农业灌溉节水潜力评价

姜新慧，徐其士

(1.河南省地质矿产勘查开发局第十一地质队，河南商丘 476000;2.河南省电力勘测设计院，河南郑州 450006)

农业灌溉节水潜力评价

姜新慧1，徐其士2

(1.河南省地质矿产勘查开发局第十一地质队，河南商丘 476000;2.河南省电力勘测设计院，河南郑州 450006)

区域水资源总量的有限性决定了农业灌溉用水量的有限性.在分析农业灌溉节水潜力内涵的基础上，建立了节水潜力评判指标和模糊综合评判模型，并将其应用于济源、安阳、新乡、鹤壁、焦作、濮阳6个地区的节水潜力评价中.结果表明，豫北地区的农业灌溉用水基本上处于节水灌溉过渡阶段，仍有一定的节水潜力.

农业灌溉;节水潜力;指标体系;评价模型

灌溉节水潜力包括增加的有效可利用水量和提高水资源利用效率所节约的水量.节水灌溉过程可分为连续而递进的3个阶段［1］，即初始阶段、过渡阶段和饱和阶段.初始阶段节水灌溉规模小，灌溉水利用率低，发展缓慢，农业经济属于耗水型，谈不上水资源综合管理，但节水潜力巨大.过渡阶段节水灌溉已经具有一定的规模，农业经济由耗水型逐渐向节水型过渡，且开始重视水资源配置及综合管理，不过节水灌溉仍有很大的潜力.饱和阶段进一步节水的潜力很小，水资源利用率高，农业经济类型以节水型为主，且水资源综合管理已达到相当的水平.

笔者把这3个阶段看作V1，V2，V33个等级，将其作为评判等级.通过对反映灌溉用水情况的相关指标进行分析，建立农业灌溉节水潜力评价指标体系，通过模糊综合评判的数学方法，对区域农业灌溉节水潜力进行评价，为农业灌溉用水的规划、管理提供理论依据.

1 灌溉节水潜力评价模型

设给定 2 个有限论域:U={U1，U2，…，Um}，V={V1，V2，…，Vn}，其中U表示参评要素所组成的集合，V表示评语集合，则模糊综合评判如下:B=A×R.其中A为U上的模糊子集，可表示为A=(a1，a2，…，am)，0 ≤ ai≤ 1，其中 ai代表要素 Ui在所有参评因素中的重要性大小;B=(b1，b2，…，bm)，0≤bj≤1，bj为等级Vj对综合评定所得模糊子集B的隶属度，它们表示综合评判的结果［2］.

评判矩阵为

2 评价方法

2.1 评价指标选取

综合评判指标的选取要求指标彼此相互独立而又有代表性，能够从不同角度、不同方面客观反映农业灌溉用水及节水状况.通过对区域灌溉用水系统及各影响因素的综合分析，在充分考虑不同地区水资源状况以及灌溉面积、方式不同的基础上，借鉴文献［3－6］，选取了以下8项评价指标:灌溉率U1，农田灌溉水利用率U2，节灌率U3，节水灌溉面积增长率U4，年灌溉需水增长率U5，灌溉用水比例U6，农田灌溉定额U7，单方水粮食产量U8.各评价指标的分级值见表1.

表1 综合评价指标的分级值

为了更好地反映各等级节水灌溉潜力情况，对3个等级进行0 ～1区间的评分，取α1=0.95，α2=0.50，α3=0.05.农业灌溉节水潜力越大，数值越大.综合评价时，应用αj值和B矩阵中各等级的隶属度bj值，计算灌溉节水潜力分级的综合评分值

式中α值即为基于综合评判结果矩阵B的节水潜力综合评分值，其值越大，表明该地区农业灌溉节水的潜力越大.

2.2 指标权重的确定

确定指标权重的方法有很多，在此，采用客观赋权法.为了减小样本离散性造成的误差，对各评价对象数据差异较大的指标赋予较小的权重.设aij为等级j第i项评价因素的指标值.第i项指标值的方差为

