省级灌溉水有效利用系数测算工作评估方法探讨

杨 芳，郑江丽，李兴拼

(珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广州 510611)

随着水资源短缺问题的加剧，作为用水大户的农业用水受到关注，农业节水、提高农业灌溉效率成为保护水资源利用的核心问题。2014年全国总用水量6 095亿m3。其中农业用水占63.5%，而2014年农业灌溉用水损失达47%，特别是南方地区灌溉效率低于全国平均水平。本文研究通过建立指标体系的方法，评估省级灌溉水有效利用系数测算工作，为流域机构开展省区最严格水资源管理考核工作奠定基础。

1 指标体系建立

根据《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》，全国各省从2006年以来，采用首尾测算法开展了10 a的农田灌溉水有效利用系数测算，取得了省级灌溉水有效利用系数的很多成果[1-4]。对流域及国家水行政主管部门而言，一方面需要掌握省级灌溉水有效利用系数，另一方面也需要从灌溉水有效利用系数测算过程、测算结果等方面掌握并评价省级灌溉用水效率的工作情况。

灌溉水有效利用系数[5,6]的定义是指灌入田间可被作物利用的水量与渠首引进的总水量的比值，该系数不仅可以集中反映灌区的工程质量，也能反映灌溉技术如节水灌溉技术程度等技术层面、还能反映用水管理等非工程情况。根据其内涵，全国灌溉水有效利用系数采用首尾法进行测算，测算成果的影响因素很多，包括组织管理、样点灌区代表性、测量设备、测算方法、净灌溉定额计算、节水投入等。在研究灌溉水有效利用系数的基本内涵及各个影响因素基础上，本文构建了包含目标层、准则层和指标层的多层省级灌溉水有效利用系数测算测算工作评估指标体系(见图1)，其中，目标层反映了省级灌溉水有效利用系数测算测算工作；准则层反映了灌溉水有效利用系数测算的4个约束因子，即测算组织过程、样点灌区代表性、测算方法可靠性、与影响因素相符性；在遵守科学态度基础上、从指标的代表性、独立性以及是否可以获取定性定量评价结果的原则下确定14个指标。

测算组织过程：完善的组织、良好的机制，有利于灌溉水有效利用系数测算正常有序的进行，从形式上保障了测算过程的真实性。主要评估指标包括组织机构稳定性、测算流程规范性。

样点灌区代表性：由于农田灌区较多，若全部采用实测数据，工作量巨大，因此《全国农田灌溉水有效利用系数测算分析技术指导细则》指出采用典型灌区和田块测量，加权平均求取省级灌溉水有效利用系数的方法。因此样点灌区测算准确性及代表性，直接关系省级灌溉水有效利用系数的准确性。主要评估指标：灌区规模代表性、典型渠道代表性、种植作物代表性、田块选取代表性。

测算方法可靠性：根据《灌溉水利用率测定技术导则》(SL/Z 699-2015)灌溉水有效利用系数测算的方法主要是首尾测算法，当需要对渠系水利用系数和田间水利用系数进行测定时，也可以采用系数连乘法计算得到，两种方法各有优缺点，本次主要针对首尾测算方法涉及的关键要素选取指标，主要包括渠首引水量测量手段、水量平衡分析的典型灌区比例、田间水观测、净灌溉定额测算。

与影响因素相符性：灌溉水有效利用系数的影响因素主要包括灌区规模、灌溉类型、节水灌溉、灌溉管理体制等4个方面，据此选择与这4个因素的相符性作为评价指标。

2 权重及评价标准

2.1 指标权重

层次分析法是一种较易实行的确定权重的方法，但层次分析法存在主观性强、构造矩阵一致性检验难等缺点，因此结合模糊理论，采用比较实用的基于非结构性决策模糊集分析单元系统理论的层次分析法确定权重[7,8]。

(1)建立省级灌溉水有效利用系数测算工作评估层次分析图。省级灌溉水有效利用系数测算工作评估层次分析图包括目标层、准则层、指标层，如图1所示。

图1 省级灌溉水有效利用系数测算工作评估层次分析图

(2)计算各个指标或准则层权重的基本理论。根据指标(准则)重要性二元对比原理，建立二元对比矩阵，经过排序后根据排序结果，查找10个级别的语气算子级差(见表1)，从而得到各个指标的权重赋值，最后归一化得到权重。

