大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系構(gòu)建與實證

范習(xí)超，秦京濤，徐 磊，劉思若，谷少委，呂謀超

?農(nóng)業(yè)水土工程?

大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系構(gòu)建與實證

范習(xí)超1,2，秦京濤1,2，徐 磊3，劉思若3，谷少委1,2，呂謀超1,4※

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，新鄉(xiāng) 453002；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；3. 中國灌溉排水發(fā)展中心，北京 100054；4. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部節(jié)水灌溉工程重點實驗室，新鄉(xiāng) 453002）

灌區(qū)是中國農(nóng)業(yè)節(jié)水的主戰(zhàn)場，對灌區(qū)節(jié)水水平進行評價可為灌區(qū)現(xiàn)代化改造提供借鑒與指導(dǎo)，合理適用的評價指標體系是進行灌區(qū)節(jié)水水平評價的核心內(nèi)容。針對當前灌區(qū)評價指標選取存在的冗余、不完備的問題，為構(gòu)建滿足簡潔性與完備性的反映灌區(qū)節(jié)水水平的評價指標體系，該研究從工程節(jié)水、田間節(jié)水、用水管理、水資源保護及用水效益5個方面初步建立了大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系，利用篩選模型從70個指標中優(yōu)選出了23個灌區(qū)節(jié)水評價指標，表達了86.42%的信息，使最終的指標體系兼具簡潔性與完備性，并對河南省沿黃渠村灌區(qū)、彭樓灌區(qū)、廣利灌區(qū)、大功灌區(qū)4處大型灌區(qū)進行了節(jié)水水平實證研究。結(jié)果表明，4處灌區(qū)相應(yīng)的節(jié)水評價指數(shù)分別為0.666、0.730、0.657、0.616，其中彭樓灌區(qū)由于具有較高的骨干渠系配套程度和明顯的工程節(jié)水優(yōu)勢使其整體節(jié)水水平較高，渠村灌區(qū)和廣利灌區(qū)的節(jié)水水平次之，大功灌區(qū)的節(jié)水水平相對較低；受益于大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目4處灌區(qū)在工程節(jié)水方面表現(xiàn)相對較好，評價結(jié)果與實際情況相符，表明該研究構(gòu)建的節(jié)水水平評價指標體系科學(xué)合理；為進一步提升灌區(qū)的節(jié)水水平，4處灌區(qū)需加強用水管理水平、增加用水效益以及注重水資源保護建設(shè)。研究成果為科學(xué)評估大型灌區(qū)節(jié)水建設(shè)提供了一種有效的方法，并對推進農(nóng)業(yè)節(jié)水化進程具有積極的指導(dǎo)作用。

灌溉；水資源；渠系；大型灌區(qū)；節(jié)水水平；指標體系；優(yōu)選篩選

0 引 言

灌區(qū)是指為滿足區(qū)域灌溉、城鄉(xiāng)生活、工業(yè)、生態(tài)等用水需求，由穩(wěn)定水源（河流、水庫或地下水）工程和相應(yīng)引、輸、配水渠（管）道系統(tǒng)及排水溝道組成，設(shè)置有專門管理機構(gòu)的社會屬性占主導(dǎo)的綜合系統(tǒng)。中國現(xiàn)有大中型灌區(qū)共7 839處，有效灌溉面積3 467萬hm2，約占全國耕地灌溉面積的50.5%，近年來大中型灌區(qū)年均灌溉用水量2 150億m3，占全國農(nóng)業(yè)灌溉用水總量的63%，占2019年全國用水總量的35.7%[1]，由此可見大中型灌區(qū)是推進中國農(nóng)業(yè)節(jié)水化發(fā)展的主戰(zhàn)場[2]。目前，部分國家在灌區(qū)節(jié)水建設(shè)方面取得了良好的效果，如以色列通過強化水土資源管理、設(shè)立各地區(qū)水費調(diào)節(jié)基金、大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、創(chuàng)新水資源高效利用技術(shù)以及水資源節(jié)約宣傳教育等手段成功實現(xiàn)了干旱地區(qū)節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展[3-6]；法國提出了協(xié)作管理、區(qū)域開發(fā)公司管理和單個灌溉工程管理的灌區(qū)用水管理模式，緩解了其南部地區(qū)水資源緊缺狀況[7]；美國通過完備的節(jié)水灌溉設(shè)施、政府扶持節(jié)水農(nóng)業(yè)、科技驅(qū)動水資源調(diào)控、推廣節(jié)水灌溉和精量按需灌溉等措施加強了灌區(qū)建設(shè)與管理[8-10]；埃及采用水資源統(tǒng)一管理、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)與類型、成立以農(nóng)民為主的用水者協(xié)會和農(nóng)業(yè)灌溉用水免費制度等管理措施推動了尼羅河流域節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展[11-13]；土耳其運用農(nóng)戶“自主管理灌排區(qū)”的管理模式，建立水利聯(lián)盟或灌溉協(xié)會負責(zé)灌區(qū)的運維與水費征繳，取得了較好的成效[14-16]；總之，國外根據(jù)各自區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉的特點，因地制宜、各具特色地制定了相關(guān)灌區(qū)運管模式。

