裴 興

(遼陽市常安水利工程管理服務(wù)有限公司，遼寧 遼陽 111000)

1 研究方法

本文利用社會-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)相耦合的方法建立適用于遼寧省的灌區(qū)效益評估體系，為解決各項參評因子的隨機(jī)性和不確定性問題，采用模糊數(shù)學(xué)法建立定量評估模型，該模型可將定性問題實現(xiàn)定量評價，由此實現(xiàn)多要素復(fù)雜問題的綜合性準(zhǔn)確處理。

1.1 評價指標(biāo)體系

灌區(qū)節(jié)水改造是一項集合了管理、農(nóng)藝和水利措施的復(fù)雜工程，而不僅僅為單一的某項技術(shù)的應(yīng)用，所以相應(yīng)的效益評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為一個系統(tǒng)完善的體系[1-5]。本文充分考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會各系統(tǒng)間的復(fù)雜關(guān)系，通過對灌區(qū)初始數(shù)據(jù)的調(diào)查和分析選取若干個單項評價指標(biāo)，遵循科學(xué)性、適用性、針對性和簡潔性等原則構(gòu)建梯階層次評價體系如表1。將該評價體系用于某一具體灌區(qū)時，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H狀況選取合適的評價指標(biāo)，引入個性化要素構(gòu)成適用于當(dāng)?shù)氐木C合評估體系。

表1 遼寧省灌區(qū)節(jié)水改造效益評估體系

1.2 模糊綜合評價模型

設(shè)灌區(qū)綜合效益評語集為V={v1,v2,…,vm}，即每一項參評因子所對應(yīng)的評價等級有m種，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)原理構(gòu)造單要素效益評估模型如式(1)、式(2)所示：

B=A·R

(1)

(2)

式中：A、R為灌區(qū)高效節(jié)水效益各參評因子的權(quán)重及其評價矩陣；B為模糊數(shù)學(xué)法獲取的灌區(qū)綜合效益評估等級；定義高效節(jié)水效益評語集為V={v1,v2,v3,v4,v5}，效益評價標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個等級，評價值隸屬于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級的程度利用B={b1,b2,b3,b4,b5}表征，其數(shù)值大小即為隸屬度；n為參評因子個數(shù)；ai為效益評價因子i的權(quán)值；rij為參評因子i隸屬于評價等級j的程度。

根據(jù)單要素評估模型和高效節(jié)水效益雙層指標(biāo)體系，采用下式作為雙層體系效益評估模型，如式(3)所示：

(3)

式中：Rk為反映系統(tǒng)層各要素評估值的變換矩陣,k=1，2，3；Ak為高效節(jié)水效益評估體系中準(zhǔn)則層各要素的權(quán)重集；Rk1～Rkkn為不同評價等級上各參評要素的模糊評價值,kn為第k個子系統(tǒng)的評價指標(biāo)數(shù)。為更加直觀的比較分析，定義Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個等級的效益評分區(qū)間P分別為90～100、75～90、60～75、30～60、0～30，最終利用公式D=B·P確定高效節(jié)水效益水平，按照優(yōu)屬度大小判定灌區(qū)綜合效益等級。

2 實例應(yīng)用

2.1 灌區(qū)概況

遼陽灌區(qū)位于太子河中部的平原沿河地區(qū)，地處東經(jīng)122°35′～123°41′，北緯40°42′～41°26′之間，屬于典型的中型自流灌區(qū)。灌區(qū)水源以葠窩水庫為主，引水總干為護(hù)城河，灌溉總面積為18 500 hm2，共有黃泥洼鎮(zhèn)、劉二堡鎮(zhèn)、沙嶺鎮(zhèn)、望水臺街道及太子河區(qū)太子河鄉(xiāng)等七個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道和駐軍部隊農(nóng)場受益。灌區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量為分別727.2 mm，年內(nèi)分配不均，降水最大和最小時段分別為7月、1月，其中全年的71.3%降水集中于6—9月份，多年平均蒸發(fā)量為1449.3 mm，年均溫度7.8 ℃。遼陽灌區(qū)為沖擊平原，地形自東北向西南呈傾斜趨勢，西南低、東北高，地勢平坦低洼，土地肥沃。遼陽灌區(qū)骨干工程完建于1958年，原設(shè)計灌溉面積為10 000 hm2，有效灌溉面積為8000 hm2，目前實際灌溉面積為6667 hm2，有效灌溉面積衰減1267 hm2。渠系工程有斗渠、支渠、分干和總干，全長515.74 km，利用護(hù)城河建成的總干渠長13.69 km；支渠6條，總長度49.85 km；農(nóng)渠432條，總長度345.60 km；斗渠共71條，長106.60 km。灌區(qū)骨干工程有橋46座，各級閘、渠系建筑物106座，包括跌水1座，渡槽3座，渠首攔河壩1座，渠首進(jìn)水閘1座，分水閘73座，泄洪閘3座，倒虹吸3座，節(jié)制閘21座。灌區(qū)的骨干工程經(jīng)過四十多年的運(yùn)行，大部分工程及其配套設(shè)施已年久失修嚴(yán)重老化[3]。

