基于模糊層次分析法的疏勒河流域高效節(jié)水灌溉項目綜合效果評價

薛媛，牛最榮，趙霞，黃珍，張芮

(甘肅農(nóng)業(yè)大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070)

我國的節(jié)水灌溉評價經(jīng)歷了節(jié)水灌溉工程的單一效益評價到節(jié)水灌溉綜合效益評價的不同階段[3].林性粹等[4-5]對地面節(jié)水灌溉工程進行評價時主要采用灌水質(zhì)量、節(jié)水率、田間灌溉效率等經(jīng)濟效益指標；齊學斌等[6]對農(nóng)業(yè)節(jié)水的環(huán)境效益進行了探究，其中主要涵蓋農(nóng)業(yè)節(jié)水對地表水環(huán)境、地下水環(huán)境、土壤以及各用水戶的影響；鄧紹云等[7]提出了作物水分生產(chǎn)率、降水有效利用系數(shù)、灌溉效率、灌水均勻度、耗水系數(shù)等作為節(jié)水灌溉工程技術層面的評價指標；姚崇仁[8]在農(nóng)田灌溉節(jié)水潛力綜合評價中，認為農(nóng)田節(jié)水灌溉技術對區(qū)域的影響是多方面的，包括技術條件、社會政策因素、生態(tài)環(huán)境因素等，并構建了農(nóng)田灌溉節(jié)水潛力綜合指標體系；吳景社等[9]提出了影響經(jīng)濟、社會與環(huán)境的評價指標，從定量指標和定性指標兩個大的類別進行計算，為節(jié)水灌溉的綜合效應評價提供了相對客觀的依據(jù)；張紅麗等[10]以技術效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益等方面為標準，根據(jù)地區(qū)實際情況，選取17個具體指標建立農(nóng)業(yè)節(jié)水技術綜合效益評價指標體系.從上述農(nóng)業(yè)節(jié)水效益評價的發(fā)展歷程可以看出，節(jié)水灌溉主要關注其在經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境等方面產(chǎn)生的影響.目前，對于高效節(jié)水灌溉項目，在項目規(guī)劃與實施、政策制定、可持續(xù)性等方面缺乏一套完整的評價體系及對應的評價指標.

因此，本文以甘肅省河西走廊地區(qū)疏勒河流域的高效節(jié)水灌溉項目為研究對象，重點關注其在項目規(guī)劃與實施、政策制定與效果、工程質(zhì)量與效益、項目運行管理與可持續(xù)性等幾個維度的綜合效果，進行基于層次分析法的模糊綜合評價，目的是了解這些高效節(jié)水灌溉項目現(xiàn)狀，對項目實施效果進行評估，發(fā)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉工程建設和運行管理中存在的主要問題，提出今后高效節(jié)水灌溉發(fā)展應關注的重點方向、對策和建議，為水行政主管部門制定政策等提供科學依據(jù).

1 研究區(qū)概況

疏勒河流域位于甘肅省河西走廊西端，流域面積4.13萬km3，多年平均降水量60 mm，年蒸發(fā)量達2 900 mm，年平均氣溫6.9～8.8 ℃，屬典型的內(nèi)陸干旱性氣候.流域年水資源總量為11.34億m3.疏勒河發(fā)源于祁連山脈的崗格爾肖合力嶺冰川，經(jīng)青海省天峻縣、甘肅省肅北縣、玉門市、瓜州縣、敦煌市，由東向西曾流入羅布泊，干流全長670 km.疏勒河流域在2013～2016年發(fā)展包括地表水管灌、地下水滴管及噴灌的國家級高效節(jié)水灌溉項目共計6.2萬hm2，其中56%為管灌，43.2%為滴灌，不足1%為噴灌.

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

將疏勒河流域高效節(jié)水灌溉項目按照年度分工程類型(管灌、噴灌、滴灌等)抽取50個項目進行調(diào)查.各年度抽樣工程情況見表1.采取現(xiàn)場實地調(diào)查、查閱水行政主管部門有關抽查項目資料、與當?shù)毓ぷ魅藛T座談、入戶調(diào)查、咨詢專家等方式獲取信息，完成調(diào)查問卷，獲取相關數(shù)據(jù).對于一些指標數(shù)據(jù)有多個來源的按照一定的權重加權平均之后作為最終依據(jù).各指標數(shù)據(jù)獲取情況見表2.

