贺兰山东麓滴灌区节水综合效益评价研究

尚忠林，刘国辉，丁少林，杜 军

（1．宁夏水利厅移民办，宁夏 银川 750001；2.宁夏吴忠市水利工程勘测设计院，宁夏 吴忠 751100）

贺兰山东麓滴灌区节水综合效益评价研究

尚忠林1，刘国辉2，丁少林2，杜 军2

（1．宁夏水利厅移民办，宁夏 银川 750001；2.宁夏吴忠市水利工程勘测设计院，宁夏 吴忠 751100）

本文利用多级模糊综合评判法和层次分析法，以社会、经济和生态3个划分标准构建评级指标体系，分析贺兰山东麓玉泉营农场葡萄节水灌溉综合效益。结果表明玉泉营农场节水改造项目区综合效果较明显，所选各级指标能够客观反映其对滴灌区综合效益的影响度，对宁夏贺兰山东麓节水灌溉建设具有较好的指导意义。

滴灌；综合效益；评价；贺兰山东麓

节水农业技术的应用，节水型用水管理方式的建构和节水观念的建立是节水农业主要包含的3个方面，在节水农业广泛推广过程中，节水农业主要通过以上3个层面对区域社会、经济和生态环境产生全方位的影响[1]。节水农业综合效益评价就是通过借助一定的理论和评价方法，评价节水农业生产方式对区域可持续发展所产生的社会效益、经济效益、生态环境效益以及综合效益的影响程度，合理的节水农业综合效益评价结果能够比较客观地反映节水农业的综合效益，能够对节水农业生产方式的推广和应用进行动态检测和诊断，及时的发现节水农业生产方式推广中出现的各种问题。因此，对于具有种植优良酿酒葡萄但自然环境恶劣的宁夏贺兰山东麓来讲，滴灌项目区开展节水综合效益的评价，能够从不同因素考虑对于项目区综合效益的贡献量，有效地反应节水灌溉建设过程中和后期运行管理不同指标综合效益，为宁夏贺兰山东麓建设6.67万hm2葡萄长廊提供理论与技术支撑。

1 项目区概况

宁夏农垦局玉泉营农场位于宁夏回族自治区银川市西南，年日照时数为2 800～3 300 h，平均日照率为65%。年平均气温8.5℃，年有效积温3 135～3 273℃，不小于10℃的有效积温1 365℃。平均无霜期170 d，平均初霜期为10月5日，终霜期为次年4月18日。年降水量180~200 mm，蒸发量1 250 mm（E601型)。土壤主要为砂质壤土，土层内有小砾石浸入。

玉泉营农场东大滩项目区现有耕地50 hm2，全部种植酿酒葡萄（2008年种植），2010年实施滴灌灌溉施肥一体化技术。未实施滴灌以前，灌溉水利用系数为0.41，灌溉定额一般在9 000 m3/hm2。实施滴灌技术后灌溉水利用系数为0.95，灌溉量为4 500 m3/hm2，比沟灌减少48%，每公顷节省水费519元；平均施肥投入费用下降2 532元/hm2，可省工50%以上；葡萄（梅鹿辄，5年生）平均产量8 833.5 kg/hm2；滴灌条件下酿酒葡萄糖度比沟灌的提高3°~5°，且市场价格也提高0.4~0.8元/kg。综合节省成本投入达到667.7元/hm2，每公顷增加产出效益29 130元。

影子水价0.11元/m3；电力影子价格0.50元/（kW·h）；劳动力的影子价格为80元/工日。

2 评价方法选择

多级模糊综合评判法[6—8]是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法。该方法体现了自然界客观存在的模糊性和不确定性，符合客观规律。滴灌项目区的评价指标系统具有多层次性、模糊性、灰色性，也有一定的主观性，如果用确切的数学语言和模型来描述这种本身即有一定不确切的对象，可能不会得到满意的评价结果，因此，在对滴灌项目区进行评价中，要想绝对精确是不可能的，也是不必要的。考虑到多级模糊综合评判法以上的优势，以及滴、滴灌管项目区自身的特点，本文选用多级模糊综合评判法对滴灌区进行评价。

3 指标体系的构建

农业节水综合效益的评价是一项复杂的系统工程，涉及到社会、经济、资源和生态环境的诸多方面，其中大部分评价因素可以通过实测、调查和计算以精确化的数值进行定量描述，而部分由于其本身内涵和外延的不确定性，只能进行定性描[8]。

因此，在构建评价指标体系时，首先根据评价指标的确定性情况将指标分为定性和定量两大类，然后再分别按社会、经济和生态环境3个划分标准构建。 本文以文献［6］、［7］为依据，结合项目区实际情况，构建了包含21个具体指标的评价指标体系，具体见图1。

4 评价指标的计算方法

4.1 定性指标

定性指标的数值及量化值采用专家区间评分法[3]，即通过聘请n位专家分别对第j个评价对象的定性

式中：rij∈［0，1］。

4.2 定量指标的计算

图1 滴灌节水综合效益评价指标体系结构框架

4.2.1 定量指标

计算方法见文献［6—8］，具体参考值见表1。

4.2.2 定量指标的无量纲化

定量指标的无量纲化[7]是指将各指标的实际值进行归一，即通过建立隶属函数f(x)，求出各指标的隶属度 滋（x）[10]。 具体计算方法见文献［7，10］。

通过对农业节水滴灌项目区的调查，征求专家意见，制定出当前农业节水项目区的参照标准，见表1。4.2.3指标权重的确定

表1 评价指标体系参照标准及函数类型

由于各个指标对评价层所起的作用不尽相同，为了使评价结果更加符合实际情况，必须给各个指标赋予不同的权重值，本文采取层次分析法确定指标权重值。具体计算如下：

聘请10位多年从事农业节水或农业节水综合效益评价方面研究的专家组成专家组，各专家分别对同级指标进行两两比较，构造各层次判断矩阵 B=bij!"n×n。

4.2.4 模糊综合评判模型的建立

依据所建立的评价指标体系，可以选用4个层次的模糊评判模型对滴灌项目区综合效益进行评价。即：第一层为总目标层，滴灌项目区的综合效益；第二层为定性指标和定量指标；第三层包括社会指标、资源指标、经济指标和生态环境指标；第四层为21个具体指标，各层次各指标关系见图1。