二元对比矩阵建立则通过比较同一层次两个指标Ck与C1的重要性，给出赋值为0或0.5或1的定性排序标度iek1。iek1=0表示C1指标比Ck指标重要，反之iek1=1表示Ck指标比C1指标重要，若两个指标同样重要则iek1=0.5。二元对比矩阵中还遵循iek1+ie1k=1的原则。对于拟定矩阵中多个指标的重要性还需满足一致性，检验方法如下：ieh1>ieh1时，iek1=0；iehk

表1 语气算子级差赋分表

(3)准则层内指标层的权重求解。分别对本文中4个准则层，拟定二元比较排序矩阵，对于排序矩阵首先进行一致性检验，通过后按条件iek1+ie1k=1将矩阵补充完整，得到最终的矩阵。准则层测算组织过程、样点灌区代表性、测算方法可靠性、与影响因素相符性的最终矩阵分别为：

(3)

(4)

对4个矩阵排序结果，按表1，给出权重赋值，再归一化后得到各个准则层不同指标的权重结果。

1r=(1rc11,1rc12)=(1,1)；归一化后：1r1=(0.5，0.5)；2r=(2rc21,2rc22,2rc23,2rc24)=(1,0.667,0.667,0.429)；归一化后：2r1=(0.36，0.24，0.24，0.16)；3r=(3rc31,3rc32,3rc33,3rc34)=(1，0.538，0.538，1)；归一化后：3r1=(0.33，0.17，0.17，0.33)；4r=(4rc41,4rc42,4rc43,4rc44)=(1，0.333，0.818，0.538)；归一化后：4r1=(0.37，0.12，0.31，0.20)。

(4)各准则层权重。准则层B的一致性判断矩阵为：

(5)

r=(rB1,rB2,rB3,rB4)=(0.667,1,1,0.429)，归一化后：r1=(0.22，0.32，0.32，0.14)。

(5)权重综合整理。通过上述步骤得到省级灌溉水有效利用系数评价准则层和指标权重如表2所示。

表2 省级灌溉水有效利用系数测算工作评价指标权重表

2.2 评价标准

通过各个指标的含义，以及对灌溉水有效利用系数测算工作评估的影响程度，按照优、良、中等、较差和差5个标准[9]给出各指标合理性分值，见表3。

3 实例应用

3.1 基本资料

本次所收集的基本资料主要有以下几个来源：2006-2014年某省农田灌溉水有效利用系数测算分析成果报告；珠江水利委员会某省灌溉水有效利用系数调查与评价；实地调研考察以及典型灌区灌溉水有效利用系数测算；某省农田水利节水投资及节水改造情况；其他相关研究报告及学术文章。由以上来源收集整理得到的某省灌溉水有效利用系数评价指标基本资料如表4所示。

3.2 评价结果分析

根据基本资料及权重结果，可计算出各准则层的级别特征值以及某省灌溉水有效利用系数测算工作评估的级别特征值，见表5。

表3 省级灌溉水有效利用系数测算工作评价标准

表4 某省灌溉水有效利用系数测算工作评价指标基本资料

表5 某省灌溉水有效利用系数测算工作评价结果

从上述结果可知：在某省灌溉水有效利用系数测算工作评估的4个准则层中，测算方法最弱，主要是因为测算时采用的设备多为水尺，仅测算水位；另外灌溉试验站仅2个试验站有监测数据，不足以提供不同分区的净灌溉定额。其次在样点灌区测算工作中，对所测灌区水量平衡分析不够，影响灌溉水有效利用系数的测算工作。

总体而言，该省灌溉水有效利用系数测算工作稳步推进，但受地形、测量设备、灌溉试验站运行情况以及测量人员素质的影响，还有待改进和完善。

4 结 语

(1)鉴于目前省级灌溉水有效利用系数测算工作方法基本成熟，但测算成果受多种因素影响，本文初步探索建立了省级灌溉水有效利用系数评估指标体系，并采用模糊层次综合分析法计算各指标权重。

(2)将建立的省级灌溉水有效利用系数评估指标体系在某省进行了应用，评价了该省灌溉水有效利用系数测算情况。

(3)通过评估结果，发现目前灌溉水有效利用系数测算中的不足，如测量手段多为水尺测量但并未给出渠道水位流量关系曲线、部分灌溉试验站无法正常运行、测量工作委托当地农民进行，专业素质和监督力量不够等等，因此建议今后灌溉水有效利用系数测算加强人力、物力的投入，并重视灌溉试验站的建设和管理。

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