2.2 評價方法

根據(jù)評價對象的特點，評價方法采用模糊層次綜合評價.模糊層次綜合評價法以模糊數(shù)學為基礎，適用于多因素綜合評價，在使用的過程中，對于存在多個因素的綜合評價比較客觀合理.對于解決龐大復雜、難以量化的模糊工程評估問題有很好的效果.其步驟一般分為以下五步：

表1 抽樣工程個數(shù)

表2 各指標數(shù)據(jù)來源

① 確定指標集和評價集.指標集是指影響評價對象的各種指標所構成的集合，表示為C={C1，C2，…，Cn}.評價集為不同評價等級和集合，表示為Y={Y1，Y2，…，Ym}.

② 確定判斷矩陣及其特征向量.這個過程就是確定各層次指標權重的過程.采用德爾菲法，在咨詢有關專家的基礎上，根據(jù)1-9標度法，將同層各項指標的重要性進行兩兩比較后構造各層判斷矩陣Aij，求各判斷矩陣的特征向量，并進行歸一化處理，同時還進行一致性檢驗.最終獲得指標層權重集WPi及準則層權重WC.

③ 確定隸屬度.依據(jù)客觀實際情況，建立具有模糊性的隸屬度函數(shù)及相應的隸屬度評價標準.將評價基本數(shù)據(jù)資料代入評價標準，得出各個指標的隸屬度.將各個指標的隸屬度整合可得到模糊矩陣Rm.

近年來，江蘇省十三大市對名著的考查除了注重“整本書”外，對“重點情節(jié)”的考查依然集中。例如2016年的南京卷，現(xiàn)代文大閱讀直接節(jié)選老舍的《駱駝祥子》作為閱讀材料來考查名著閱讀，其中就有對情節(jié)內(nèi)容的理解分析。又如2017年南京卷，繼續(xù)沿用這種方式考查名著閱讀，選取《水滸》中“魯智深大鬧五臺山”的有關情節(jié)，考題中就有概括文中魯智深與酒的幾件事，以及結合《水滸》內(nèi)容選擇魯智深在上五臺山之前所做的義事。再如2017年連云港中考卷，《西游記》中唐僧師徒西天取經(jīng)一共經(jīng)歷了多少次劫難？請簡要敘述最后一次劫難。

④進行模糊層次綜合評價.進行指標層對準則層和準則層對目標層的評價.指標層對準則層的模糊評價為：Ci=WPi×Rm，準則層對目標層的模糊評價為：Y=WC×C.

圖1 評價指標體系結構Figure 1 Evaluation index system

⑤ 進行分級評價.將綜合效果進行分級，根據(jù)隸屬度最大原則，選取對應的評價集元素作為最終評價結果[12-15].

3 模型建立與結果分析

3.1 評價指標體系及評級標準

國內(nèi)節(jié)水灌溉綜合效益評價指標體系是指度量節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對農(nóng)村社會、經(jīng)濟、生態(tài)三大系統(tǒng)影響的參數(shù)，其主要通過對節(jié)水灌溉社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的量化指標分析來評價某一區(qū)域推行節(jié)水灌溉所產(chǎn)生的綜合效益.鑒于高效節(jié)水灌溉項目綜合效果的評價目的和評價維度與綜合效益評價不同，在已有研究工作的基礎上，結合相關的多學科知識，堅持可行性、系統(tǒng)性、導向性和前瞻性原則[16-20]，從項目規(guī)劃與實施、政策制定與效果、工程質(zhì)量與效益、項目運行管理與可持續(xù)性等4個方面構建了高效節(jié)水灌溉項目綜合效果評價體系.該體系準則層分為4個，則準則層的指標集為C，即：C={項目規(guī)劃與實施C1，政策制定與效果C2，工程質(zhì)量與效益C3，項目運行管理與可持續(xù)性C4}；指標層指標包括定性與定量指標共19個，則指標層指標集：P={P1，P2，…，Pi}，i=1,2,…,19，如圖1所示.