2.3 评价矩阵R的计算

根据上述分析可知，评价要素集U={U1，U2，…，U8} 对应着评语集 V={V1，V2，V3}，评价矩阵R中rij为要素Ui对应评价等级Vj的隶属函数，可根据各评价要素的实际值，参照各要素的分级指标值来分析推求.为了消除各评价等级之间数值相差不大而等级相差一级的不合理现象，使隶属函数能够在各等级之间平滑过渡，对其进行模糊化处理.对于中间区间即V2等级，令落在区间中点的隶属度为1，两侧边缘点的隶属度为0.5，中间点向两侧按线性递减处理.对于V1和V3两侧区间，令距临界值越远，属两侧区间的隶属度越大，在临界值上属于两侧等级的隶属度各为0.5.按上述设想，构造了以下各评价等级相对隶属函数的计算公式

式中:K1为V1和V2等级的临界值;K2为V2等级区间中点值，K2=(K1+K3)/ 2;K3为V2和V3的临界值.因素 U1，U2，U3，U4，U8的定义域对应于括号外面的域值，U5，U6，U7对应括号里面的域值.

2.4 豫北各地区农业灌溉节水潜力评价

综合豫北地区2007年的水利统计年鉴，将与灌溉潜力评价有关的资料进行统计整理，可得各分区各评价因素的指标数值，见表2.

表2 分区指标值

同理可得其他地区的最终评判矩阵及综合评分值，见表3.

表3 综合评价结果

将各地区的综合评分值求平均可得豫北地区平均综合评分值为0.483.由此可知，豫北地区农业节水灌溉已经达到相当的规模，基本上处于过渡阶段，但仍然存在一定的节水潜力.各地区应采取有效措施大力开展节约用水活动，各灌区应有计划地进行渠系防渗及其他供水配套设施建设，使有限的水资源发挥最大效益，以支撑经济社会的可持续发展.

从综合评分来看，濮阳市的节水潜力最大，其次是济源市;焦作市、鹤壁市的潜力基本最小，安阳市次之.当然，这仅在一定程度上揭示了农业灌溉节水潜力的大小，同时节水潜力还与综合管理水平、灌溉工程节水技术［7］等不易量化的指标有关.

3 结 语

通过实例分析可知，选取不同的指标、指标权重及各个指标分级值，得到的评价结果都将不同，这一点既反映了模糊综合评价法的灵活性与综合性，也反映了这种方法的不确定性.另外，该理论研究仍处于探索阶段，该法对农业水资源配置和评价有一定的借鉴意义，但仍需进一步系统地研究，包括其研究目的、范围、评价指标的选取、评价标准的制定，建立农业灌溉节水潜力评级的概念体系、完善其内涵和特征等.

［1］高彦春，刘昌明.区域水资源开发利用的阈限分析［J］.水利学报，1997(8):74－79.

［2］陈守煜.工程模糊集理论与应用［M］.北京:国防工业出版社，1998.

［3］耿雷华，卞锦宇，徐澎波，等.水资源合理配置评价指标体系研究［M］.北京:中国环境科学出版社，2008.

［4］王贵玲，刘志明，刘花台，等.华北平原地下水潜力调查及评价方法研究［M］.北京:地质出版社，2003.

［5］陈守煜.区域水资源可持续利用评价理论模型与方法［J］.中国工程科学，2001，3(2):33 －38.

［6］陈德华，陈浩，张薇.我国北方主要平原地下水潜力评价［J］.地下水，2009，31(2):1 －4.

［7］王华亮.河北省农业灌溉工程节水技术效益分析与计算［J］.南水北调与水利科技，2010，8(1):99 －103.

Evaluation on Water-saving Potentiality of Agricultural Irrigation

JIANG Xin-hui1，XU Qi-shi2
(1.No.11 Geological Brigade，Geo-exploration and Mineral Development Burean of Henan Province，Shangqiu 476000，China;2.Henan Electric Power Survey＆ Design Institute，Zhengzhou 450006，China)

The finite quantity of regional total water resources determines the limitation of the agricultural irrigation water.Based on the analysis of the connotation of water-saving potentiality of agricultural irrigation，some water-saving potentiality evaluation indicators are put forward and a fuzzy comprehensive evaluation model is built.Furthermore，the model is applied in 6 regions of Jiyuan，Anyang，Xinxiang，Hebi，Jiaozuo，Puyang.The results show the agricultural irrigation water in North Henan region is basically in a water-saving irrigation transition phase，and still have some water-saving potentiality.

agriculture irrigation;water-saving potentiality;evaluation indication system;evaluation model

1002－5634(2012)03－0027－03

2012－01－09

姜新慧(1985—)，女，河南新密人，助理工程师，硕士，主要从事水文地质和工程地质方面的研究.

(责任编辑:乔翠平)