遵循人与自然和谐、绿色发展的理念，利用先进技术与设备建设灌排工程，采用现代制度与先进手段增强管理能力，打造和社会发展相适应的基础设施完善、管理制度先进、生态环境和谐、安全保障长效、灌溉用水高效的现代灌区[2-5].

现代灌区是支撑和保障现代农业的基础和条件，是符合新型农业生产方式的要求，是保障粮食安全和农产品有效供给的有效手段，也是节约水资源和保护生态环境的客观需要.虽然现代灌区的概念提出较早，但建设进程却比较缓慢，中国在灌区现代化建设上还处于初步的探索阶段，目前尚无成熟的例子可供参考[6-7].认知过程是灌区现代化发展过程中的基本环节，灌区现代化程度认知是对灌区现有的体系进行评估，从而可以认识到灌区现代化发展的不足，进而更好地开展灌区现代化建设.灌区现代化的发展受到自然因素和社会因素等多方面的影响.如果缺乏对灌区现代化程度及其影响因素的有效认知，会导致灌区现代化发展建设的内容不清、重点不明[8].

目前研究大都偏重于灌区现代化的内涵、特征和建设标准，然而缺乏对灌区现代化程度认知及其影响因素的系统研究.结构方程模型(SEM)是一种多元的分析工具，可以通过线性方程阐述潜变量之间以及潜变量与观测变量之间的关系[9].为此，文中选取江苏省35个大中型灌区收集和实地调研的数据样本，采用结构方程模型进行分析，旨在为未来灌区现代化建设提供理论支持.

1 研究区域与方法

1.1 研究区域

江苏位于中国东南沿海，地处长江下游、濒临黄海，总面积为10.32万km2.该地区属于暖温带向亚热带的过渡性气候，气候温和，年平均气温为13.0～16.0 ℃，地势较为平坦，土壤种类较多，土质肥沃，非常利于农业生产.

1.2 研究方法

采用SEM分析灌区现代化程度认知与其影响因素间的内在关系.相对于传统的统计方法，结构方程模型存在以下优点：引入了潜变量的概念，可同时对多个内生变量进行分析处理；可同时对变量的直接效应和间接效应进行分析；参数估计时允许测量误差的存在.

结构方程模型包含2部分内容，即结构方程和测量模型方程，通常由以下3个方程式所构成，即

η=Bη+Гξ+ζ，

(1)

Y=ΛYη+ε，

(2)

X=ΛXξ+σ，

(3)

式中：η为内生潜变量;ξ为外生潜变量;B为内生潜变量之间关系的路径系数矩阵;Г为内生潜变量与外生潜变量之间关系的路径系数矩阵;ζ为方程的误差;X为外生观测变量;ΛX表示连接X变量对ξ变量的系数;Y为内生观测变量;ΛY为连接Y变量与η变量的系数.式(1)为结构方程，表示内生潜变量和外生潜变量间的关系.式(2)，(3)为测量模型方程，表示观测变量和潜在变量之间的关系.通过以上式子，可以用观测变量来反映潜变量.

联立式(1)—(3)，求解可得外生潜变量和内生潜变量，以及外生潜变量、内生潜变量与其对应观测变量间的关系.

文中具体的分析流程如图1所示.首先，初步选择影响因素并建立相应的假说模型；其次，对样本数据做信度检验和因子分析；最后，通过适配度检验评价模型的拟合效果并对影响因素进行分析和讨论.

图1 流程分析图

1.3 影响因素分析及假设

灌区现代化是整体的、多方面的现代化.现代灌区应当具备以下5个特征：基础设施完备、管理制度先进、生态环境和谐、安全保障长效、灌溉用水高效[10].灌区现代化程度认知对现代灌区建设具有重要的推进作用.首先，灌区现代化需要具备健全的基础设施，完备的基础设施是灌区运行的前提和必要条件.其次，灌区管理直接影响灌区运行的效率和效益，是灌区现代化程度认知的重要指标，健全的管理体制可以促进灌区更好、更快地发展.第三，安全保障是灌区现代化的重要指标之一，安全永远是第一位的，现代灌区必须具备防灾减灾和水资源安全保障的能力[11].最后，推进灌区生态环境建设，关系到灌区能否可持续发展，同时也是水利现代化和水生态文明建设的重要环节.综上所述，选取基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系作为影响灌区现代化程度认知的假设因素[12-13].