本文將高效節(jié)水灌溉項目綜合效果評價結果的評語集定為5級，即評語集取為：Y= {Yi1(Ⅰ級：很好)，Yi2(Ⅱ級：較好)，Yi3(Ⅲ級：一般)，Yi4(Ⅳ級：較差)，Yi5(Ⅴ級：很差)}，其中定量評價標準見表3.

3.2 評價權重

各指標權重選用層次分析法來確定，權重的大小能反映不同指標在指標體系中的相對重要性.本次評價選擇9名專家對各指標的重要性進行打分，形成判斷矩陣，并進行特征向量和特征值的計算和一致性檢驗，確定高效節(jié)水灌溉項目綜合效果評價體系權重，見表4，準則層權重用WC表示，指標層權重用WPi表示.對照各指標的權重，項目規(guī)劃與實施的權重為0.41，可以看出對于高效節(jié)水灌溉項目綜合效果評價更為關注項目決策階段.

表3 評價等級劃分標準

工程質(zhì)量與效益(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增產(chǎn)效果>15%10%～15%5%～10%0%～5%<0%P12省工程度>30%20%～30%10%～20%0%～10%<0%P13節(jié)水率>30%20%～30%10%～20%0～10%<0%P14灌溉水利用系數(shù)>0.600.58～0.60.56～0.580.54～0.56<0.54P15生態(tài)環(huán)境影響?>15%10%～15%5%～10%0～5%<0%項目運行管理與可持續(xù)性(C4)Project running management and sustainabilityP16運行管理水平和保障措施落實了工程產(chǎn)權、管護主體和人員、管護責任和經(jīng)費,管理制度完善,建立了長效發(fā)展機制,用戶比較滿意落實了工程產(chǎn)權、管護主體和人員、管護責任和經(jīng)費,管理制度完善,用戶比較滿意多數(shù)項目落實了工程產(chǎn)權、管護主體和人員、管護責任和經(jīng)費,滿意度一般部分項目落實了工程產(chǎn)權、管護主體和人員、管護責任和經(jīng)費,用戶不太滿意未落實工程產(chǎn)權、管護主體和人員、管護責任和經(jīng)費,用戶很不滿意P17所節(jié)水量配置情況農(nóng)業(yè)用水比重較實施項目前減少4%以上。所節(jié)約的水量70%以上用于恢復生態(tài),其他用于工業(yè)和生活農(nóng)業(yè)用水比重較實施項目前減少3%～4%。所節(jié)約的水量50%以上用于恢復生態(tài),其他用于工業(yè)和生活農(nóng)業(yè)用水比重較實施項目前減少2%～3%。所節(jié)約的水量30%以上用于恢復生態(tài),其他用于工業(yè)和生活農(nóng)業(yè)用水比重較實施項目前減少1%～2%。所節(jié)約的水量用于工業(yè)和生活及擴大灌溉面積低于1%,所節(jié)約的水量用于擴大灌溉面積P18用水管理按照用水計劃和設計的灌水定額配水,用水計量設施完備,水費收繳率高,用水管理制度和措施完善按照用水計劃和設計的灌水定額配水,有用水計量設施,水費收取方式合理按照用水計劃和設計的灌水定額配水,有用水計量設施,偶爾使用部分工程有用水計量設施,基本不使用。無用水計量設施P19農(nóng)戶對節(jié)水灌溉技術的接受度定期開展培訓,受益主體認可度高,積極接受并使用高效節(jié)水灌溉技術,自愿投入更新田間設備認可度高,能接受認可,但不接受認可度較低不認可

*表示農(nóng)藥、化肥使用降低量.* indicates reduced use of pesticides and fertilizers.

表4 評價體系權重

3.3 隸屬度及模糊運算

整合疏勒河流域50個被調(diào)查的高效節(jié)水灌溉項目的調(diào)查數(shù)據(jù)，將各指標按照評語集的標準進行評價，可得到各指標的隸屬度(表5).

對目標層的權重與隸屬度進行模糊計算，得到準則層指標的評價結果.將準則層指標的評價結果作為準則層的隸屬度，對準則層的權重與隸屬度進行模糊計算，得到目標層評價結果，即為疏勒河流域高效節(jié)水灌溉項目綜合效果的評價結果(表6).