中國的灌區(qū)多興建于20世紀五六十年代，一方面，受時代所限其設(shè)計標準普遍偏低、配套程度較差；另一方面，多年的運行也造成了灌區(qū)支撐能力下降，集中表現(xiàn)為相關(guān)水利工程老化損毀嚴重、用水效率低下的問題。20世紀90年代以提高用水效率為主要目標的大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目開始實施，通過骨干建筑物除險加固、續(xù)建配套、渠道襯砌防滲等建設(shè)內(nèi)容，同時開展以用水戶參與管理為代表的運管機制改革，升級和完善了灌區(qū)節(jié)水與運行水平[17-22]，在相當程度上解決了大型灌區(qū)骨干渠道、泵站及閘門存在的關(guān)鍵問題，在保證國家糧食安全、推進水資源可持續(xù)利用[23-25]方面取得了較為顯著的成效。

習(xí)近平總書記提出的農(nóng)業(yè)節(jié)水化是中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向。灌區(qū)是中國農(nóng)業(yè)節(jié)水的主戰(zhàn)場，“節(jié)水高效”是中國現(xiàn)代化灌區(qū)的首要目標，對灌區(qū)節(jié)水水平進行評價不僅可以科學(xué)度量灌區(qū)發(fā)展水平，而且對推進農(nóng)業(yè)節(jié)水化具有重要的帶動作用。關(guān)于灌區(qū)節(jié)水評價方面，Sun等[26]構(gòu)建了灌區(qū)水管理水平的35個評價指標，并采用層次分析法對灌區(qū)的水管理進行了評價分級；曹永梅等[27]和馮峰等[28]分別運用屬性層次模型和用水流量跟蹤法構(gòu)建了灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系和引黃灌區(qū)用水效率評價指標體系；王錦輝等[29]從節(jié)水與經(jīng)濟方面構(gòu)建了大型灌區(qū)運行狀況綜合評價指標體系；樂志華等[30]、籍歡歡等[31]和尚林鑫等[32]分別基于改進熵值法、多目標評價和Topsis方法、壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（Pressure-State-Reponse，PSR）模型構(gòu)建了灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水效益評價指標體系，并對相關(guān)灌區(qū)進行了評價分析；朱潔等[33]結(jié)合寧夏灌區(qū)建設(shè)實際建立了節(jié)水型灌區(qū)考核指標與評分標準；雷薇等[34]根據(jù)貴州省大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造實踐，構(gòu)建出大型灌區(qū)續(xù)改建綜合效益指標體系，并進行了實證研究。節(jié)水是當前農(nóng)業(yè)和灌區(qū)現(xiàn)代化的關(guān)鍵目標，也是當前灌區(qū)建設(shè)與研究領(lǐng)域的熱點問題，灌區(qū)節(jié)水評價指標很大程度上決定著評價結(jié)果，進而影響到具體措施方案的制定實施。然而，這些研究難以有效反映中國當前灌區(qū)的節(jié)水水平，且在不同程度上存在指標選取的隨意性和冗余性。本文在上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)建設(shè)最新行業(yè)發(fā)展需求[35]，構(gòu)建基于選擇模型的大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系，保證評價指標設(shè)置的完備性與簡潔性，對河南省沿黃4處大型灌區(qū)進行案例評價，以期為推進灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)和農(nóng)業(yè)節(jié)水化發(fā)展提供一種有效的測評工具。

