疏勒河流域现代化灌区建设评价研究

赵文琦，孙栋元，周 敏，惠 磊，张发荣，徐宝山，崔艳强，马亚丽，盛彩红

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省疏勒河流域水资源利用中心，甘肃 玉门 735211)

现代化灌区是应用先进理念、先进科技、先进工艺、先进设备建设管理灌区，是通过现代管理制度、合理的水利布局、先进的浇灌技术、配套的水利设施、先进的用水理念，形成新型灌区系统，实现农业与水利的和谐发展[1- 2]。通过现代灌区建设能够提高水资源利用率、能够增强对环境的控制力，能够达到灌区可持续发展，提高灌区经济和社会发展的水平，实现灌区防灾减灾有力、灌排设施完备、工程运行可靠、灌溉服务高效、生态环境健康，经济社会发展和生态文明健康可持续发展[2- 7]。不同学者针对现代灌区内涵、建设状况、管理、评价指标体系以及升级改造等方面开展了相关研究，取得了一定成果。李君[8]等探讨了物联网和云平台在现代化灌区建设中的应用；金汉林、陈晓芳、张平辉、叶坦、高占义等对都江堰灌区、塔西河、陕西省宝鸡峡、石津灌区等现代化灌区和大型灌区现代化改造方面进行了探讨和论述[9- 17]。而韩振中、许欣然、刘巧元、王璞如、李卢祎等从安全保障、工程建设、信息化管理与服务，效益与效率等方面，构建了现代化灌区评价指标体系，对现代化灌区方面进行了评价[18- 24]。尽管不同学者针对现代化灌区建设评价进行了一定研究，但结合新时期灌区建设新要求和特点方面进行评价研究仍然相对欠缺，仍需要进一步探索与研究，尤其针对干旱内陆河流域现代化灌区建设方面仍然比较薄弱。本文在前述研究基础上，以干旱疏勒河流域为研究区，结合流域实际情况，采用层次分析法，构建了由水源保障体系、工程体系、信息化体系、生态文明体系和管理体系5个方面39个评价因子组成的疏勒河流域现代化灌区建设评价指标体系，并确定了指标分级标准、指标权重和综合评价方法，为疏勒河流域现代化灌区建设情况做出科学评价，为大型灌区续建配套与现代化灌区建设和发展提供科学依据和参考。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

疏勒河流域灌区位于河西走廊西端，属于河西内陆区灌区之一。流域主要灌区有昌马灌区，双塔水库灌区和花海灌区。疏勒河灌区是甘肃省最大的自流灌区，位于国家“一带一路”倡议的重要节点，是全省主要的灌溉农业区和粮食产区，也是农业基础条件良好、工业和第三产业蓬勃发展的重要经济区，更是河西走廊西端的主要生态屏障区[6，25]。

1.2 数据来源

数据主要有《甘肃省水资源公报》《甘肃水利统计年鉴》等数据以及疏勒河流域水资源利用中心收集有关数据。

2 研究方法

本研究采用层次分析法和专家打分法[24]。根据层次分析法的原理、过程和方法，构建判断矩阵，计算特征向量和特征值，完成一致性检验，并计算各因素权重和综合权重。采用专家打分法对建立各层次指标进行综合打分，完成层次分析法构造矩阵。

3 现代化灌区评价指标构建

3.1 指标体系

根据现代化灌区的特点和内涵以及参考现代化灌区相关文献[2- 7，15- 25]，结合疏勒河流域灌区实际情况，体现新时代现代化灌区特点，从水源保障体系、工程体系、信息化体系、生态文明体系、管理体系5个方面建立现代化灌区评价指标体系，详见表1。

表1 现代化灌区评价指标

(续表)

3.2 指标分级标准

通过对于现代化灌区改造和建设情况建立评价标准，划分为5个等级：Ⅰ(全面实现)、Ⅱ(中等实现)、Ⅲ(基本实现)、Ⅳ(部分实现)和Ⅴ(未实现)，见表2。同时对所有评价指标进行分级，详见表3。

表2 现代化灌区建设评价标准

表3 评价指标分级

4 计算结果与分析

4.1 评价指标权重确定

采用层次分析法对各个指标进行权重值进行确定，分析其中的比较值，并根据表(3)的评价指标与分级标准，对指标层进行比较并作出判断，并进行分析计算出相应结果，并运用层次总排序计算出C层对于A层的权重值(Wi)[20]，见表4。

表4 C层对A层的权重值Wi

4.2 综合评价指数的分析计算

根据指标层(C)各指标的实际值，在指标分级表3中查得相应的指标分级值(Ri)，同时从表4中查得各指标的权重值(Wi)，把指标值中的分级值与各个权重值相乘在求和，可求得目标层(A)的分级值YT，即：YT=∑RiWi，综合计算结果见表5。

4.3 评价结果

疏勒河流域现代化灌区建设综合评价结果见表5。由表5可知，综合评价结果为2.4006，根据分级标准判断介于部分实现和基本实现之间，通过取整判断疏勒河流域现代化灌区建设处于部分实现阶段，这与疏勒河流域实际情况基本吻合。5个方面排序呈现：信息化体系(0.9147)>水源保障体系(0.6478)>管理体系(0.4760)>工程体系(0.1958)>生态文明体系(0.1663)。说明信息化建设在疏勒河流域现代化灌区建设中至关重要，要不断加强流域立体感知体系、智能应用体系、自动控制体系、主动服务体系、支撑保障体系的信息化和智能化建设，加快灌区现代化程度。其次是水源保障体系、管理体系、工程体系，最小为生态文明体系，以上作为现代化灌区重要组成部分，它们发挥各自重要辅助作用。从指标层面而言，39个评价指标中，立体感知体系建设程度(0.1932)、信息化综合系统建设程度(0.1872)、智能应用体系建设程度(0.1530)、水资源总量(0.1428)和供水保障率(0.1208)5个指标对流域现代化灌区建设影响最大，而水文化建设水平(0.0120)、输配水工程完好率(0.0125)、农业水价综合改革程度(0.0128)、农业面源污染治理率(0.0128)和突发水污染事故应急处置能力(0.0140)5个对流域现代化灌区建设影响最小，其他指标都介于这两类之间。

表5 疏勒河流域现代化灌区建设综合评价指标权重

5 结论

流域现代化灌区建设评价体系是一个多层次、多系统、多目标、多要素、多维度的综合系统，需要综合统筹考虑新时期智慧水利和数字孪生流域建设的相关要素,从而为新时期水利现代化建设和灌区信息化建设提供可借鉴方法与思路，为现代化关键建设评价提供技术参考。随着信息化技术的不断发展，现代化灌区建设要体现信息化、网络化、智能化、智慧化、自动化、立体化等内容，覆盖范围更广、涉及内容更多，需要多学科交叉融合研究，其发展目标、建设内容、评价标准、评价指标体系。