3.4 結果與分析

由表5可以看出，目標層指標中工程完好率(P9)、省工程度(P12)、節(jié)水率(P13)、灌溉水利用系數(shù)(P14)等指標評價等級為Ⅰ級(很好)；增產(chǎn)效果(P11)指標評價等級為Ⅲ級(一般)；其余指標評價等級均為Ⅱ級(較好).而指標中促進節(jié)水的水權、水價機制(P6)、節(jié)水宣傳及項目公示(P7)、運行管理水平和保障措施(P16)等指標中仍有部分項目等級為Ⅳ級(較差).

由表6可以看出，根據(jù)隸屬度最大原則，疏勒河流域高效節(jié)水灌溉項目評價結果為較好，有60.1%的項目處在這個等級.另外有25.8%的項目等級為Ⅰ級，仍有14.1%的項目處在Ⅲ級.對于準則層，項目工程質(zhì)量與效益的評價等級為Ⅰ級(很好)，項目規(guī)劃與實施、政策制定與效果、項目運行管理與可持續(xù)性的等級均為Ⅱ級(較好)，表明疏勒河流域高效節(jié)水灌溉項目準則層各單項評價也很高.

4 討論

1) 疏勒河高效節(jié)水灌溉項目灌溉水利用系數(shù)(P14)評價等級為Ⅰ級，大于0.6，對比其他灌區(qū)表現(xiàn)亮眼.這與不同灌區(qū)水資源狀況有一定關系，例如四川省節(jié)水灌溉渠系防滲率低，有些地方還在采用大水漫灌等傳統(tǒng)的灌溉方式，灌溉水利用系數(shù)僅為0.41[3].因此對于同一指標，特別是定量評價指標在不同區(qū)域的評標尺度還有待進一步完善.

表5 評價指標隸屬度

表6 模糊評價結果

2) 增產(chǎn)效果(P11)指標中有52%的項目增產(chǎn)效果一般.農(nóng)戶分散經(jīng)營土地種植結構隨意性大，種植品種不一，作物種植比例不合理[11]，增產(chǎn)效果差異性也大，而國營農(nóng)場、流轉大戶等可以實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，增產(chǎn)效果相對顯著.

3) 研究區(qū)一些項目執(zhí)行水價仍低于成本水價，價格杠桿對促進節(jié)水的作用未能發(fā)揮，其中有22%的項目評價等級為一般，2%的項目評價等級為較差.在其他灌區(qū)也存在類似的問題，水價低，水費計收難，費用回收率低，例如內(nèi)蒙古大型灌區(qū)就存在農(nóng)業(yè)灌溉水價偏低，只有成本的三分之一的情況[11].

4) 灌溉節(jié)水項目評價定性指標不易準確度量[15].調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)政策的執(zhí)行效果、農(nóng)戶對節(jié)水灌溉技術的接受度等定性指標主觀性較大，不易準確度量，造成評價結果有一定的不確定性.

4 結論

1) 對比其他節(jié)水灌溉評價主要評價節(jié)水灌溉在經(jīng)濟、社會以及生態(tài)環(huán)境等方面產(chǎn)生的綜合效益，本文重點關注高效節(jié)水灌溉項目在項目規(guī)劃與實施、政策制定與效果、工程質(zhì)量與效益、項目運行管理與可持續(xù)性等幾個維度的綜合效果.

2) 高效節(jié)水灌溉項目評價指標具有多層次結構形式，包括4類準則層指標和19個指標層指標，指標體系數(shù)據(jù)比較容易獲得，具有一定的實用性.

3) 采用綜合模糊評價模型基本上可以真實地反映高效節(jié)水灌溉項目的綜合效果，可用于甘肅其他高效節(jié)水灌溉項目評價，并可結合實際調(diào)整相應指標.

4) 以疏勒河流域高效節(jié)水灌溉項目為例，進行模糊綜合評價得出其綜合效果評價等級為較好，各指標的評價等級為高效節(jié)水灌溉項目決策、管理提供了參考.