1 灌區(qū)節(jié)水相關(guān)指標的統(tǒng)計與初步選取

1.1 節(jié)水水平評價指標統(tǒng)計

根據(jù)以上文獻研究，并結(jié)合灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)最新行業(yè)需求[35]，從工程節(jié)水、田間節(jié)水、用水管理、水資源保護、用水效益5個層面對大型灌區(qū)節(jié)水評價指標進行歸納與總結(jié)，初步建立了節(jié)水水平評價指標體系，其中工程節(jié)水、田間節(jié)水、用水管理、水資源保護、用水效益5個中間層分別包括9、9、17、19和16個指標，共計70個指標詳細情況如圖1所示。

1.2 基于八原則的節(jié)水水平評價指標體系初步篩選

為保證對灌區(qū)節(jié)水水平進行客觀準確的評價，按照文獻[36-37] 根據(jù)系統(tǒng)工程理論與經(jīng)濟學(xué)原理的方法提出的8個原則：可測性（Measurability，M），敏感性（Vulnerability，V），可預(yù)測性（Predictability，P），典型性（Typicality，T），可控性（Controllability，C），整體性（Integrity，I），響應(yīng)性（Responsibility，R），穩(wěn)定性（Stability，S），作為單個指標入選遵循的原則（或標準）。其中，整體性是針對整個指標體系構(gòu)建，經(jīng)全面統(tǒng)計的上述指標體系已滿足該要求。

逐一確認圖1中每個指標的標準符合度，發(fā)現(xiàn)36個指標符合的標準數(shù)量不少于5 個（表1），可以直接保留：骨干渠道襯砌率、工程配套完成率、骨干渠道完好率、骨干建筑物完好率、骨干渠道淤積狀況、渠系水利用系數(shù)、節(jié)水灌溉面積率、高效節(jié)水灌溉面積率、田間水利用系數(shù)、高標準農(nóng)田面積率、復(fù)種指數(shù)、單位面積均毛灌溉用水量、水費實收率、用水戶協(xié)會覆蓋率、斗口量水設(shè)備配置率、兩費”落實率、萬畝管理人員數(shù)量、大專及以上專管人員比例、信息化覆蓋率、工程設(shè)施管護率、農(nóng)業(yè)灌溉用水占比、水利設(shè)施自動化率、中水利用量占比、生態(tài)用水滿足率、排水水質(zhì)達標率、地下水超采率、灌區(qū)地表水水質(zhì)達標率、工業(yè)廢水處理率、排水溝工程完好率、水生態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率、生態(tài)用水占比、水環(huán)境監(jiān)測站點數(shù)量、人均糧食占有量、單位灌溉用水糧食產(chǎn)量、灌區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比、萬元GDP用水量的。其他34項指標符合的標準數(shù)量少于5個，故予以剔除。

1.3 節(jié)水水平評價指標優(yōu)化篩選方法

1.3.1 構(gòu)建關(guān)系矩陣

利用初步篩選后的節(jié)水水平評價指標構(gòu)建包含元素r的關(guān)系矩陣，其中是某中間層的排列位次，是指該中間層的第個指標。當?shù)趥€指標與第位中間層有關(guān)聯(lián)時，r的值為1，否則r的值為0[38-39]。

表1 大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系符合標準

注：M、V、P、T、C、R、S分別表示指標的可測性、敏感性、可預(yù)測性、典型性、可控性、響應(yīng)性、穩(wěn)定性。

Note: M、V、P、T、C、R、S represent the measurability, vulnerability, predictability, typicality, controllability, responsiveness and stability of the indexes.