根据上述分析，得出灌区现代化程度认知影响因素模型，如图2所示.以基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系作为影响灌区现代化程度认知的变量.以上5个变量都对灌区现代化程度认知有一定影响，同时这些变量是相互独立的.基础设施体系包括灌排体系和用水计量与信息化；管理与服务体系包括管理体制和服务保障；生态健康体系包括生态环境和人居环境；安全保障体系包括防灾减灾和水资源安全保障；效率与效益体系包括经济效益和用水效率等[14].

根据国内外已有研究和上述理论分析，提出下述假设：

H1：基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系等潜变量对灌区现代化程度认知有重要影响.

H2：灌排体系、用水计量与信息化、管理体制、服务保障、生态环境、人居环境、防灾减灾、水资源安全保障、经济效益、用水效率与灌区现代化程度认知呈正相关关系.

图2 影响因素假说模型

1.4 数据来源与样本分析

1.4.1 数据来源

作者于2018年3—6月在江苏省各地进行了灌区实地调研和资料收集.调研对象为分布在江苏省的各大中型灌区管理人员.调查的内容主要涉及灌区基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系等.以100为满分，由灌区管理者对灌区的基础设施体系等进行打分，得出样本数据.累计调查了35个灌区，每个灌区取10份样本，总计350份，样本数据和统计量见表1.

表1 样本数据和统计量

1.4.2 样本分析

文中采用克朗巴哈α系数对样本数据进行信度检验.通过SPSS19.0对灌区基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系5个潜变量的观测变量做信度分析.分析可知潜变量的α值为0.759～0.924，整体α值为0.898.这一结果说明，文中所采用的数据有较高的内部一致性.通常认为α系数值高于0.600便可通过信度检验，达到0.700～0.800 时说明具有较高的信度，高于0.800时表示信度非常高.此外，观测变量的标准因子载荷系数均约为0.75，表明各潜变量的结构效度良好，进一步表明了样本数据的合理性.

文中通过SPSS19.0 软件对样本数据进行了因子分析.结果表明，大部分系数值大于0.40，检验值小于0.05.然后通过KMO检验和Bartlett球形检验考察数据用于因子分析的适宜性.结果显示KMO值为0.973，Bartlett球形检验近似卡方值为1 682.以上数值表明样本数据相关性很高，适宜进行因子分析.

2 结果与讨论

2.1 结构方程模型拟合及其评价

通过AMOS21.0分析建立的结构方程模型，如图3所示.灌区基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系对灌区现代化程度认知的路径系数值分别为0.886，0.795，0.732，0.869，0.843，同时均已通过显著性检验.这一结果说明，灌区基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系都对灌区现代化程度认知有着重要的影响.其中基础设施体系对灌区现代化程度认知的影响最大，安全保障体系次之，效率与效益体系居中，而管理与服务体系和生态健康体系的影响则相对较小.

注：***表示显著性水平为0.01

图3 模型路径图

Fig.3 Model path diagram

结构方程模型变量回归结果如表2所示，包含变量关系、未标准化路径系数UPC、临界比值CR、标准化路径系数NPC以及显著性等参数，其中各变量的临界比值均大于2，且都在0.01水平上显著.这一结果表明模型显著性较好且具有统计学意义.

表2 变量回归结果

注：***表示显著性水平为0.01

此外，为了检验结构方程模型是否适合用于灌区现代化程度认知研究，模型的拟合评价是必不可少的.在此选用相对拟合指数RFI以及绝对拟合指数AFI做整体适配度检验，评价及拟合结果见表3.χ2/df表示卡方自由度之比；RMSEA表示近似误差均方根；GFI表示拟合优度指数；NFI表示规范拟合指数；TLI表示Tucker-Lewis系数，也称为非规范拟合指数；CFI表示比较拟合指数.其中χ2/df<5.0表示模型拟合结果理想，RMSEA<0.1表示模型拟合结果理想，两者数值越小，说明模型拟合程度越好.GFI，NFI，TLI，CFI>0.9表示模型拟合结果理想，越接近1.0说明模型拟合程度越好.根据分析结果，各项数值基本都达到标准值，表明模型的拟合效果较好.