2.2 評價要素的選取

考慮到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可獲取性，結(jié)合遼寧省灌區(qū)效益評估體系和遼陽灌區(qū)實際運(yùn)行狀況，最終選取經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率、受益區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)效益、灌區(qū)用水效率與輸配水能力、單方農(nóng)業(yè)節(jié)水投資、農(nóng)村生活質(zhì)量改善程度、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作用、符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化要求程度、符合區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展要求程度、改善水體質(zhì)量、對水資源持續(xù)利用影響及生態(tài)用水量增加率等11項評價要素，利用模糊數(shù)學(xué)法評價灌區(qū)高效節(jié)水綜合效益。

2.3 AHP法確定權(quán)重

針對各項評價要素的權(quán)重運(yùn)用專家打分法分配，將2019年遼陽灌區(qū)高效節(jié)水效益按照以上11個指標(biāo)的實際狀況分析。邀請12名熟悉工程現(xiàn)場情況的專業(yè)技術(shù)人員、高級工程師參與評價，統(tǒng)計整理各項指標(biāo)打分情況，如表2。

表2 遼陽灌區(qū)節(jié)水改造項目調(diào)查統(tǒng)計值

續(xù)表2

2.4 結(jié)果分析

將表2中的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)除以12得到第二層各指標(biāo)的評價值，結(jié)果如下：

最終利用模糊數(shù)學(xué)法可獲取灌區(qū)綜合效益評分D=B·P=74.06，按照最大隸屬原則可認(rèn)為該灌區(qū)綜合效益達(dá)到“較好”等級。從表2可知，參評的11項因子中，在最后兩級的評分中僅有符合區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展要求程度這一要素，而其它各參評要素評分均處于前3個等級，因此該灌區(qū)高效節(jié)水效益總體處于較好水平。根據(jù)遼陽灌區(qū)實際建設(shè)情況，近幾年灌區(qū)節(jié)水配套改造總投資1654.86萬元，為灌區(qū)節(jié)水改造工作的開展提供了足夠的資金支持，建設(shè)內(nèi)容有完善設(shè)施管理、渠系建筑物續(xù)建改造及干渠疏浚襯砌等，其節(jié)水綜合效益較為顯著。項目的實施顯著提升了灌區(qū)干渠以下農(nóng)、斗、支渠的綜合用水系數(shù)，灌溉水有效利用率顯著高于遼寧省平均水平；較項目實施前農(nóng)藥、化肥的施用量大大減少，這對改善灌區(qū)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件發(fā)揮著巨大作用?？傮w而言，灌區(qū)節(jié)水效率和綜合效益達(dá)到較好水平，評價結(jié)果能夠客觀、準(zhǔn)確的反映灌區(qū)的實際運(yùn)行情況，可為其它灌區(qū)節(jié)水改造及其效益評價提供一定參考。

3 結(jié) 論

本文從生態(tài)、社會與經(jīng)濟(jì)效益3個方面選取能夠反映灌區(qū)運(yùn)行狀況的典型指標(biāo)，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)法和專家評分法對遼陽灌區(qū)綜合效益進(jìn)行科學(xué)評估，有效避免了單一方法存在的片面性。構(gòu)建的綜合評估體系，基本涵蓋灌區(qū)效益的各個方面，獲取的評價結(jié)果比較客觀準(zhǔn)確，可為其它灌區(qū)適宜節(jié)水技術(shù)推廣和綜合效益評價提供參考。但評價結(jié)果仍在一定程度上受專家主觀性影響，未來還需進(jìn)一步完善評估體系和權(quán)重計算方法。