1.3.2 構(gòu)建入選標準度矩陣

根據(jù)不包括整體性在內(nèi)的其他7個原則，構(gòu)建一個行數(shù)為，列數(shù)為7的入選標準矩陣用于指標的優(yōu)化篩選，則標準度矩陣為

式中代表指標數(shù)，7代表7個入選標準。當某指標滿足標準時c=1，否則為0。

如果同時滿足可測、敏感、典型、可控及穩(wěn)定5個入選標準，則指標可直接入選，其余指標做待定處理。根據(jù)以上5個入選標準，構(gòu)建向量，滿足某個標準的值為1，剩余2項標準的值暫定為0。

=[1, 1,0,1,1,0,1] （3）

1.3.3 大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標優(yōu)化

為保證指標體系的完備性與簡潔性，需要使得目標函數(shù)（定義為最終入選指標數(shù)）達到最小值，則目標函數(shù)可設(shè)為

式中c為指標層中第個指標的取值。當某指標滿足不少于5個標準時，c=1，此時該指標可保留；當某指標滿足少于5個標準時，c=0，此時該指標被移除體系。即

如果×T≥5 那么c=1 （5）

構(gòu)建向量CI=[c1,c2,…，c]，為保證指標層間的聯(lián)系性，則需要滿足

CI×T＞0 （6）

所有指標的權(quán)重之和需要達到一定精度才能保證指標體系的完備性，選擇主成分分析法[37]常用的0.85作為指標完備性的一個標準。

CI×T≥0.85 （7）

式中= [1,2,……,] 是所有指標權(quán)重構(gòu)成的矩陣。

1.4 大型灌區(qū)節(jié)水評價指數(shù)的建立

為反映大型灌區(qū)節(jié)水水平，利用加權(quán)平均法構(gòu)建大型灌區(qū)節(jié)水水平綜合指數(shù)，其基本模型如式（8）所示。

U=∑=1w·P（8）

式中是歸一化后的權(quán)重調(diào)節(jié)系數(shù)，U為大型灌區(qū)節(jié)水評價指數(shù)；w為指標權(quán)重，P為指標標準化值。

采用式（9）對正向指標（越大越好），如渠系水利用系數(shù)、“兩費”落實率等進行標準化處理。

P=now/goal（9）

式中now為指標現(xiàn)狀值（2018年），goal為指標對應(yīng)的現(xiàn)代化灌區(qū)目標值（2035年）。

采用式（10）對逆向指標（越小越好），如畝均毛灌溉用水量、農(nóng)業(yè)灌溉用水占比等進行標準化。

P=goal/now（10）

同時，根據(jù)節(jié)水評價指數(shù)的大小，將大型灌區(qū)節(jié)水水平劃分為4個等級用以反映灌區(qū)節(jié)水水平，見表 2。

表2 節(jié)水水平等級劃分

2 實證分析

2.1 灌區(qū)樣本選擇及資料搜集

本文選取河南省的4處大型灌區(qū)，即渠村灌區(qū)、范縣彭樓灌區(qū)、廣利灌區(qū)、大功灌區(qū)作為研究對象，各灌區(qū)基本情況介紹見表3。原始數(shù)據(jù)主要來自各灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造實施方案，部分數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)地市2018年或2019年統(tǒng)計年鑒、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、水資源公報等資料確定。

表3 灌區(qū)基本情況介紹

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 大型灌區(qū)節(jié)水評價指標體系優(yōu)化結(jié)果

確定各指標的權(quán)重是進一步優(yōu)化篩選的先決條件，對經(jīng)初步篩選后保留的36個指標采用層次分析法[40]與德爾菲法[41-42]計算獲得各指標的權(quán)重，如表4所示。