表3 拟合结果分析

2.2 模型分析结果与讨论

根据以上分析，结构方程模型适用于文中对灌区现代化程度认知及其影响因素的分析.按照对灌区现代化程度认知的影响从大到小排序，影响因素分别为基础设施体系、安全保障体系、效率与效益体系、管理与服务体系、生态健康体系.

1) 灌区基础设施体系对灌区现代化程度认知的影响.基础设施体系对灌区现代化程度认知的影响最大，而灌排体系是灌区基础设施体系中最重要的因素.完善的灌排体系是灌区现代化建设的前提和基础，灌区内的基础设施必须满足农业机械化和现代化生产要求，农田灌排工程设计标准达到GB 50288—2018《灌溉与排水工程设计标准》的相应要求，工程配套完善、设施完好.换言之，灌区基础设施体系越完善，灌区现代化程度越高.

2) 灌区管理与服务体系对灌区现代化程度认知的影响.灌区管理体制是灌区管理与服务体系中最重要的因素，目前中国与发达国家相比，还有着很大的差距，存在灌区管理水平不高、管理体制不健全、管理人员综合素养不高等问题.灌区管理水平的低下会影响灌区水资源利用效率和灌区的长远发展.要推动传统灌区向现代灌区转变，必须摈弃旧的、落后的管理体制，选择现代的、先进的管理制度和方法，同时要兼顾灌区的服务保障功能，实现灌区功能的最大化.

3) 灌区生态健康体系对灌区现代化程度认知的影响.相比人居环境而言，生态环境在生态健康体系中的地位更为显著.党的十九大报告指出，加快生态文明体制改革是中华民族发展的千年大计.灌区现代化建设不能片面追求水利工程效益最大化而忽视水利工程对生态环境的影响.现代灌区的发展必须落实生态文明建设和可持续发展的理念，综合治理山水田林路湖草，统筹水资源、水生态、水环境、水灾害治理，维护区域生态平衡.

4) 灌区安全保障体系对灌区现代化程度认知的影响.灌区安全保障体系是灌区现代化程度认知的影响因素中仅次于基础设施体系的因素，防灾减灾能力是灌区安全保障体系中更为重要的一部分.灌区现代化建设必须保障灌区内的防洪治涝安全，同时必须达到GB 50201—2014《防洪标准》的相应要求.防灾减灾事关人民群众生命财产安全和经济社会发展稳定，稍有不慎便会带来巨大的损失.现代灌区必须具有防范自然灾害的能力，对于超过工程保障标准的自然灾害，应当具有完备的防灾减灾预警机制和完善的应急预案，满足农业生产和人民生活中的防灾减灾要求.

5) 灌区效率与效益体系对灌区现代化程度认知的影响.效率与效益体系在灌区现代化程度认知中的重要程度处于中等，灌区效率与效益包括经济效益和用水效率2方面，同时反映了灌区的生产力水平和现代化水平.灌区现代化水平越高，灌区效率和效益也会越高.现代灌区要求灌溉水有效利用系数达到0.5以上，水分生产率超过1.4 kg/m3.在兼顾生态环境发展的同时，要追求灌区效益的最大化，提高水资源利用率和水分生产率，将灌区功能发挥到最大程度.

3 结 论

灌区现代化的认知程度直接影响灌区现代化的发展程度和速度，文中以江苏省35个大中小型灌区收集数据和实地调研情况为样本，探讨了灌区现代化程度认知及其影响因素，主要得出如下结论：

1) 基础设施体系对灌区现代化程度认知的影响最大，其次分别为安全保障体系、效率与效益体系、管理与服务体系、生态健康体系.

2) 灌排体系、用水计量与信息化、管理体制、服务保障、生态环境、人居环境、防灾减灾、水资源安全保障、经济效益和用水效率都在不同程度上影响着灌区现代化程度的认知.其中灌排体系的影响最大，服务保障的影响最小.

3) 灌区现代化发展是多方面、全方位的发展，必须兼顾基础设施体系、管理与服务体系、生态健康体系、安全保障体系、效率与效益体系5个方面.只有统筹全局发展，才能更好更快地实现灌区现代化.