定性指标的值及量化值可以通过专家评分法得到，定量指标的值可以通过对项目区运行情况实地调查及实测数据再运用各个指标计算公式得到，最后通过建立隶属函数f（x）得到定量指标的无量化值。各指标层的权重采用层次分析法得到。

本文将评语集V定为4个等级，即V={v1（差），v2（中），v3（良），v4（优）}，评语集和隶属度对应关系为 V={v1（差），v2（中），v3（良），v4（优）} ={[0.00，0.25]，(0.25，0.50]，(0.50，0.75]，(0.75，1.00]}。将得出的最终评判集与隶属度进行对比，便可得出最后的评判结果：

1）如果计算结果0≤V≤0.25，表明农业节水综合效果差，在某些方面没有达到预期的效果，对社会、生态、经济等方面考虑不够全面。

2）如果计算结果0.25＜V≤0.5，表明农业节水综合效果一般，通过节水改造后社会、生态、经济效果一般，效果不太明显。

3）如果计算结果0.5＜V≤0.75，表明农业节水综合效果良好，通过节水改造后社会、生态、经济效果条件有了明显改变，效果比较明显。

4）如果计算结果0.75＜V≤1.0，表明农业节水综合效果很好，通过节水改造后社会、生态、经济效果都达到了预期的目标，综合效果非常明显。

计算结果数字越大，说明综合效果越明显。

5 结果与分析

5.1 评价指标数据的采集及数据处理

5.1.1 评价指标数据的采集

节水灌溉实施前后项目区各指标值见表2。

表2 节水灌溉实施前后指标变化值

5.1.2 指标数值及无量纲化值计算

1）定性指标计算

通过设置定性指标专家评分表，聘请5位相关专家对各定性指标分别进行区间打分，区间为0~ 20，10~30，20~40，……，80~100，按式（1）可得各定性指标数值及无量纲化值：改善农产品品质，0.554；提高群众生活水平，0.425；对促进区域农业发展的作用，0.692；对促进区域经济发展的作用，0.564；改善水体质量，0.250；改善农田小气候，0.542；对水资源持续利用的影响，0.815；防止土壤侵蚀，0.492；防止土壤盐碱化，0.564。

由此可得定性指标因素集对应的相对优属度矩阵为：

2）定量指标计算

各定量指标的量化值（见表3），由此可得定量指标因素集对应的相对优属度矩阵为：

5.2 评价模型运用及评价结果

5.2.1 权重的确定

通过计算打分表格，最终确定出第2层次指标的权重 棕2=（0.458 3，0.541 7）；第 3 层次定性指标和定量指标权重分别=（0.666 67，0.333 33）；=（0.502 14，0.312 99，0.184 87）；第 4 层次定性指标中社会指标和生态环境指标的权重分别为=（0.175 91，0.365 06，0.265 53，0.193 5）=（0.121 16，0.088 9，0.439 98，0.142 215，0.207 74）；第 4 层次定量指标中社会指标、资源指标和经济指标的权重分别为=（0.010 35，0.302 62，0.225 34，0.118 998 9，0.342 7）；=（0.303 53，0.105 57，0.426 6，0.164 294）和=（0.390 48，0.289 31，0.320 21）。

表3 各定量指标量化计算

5.2.2 综合评判数学模型的建立

1）第四层指标计算：社会C1=0.545；生态环境C2=0.623；社会 C3=0.8659；资源 C4=0.137；经济C5=0.367。

2）第三层指标计算：定性B1=0.571；定量B2= 0.557。

3）第二层指标计算：综合评价指标A=0.564。

5.3 评价结果

根据评语集和隶属度的对应关系，得出该节水灌溉示范项目的最终评判结果为“良”。表明玉泉营农场节水改造项目区综合效果较明显，通过节水改造使项目区社会、生态、经济条件有了较明显的改变，达到了预期的效果。从文献［11］中看到，节水灌溉在玉泉营农场实施后，葡萄的产量、品质具有上升，且水资源、土地等生态环境进一步得到改善，也印证了此评价方法和结果。因此，这种综合评价方法，用于滴灌项目区的综合评价，可以客观、公平、公正、全面综合的进行评价，可以消除一些片面地、人为的一些因素。

6 结 论

1）多级模糊综合评判法从客观、主观多层次能够较好分析出高效节水灌溉项目区综合效益，对于贺兰山东麓百万亩葡萄长廊及其此区域内生态建设项目具有较好的指导意义。

2）以社会、经济和生态环境3个划分标准构建评价指标体系，对于建设项目的规划、设计、运行管理能够全面的反应出高效节水灌溉项目建设发挥最佳效益的关键点。

3）根据评语集和隶属度的对应关系，得出该节水灌溉示范项目的最终评判结果为“良”。表明玉泉营农场节水改造项目区综合效果较明显，通过节水改造使项目区社会、生态、经济条件有了较明显的改变，达到了预期的效果。

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2016-01-20