表4 初選指標權(quán)重

據(jù)式（1）～式（3），結(jié)合初篩后的36個評價指標，構(gòu)建入選標度矩陣（32×7），關(guān)系矩陣（32×7），×T分別為

根據(jù)以上計算結(jié)果，可以得出CI=[1 1 1 1c51 c71 1c101 1 1 1 1 1 1 1 1c201c22c23 c24 c25 c26 c27 c281 1 1c32c331 1 1]，可見有c5等13個指標不能確定是否保留。

為保證各指標與中間層的聯(lián)系性，式（6）必須成立，此時CI×R＞0，即

CI×R=[5+c5, 4+ c7+ c10, 8+ c20+ c22, 3+ c23+ c24+ c25+ c26+ c27+ c28+ c32, 3+ c33]＞0。由于c為0或1，則CI×R＞0的條件已經(jīng)滿足。

選擇主成分分析法[43]要求的0.85作為指標完備性與整體性的標準，即

CI×T>0.85 （12）

此時CI×T=[1 1 1 1 1 1c61 1 1 1 1 1 1c14c15c16c171c191 1c22c231c251c271c291 1c32]×T= 0.864+0.019c5+0.006c17+0.011c10+0.018c20+0.009c22+0.006c23+0.012c24+0.015c25+0.010c26+0.006c27+0.003c28+0.015c32+0.007c33>0.85，不等式成立，因此沒有必要額外增加指標來保證指標體系的完備性。故最終23個指標入選大型灌區(qū)節(jié)水評價指標體系，如圖2所示。該評價指標體系的完備性可達86.42%，能夠反映大型灌區(qū)節(jié)水水平，同時達到了指標體系簡潔的目標。其中復(fù)種指數(shù)、畝均毛灌溉用水量、農(nóng)業(yè)灌溉用水占比、灌區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比4個指標為逆向指標。

2.2.2 大型灌區(qū)節(jié)水評價指數(shù)結(jié)果

在選擇評價指標的過程中，渠系水利用系數(shù)是一個能夠反映渠系節(jié)水綜合節(jié)水狀況的指標，其所在中間層的骨干渠道襯砌率、渠系建筑物完好率等也從不同角度體現(xiàn)了渠系的節(jié)水建設(shè)水平，這在一定程度上造成了指標涵義的重疊。同時上述各指標又非常重要，因此本研究專門咨詢了灌區(qū)建設(shè)、管理與研究等業(yè)內(nèi)專家，將渠系水利用系數(shù)、以及同樣情況的田間水利用系數(shù)納入到評價指標體系。

以河南省的4處大型灌區(qū)為實證研究對象，利用優(yōu)化后的指標體系，引入層次分析法與德爾菲法確定各指標權(quán)重，依據(jù)大型灌區(qū)節(jié)水評價指數(shù)計算公式，得到各灌區(qū)節(jié)水水平的評價結(jié)果，如表5所示。

表5 大型灌區(qū)節(jié)水評價

從表5可以得出，4處灌區(qū)的節(jié)水評價指數(shù)由大到小排序為彭樓灌區(qū)、渠村灌區(qū)、廣利灌區(qū)、大功灌區(qū)。彭樓灌區(qū)的節(jié)水水平較高，節(jié)水評價指數(shù)為0.730，達到“良”級水平，明顯高于其他3個灌區(qū)；渠村灌區(qū)、廣利灌區(qū)與大功灌區(qū)的節(jié)水評價指數(shù)分別為0.666、0.657和0.616，均處于“中”級水平，大功灌區(qū)的節(jié)水評價指數(shù)略低于其他兩個灌區(qū)。利用大型灌區(qū)節(jié)水評價指數(shù)計算步驟，從工程節(jié)水、田間節(jié)水等5個二級指標的得分率對比各灌區(qū)節(jié)水情況（圖3）。彭樓灌區(qū)在工程節(jié)水方面評分最高且優(yōu)勢明顯，經(jīng)調(diào)查該灌區(qū)從2009年至今已進行了7個年度的續(xù)建配套與節(jié)水改造，現(xiàn)有的渠系節(jié)水改造程度較高；大功灌區(qū)工程節(jié)水得分最低，原因在于骨干渠道襯砌率、閘門啟閉機等配套設(shè)施不足，根本原因在于該灌區(qū)過往工程建設(shè)投入相對不足，導(dǎo)致工程現(xiàn)狀與2035年目標值相差過大。田間節(jié)水方面，廣利灌區(qū)偏低，表現(xiàn)為高效節(jié)水灌溉面積率較低和畝均毛灌溉用水量過大，且當前2個數(shù)據(jù)與2035年目標值相差較大，這表明廣利灌區(qū)在今后的田間節(jié)水建設(shè)方面任務(wù)較重；大功灌區(qū)在田間節(jié)水方面得分最高，經(jīng)調(diào)查該灌區(qū)內(nèi)若干鄉(xiāng)鎮(zhèn)在高標準農(nóng)田與高效節(jié)水灌溉方面投入較多，且制定的目標值與現(xiàn)狀值在4個灌區(qū)中整體差異最小。渠村灌區(qū)的用水管理水平在4處灌區(qū)中最低，主要表現(xiàn)在水費收繳、用水戶協(xié)會建設(shè)、量水設(shè)施配置等方面完善程度較低，一方面是由于之前的灌區(qū)改造多集中與工程建設(shè)，另一方面由于全國大型灌區(qū)管理改革尚處于起步階段，而該灌區(qū)規(guī)模較大，涉及灌區(qū)管理改革的諸多措施成效尚未顯現(xiàn)；其他3個灌區(qū)在用水管理方面差異不大。大型灌區(qū)的用水效益與所在地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展水平關(guān)系緊密，在圖3中表現(xiàn)為大功、廣利兩個灌區(qū)評分最高，而渠村灌區(qū)與彭樓灌區(qū)（均位于濮陽市）用水效益較低且差異不明顯，這是由于新鄉(xiāng)、焦作兩市的經(jīng)濟發(fā)展水平高于濮陽市導(dǎo)致。4處大型灌區(qū)水資源保護得分情況整體較差，其得分率在雷達圖中均不超過0.4，這表明4個灌區(qū)當前在排水系統(tǒng)建設(shè)、生態(tài)用水保障方面存在較大的短板，難以適應(yīng)灌區(qū)現(xiàn)代化的要求，隨著當前大型灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)的展開，如何提升灌區(qū)水資源保護水平，發(fā)揮灌區(qū)的生態(tài)功能將是今后各方共同關(guān)注的課題。

通過分析4個灌區(qū)的節(jié)水評價指數(shù)結(jié)果并進一步對比5個二級指標得分情況，分析造成各灌區(qū)節(jié)水水平差異的原因，如彭樓灌區(qū)骨干工程建設(shè)相對完善、而濮陽市2個灌區(qū)節(jié)水效益得分處于同一水平且明顯低于其他2個灌區(qū)、4個灌區(qū)的水資源保護建設(shè)水平普遍較差，這些結(jié)果都與經(jīng)過充分調(diào)研后掌握的各灌區(qū)信息較為一致，表明本研究構(gòu)建的由23個指標組成的大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系可以較準確地反映灌區(qū)節(jié)水情況。

本研究在文獻分析、行業(yè)需求預(yù)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)評價指標的入選原則，用定量的方法確定了一套簡潔完備的大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系。根據(jù)制定的指標體系對灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)過程進行指導(dǎo)和評價，對保障相關(guān)節(jié)水措施得到科學(xué)實施有著重要的參考作用。

3 對策與建議

針對評價結(jié)果，為提升節(jié)水水平，今后的灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)與改造有必要對節(jié)水的范圍與內(nèi)涵進行拓展，凸出管理體制機制與水生態(tài)保護的節(jié)水作用。建議從以下方面開展相關(guān)工作：

1）充分挖掘灌區(qū)節(jié)水潛力，建立從渠首到田間再到排水的全過程節(jié)水體系。長期以來中國的灌區(qū)建設(shè)投入集中在骨干工程，而末級渠系及田間節(jié)水建設(shè)多由高標準農(nóng)田和高效節(jié)水灌溉覆蓋，由于統(tǒng)屬部門的不同，在規(guī)劃實施時難以充分考慮兩者的配套，導(dǎo)致工程投入難以形成節(jié)水合力，影響節(jié)水效益的發(fā)揮。今后在深入推進灌排工程現(xiàn)代化改造的同時，應(yīng)考慮與下游田間工程建設(shè)協(xié)調(diào)配套，形成覆蓋灌溉水源、灌排骨干工程與田間工程的全過程節(jié)水合力。

2）發(fā)揮灌區(qū)水管理的調(diào)節(jié)作用，以農(nóng)業(yè)水價改革為契機建立健全灌區(qū)節(jié)水體制機制。水價是促進節(jié)水的重要經(jīng)濟杠桿，深入推進灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價綜合改革不僅可以引導(dǎo)灌區(qū)用水由粗放式向集約式轉(zhuǎn)變，而且可為灌區(qū)良性運行、提升用水戶節(jié)水意識提供有效的經(jīng)濟保障。建議4個灌區(qū)從水費收繳、基層用水合作組織建設(shè)、完善供水計量設(shè)施著手，在深入推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革的同時，全面提升灌區(qū)用水管理水平，進而提升灌區(qū)整體節(jié)水水平。

3）實施排水溝道疏浚整治與改造，完善水資源水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。排水溝道具有防洪、除澇、排漬、鹽堿化防治的作用，同時兼顧一定的灌區(qū)生態(tài)景觀功能。推進灌區(qū)排水溝道疏浚整治與改造，保障排水溝道正常運行不發(fā)生沖刷、淤積和邊坡坍塌，配套以排水水量水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，對充分滿足灌區(qū)生態(tài)基流、保護灌區(qū)下游水資源具有重要的意義。

4）進一步提升用水效益，在保證國家糧食安全的同時，因地制宜推廣噴灌、滴灌等高效節(jié)水灌溉措施，適當增加經(jīng)濟作物種植面積，提高農(nóng)產(chǎn)品附加值。

4 結(jié) 論

本研究克服了指標篩選過程中的隨意、冗余問題，構(gòu)建了一套簡潔完備的反映大型灌區(qū)節(jié)水水平的評價指標體系，并在河南省的4處大型灌區(qū)進行了實證分析，主要結(jié)論有：

1）從工程節(jié)水、田間節(jié)水、用水管理、水資源保護以及用水效益5個方面反映灌區(qū)節(jié)水水平，通過初步選擇與優(yōu)化篩選，將指標數(shù)量從最初的70個精簡到23個，表達了86.42%的整體信息。

2）建立了大型灌區(qū)節(jié)水評價指數(shù)模型，以河南省的4處大型灌區(qū)為例進行節(jié)水水平評價。范縣彭樓灌區(qū)節(jié)水水平較高，渠村灌區(qū)、廣利灌區(qū)節(jié)水水平略低，大功灌區(qū)的節(jié)水水平明顯低于其他3處灌區(qū)。

3）受益于大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造，4處灌區(qū)在工程節(jié)水方面表現(xiàn)較好。為進一步提升節(jié)水水平，4處灌區(qū)今后宜采取措施協(xié)調(diào)骨干與田間工程建設(shè)、強化用水管理、增加用水效益、推進水資源保護建設(shè)。

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Construction and empirical analysis of the evaluation index system for the water-saving level of large-sized irrigation districts

Fan Xichao1,2, Qin Jingtao1,2, Xu Lei3, Liu Siruo3,Gu Shaowei1,2, Lyu Mouchao1,4※

(1,,453002,; 2.,100081,; 3.,100054,; 4.,,453002,)

About 215 billion cubic metres of water has been consumed by large and medium-sized irrigation districts in recent years, particularly over 35% quantity of the total water consumption in China. The irrigation district has been the main field of agricultural water-saving construction. Therefore, it is necessary to accurately assess the water-saving level in modern irrigation districts. In this study, an index system was established to evaluate the water-saving level in large-scale irrigation districts. Five aspects were considered, including engineering water-saving, farmland water-saving, water use management, water resources protection, and water use benefit. Eight standards were selected, such as measurability, vulnerability, predictability, typicality, controllability, integrity, responsiveness, and stability. A screening model was constructed to identify the indexes to be shortlisted or not. Subsequently, 23 indexes from the 70 primary indexes, 86.42% of the information was expressed by 32.86% of the elementary indexes, indicating the concise and adequate index system. The final indexes were formed, including the backbone canal lining ratio, the completion rate of engineering projects, backbone canal intact rate, backbone hydraulic structures intact percentage, water utilization coefficient of canal system, high-efficient water-saving irrigation coverage percentage, field water utilization coefficient, multi-cropping index, gross irrigation water consumption per mu, real collection rate of water charges, water user association coverage rate, allocation rate of water measuring equipment on lateral gate, 2 fees implementation rate, number of management personnel per 10 000 mu, proportion of management personnel with junior college degree or above, informationization coverage rate, proportion of irrigation water in total water consumption, drainage ditch intact rate, water ecological monitoring system coverage rate, proportion of ecological water in the total water consumption, grain yield produced by 1m3 irrigation water, proportion of primary industry production in irrigation district, and water consumption per-10 000-yuan-GDP. Four large-scale irrigation districts (Qucun, Penglou, Guangli, and Dagong) are all located along the Yellow River in Henan Province. The indexe system was then investigated empirically to determine the water-saving level. The water-saving level indexes for the four objective Irrigation Districts were 0.666 (Qucun), 0.730(Penglou), 0.657 (Guangli), and 0.616 (Dagong), respectively. On the whole, the score of the water-saving level index was ranked in the descending order of Penglou, Qucun, Guangli, and Dagong. The scores of the 5 secondary indexes showed that Penglou achieved the best effect of engineering water-saving, whereas, Dagong was a negative example. This was due to the well-matched infrastructure engineering, where the backbone canal system was of systematic construction and renovation in the past 10 years. Guangli performed relatively lower than the rest because the high-efficient coverage percentage of water-saving irrigation was rather weak and the gross consumption of irrigation water per mu was pretty high, particularly for the long-term goals of farmland water-saving. There was no significant difference in the score of water use management level among the four irrigation districts, but their agriculture water rate, water user association promotion, and water measuring facilities setting, all needed to be rather improved. Water resources protection was the common weakness of the four irrigation districts, indicating the concept of project construction without considering ecological protection over the past years. Consequently, five recommendations can be addressed to further improve the water-saving level in the irrigation districts. 1) To coordinate the backbone and field construction, 2) To establish the new water-saving system under the agricultural water price reform, 3) To strengthen the dredging and transformation of drainage ditches, 4) To improve the water resources and environment monitoring network, 5) To promote the efficient saving on water irrigation, particularly for the planting area of cash crops. The findings can provide an effective way to scientifically evaluate the water-saving construction in large-scale irrigation districts, thereby promoting the process of agricultural water-saving in China.

irrigation; water resources; canals; large-sized irrigation district; water-saving level; index system; index optimization

范習(xí)超，秦京濤，徐磊，等. 大型灌區(qū)節(jié)水水平評價指標體系構(gòu)建與實證[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(20)：99-107.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.011 http://www.tcsae.org

Fan Xichao, Qin Jingtao, Xu Lei, et al. Construction and empirical analysis of the evaluation index system for the water-saving level of large-sized irrigation districts[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(20): 99-107. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.011 http://www.tcsae.org

2021-01-18

2021-03-12

河南省科技攻關(guān)項目（2019-288）；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（現(xiàn)代節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)與改造創(chuàng)新團隊）；中央級科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所）資助項目（FIRI2017-25、FIRI20210202、FIRI20210301）

范習(xí)超，博士生，助理研究員，研究方向為生態(tài)灌區(qū)建設(shè)理論與技術(shù)。Email：xcfan1990@163.com

呂謀超，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向為節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備。Email：lvmouchao@aliyun.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.011

S274.2

A

1002-6819(2021)-20-0099-09