呂鵬程

（新賓滿族自治縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 撫順 113200）

農(nóng)田水利工程是實(shí)現(xiàn)水資源均衡配制、緩解局部干旱缺水矛盾以及農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的基礎(chǔ)工程，特別是灌區(qū)工程可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活和生態(tài)環(huán)境提供充足的水源[1-3]。20 世紀(jì)50、60 年代是我國農(nóng)田水利集中興建期，隨著時(shí)間的推移許多水利設(shè)施老化失修，原有渠系都存在不同程度的輸水滲漏問題，灌溉用水效率不斷下降，因此灌區(qū)節(jié)水改造逐漸引起人們的重視。科學(xué)評(píng)價(jià)灌區(qū)節(jié)水改造績效水平，對(duì)于提高灌溉水利用效率、充分發(fā)揮灌區(qū)功能等具有重要意義[4-7]。文章以新賓縣紅升灌區(qū)為例，通過調(diào)查分析節(jié)水改造工程數(shù)據(jù)信息，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)法評(píng)價(jià)了其生態(tài)、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益績效水平，旨在為充分發(fā)揮農(nóng)田水利的功能效益，優(yōu)化設(shè)計(jì)灌區(qū)節(jié)水改造方案等提供一定參考。

1 農(nóng)田水利設(shè)施情況

1.1 基本情況

新賓縣位于遼寧省東部，地處E124°15′56″～125°27′46″、N41°14′10″～41°58′50″之間，縣域面積4287.38km2，共劃分為15 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，14 個(gè)國營林場和181 個(gè)行政村。境內(nèi)河流1753 條，分屬于富爾江、太子河和蘇子河三大河流。

調(diào)查顯示，新賓縣共有蓄水工程204 座，總庫容8269 萬m3，其中中型水庫1 座、小Ⅰ型水庫17座，總庫容5825 萬m3；小Ⅱ型水庫9 座，塘壩21座，總庫容2444 萬m3；引水工程共112 座，提水工程共20 座，機(jī)電井工程共4 座。灌溉工程主要是在河道修建永久性攔河閘、顆石壩，利用水面與田間高差，以直流形式通過渠道送往田間，共修建138 座永久性攔河閘，大部分沒有形成規(guī)模，顆石壩需要一年一建、甚至有的顆石壩一年多建，攔河閘下游的灌溉渠道多為土渠，渠道滲漏嚴(yán)重，灌溉效率低下。

新賓縣有1座中型灌區(qū)——紅升灌區(qū)，現(xiàn)已完成河中型灌區(qū)節(jié)水配套改造項(xiàng)目，中型灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積3.91萬hm2，項(xiàng)目實(shí)施后有效灌溉面積0.12萬hm2，年增供水能力1082.36萬m3。灌區(qū)水利用系數(shù)得到提高，將調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，徹底改變區(qū)域內(nèi)的水源條件，確保農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。該灌區(qū)于2019—2022年累計(jì)完成水利建設(shè)投資324.41萬元，其中省補(bǔ)助資金≤80%。

1.2 效益分析

1）經(jīng)濟(jì)效益。紅升灌區(qū)骨干工程節(jié)水配套改造后，通過發(fā)展節(jié)水灌溉，將會(huì)提高土地利用率和灌溉保證率。項(xiàng)目實(shí)施后，灌溉用水效率明顯提高，新增總產(chǎn)值108 萬元。

2）生態(tài)及環(huán)境效益。紅升灌區(qū)節(jié)水配套改造項(xiàng)目的實(shí)施，可以增強(qiáng)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，合理開發(fā)利用水土資源，提高作物生長條件，控制土地鹽堿化，改變土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤含水性，改善生態(tài)環(huán)境，減少自然災(zāi)害的發(fā)生。另外，使灌區(qū)內(nèi)土地實(shí)現(xiàn)旱澇保收，有效避免出現(xiàn)深層滲漏，減少土壤養(yǎng)分流失，改善土壤結(jié)構(gòu)，為生態(tài)環(huán)境向良性、健康、循環(huán)發(fā)展創(chuàng)造了較好的條件。

3）社會(huì)效益。紅升灌區(qū)節(jié)水配套改造項(xiàng)目的實(shí)施，可以解決灌區(qū)內(nèi)的排水問題，提高河道抗沖刷能力，保護(hù)兩岸的田地，使農(nóng)作物更好地生長，提高經(jīng)濟(jì)作物質(zhì)量與產(chǎn)量、農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入及其耕種土地的積極性，更好地保證農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長及可持續(xù)發(fā)展。這既增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和作物商品的競爭力，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了保障，又有利于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。

2 灌區(qū)節(jié)水改造工程績效評(píng)價(jià)

2.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)新賓縣紅升灌區(qū)節(jié)水配套改造項(xiàng)目實(shí)施情況，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益等方面選擇10 項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建多層次結(jié)構(gòu)績效評(píng)價(jià)體系，如表1 所示。

表1 多層次結(jié)構(gòu)績效評(píng)價(jià)體系

2.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

依據(jù)準(zhǔn)則層與指標(biāo)層(Bi～Cij)、目標(biāo)層與準(zhǔn)則層(A～Bi)之間的判斷矩陣計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，主要流程如下：

1）目標(biāo)層與準(zhǔn)則層(A～Bi)。依據(jù)三標(biāo)度準(zhǔn)則，通過兩兩比較可確定B1、B2、B3相對(duì)于目標(biāo)A 的重要程度，并構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣B：

式中：ri為隸屬度，其中r1、r2、r3依次取5、1 和3，rmin、rmax取1 和6。所以，bm=4 時(shí)矩陣的一致性最優(yōu)，從而構(gòu)造判斷矩陣A：

經(jīng)計(jì)算判斷矩陣A的最大特征根λmax=3.05，一致性指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n-1）= 0.025，其中n為矩陣的階數(shù)3。平均一致性指標(biāo)值RI，見表2。依據(jù)表2 可以提取平均一致性指標(biāo)RI= 0.58，經(jīng)計(jì)算一致性比率CR=CI/RI= 0.043，符合CR＜0.10 的檢驗(yàn)要求。通過偏差最小化法可以確定經(jīng)濟(jì)效益B1、社會(huì)效益B2和生態(tài)效益B3的權(quán)重依次為0.4、0.3、0.3。

表2 平均一致性指標(biāo)值RI

2）準(zhǔn)則層與指標(biāo)層(B1～Cij)。依據(jù)三標(biāo)度準(zhǔn)則，通過兩兩比較可確定C11、C12、C13相對(duì)于準(zhǔn)則層B1的重要程度，并構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣Cij：

式中：ri為隸屬度，其中r1、r2、r3依次取3、5 和1，rmin、rmax取1 和5。所以，bm=4 時(shí)矩陣的一致性最優(yōu)，從而構(gòu)造判斷矩陣B1：

經(jīng)計(jì)算判斷矩陣B1最大特征根λmax=3.08，一致性指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n-1）= 0.040，其中n為矩陣的階數(shù)3。依據(jù)表2 可以提取平均一致性指標(biāo)RI=0.58，經(jīng)計(jì)算一致性比率CR=CI/RI= 0.069，符合CR＜0.10 的檢驗(yàn)要求。通過偏差最小化法可以確定年可節(jié)約勞動(dòng)力C11、農(nóng)業(yè)人均增收C12和年產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益C13的權(quán)重依次為0.25、0.50、0.25。

3）準(zhǔn)則層與指標(biāo)層(B2～Cij)。依據(jù)三標(biāo)度準(zhǔn)則，通過兩兩比較可確定C21、C22、C23、C24相對(duì)于準(zhǔn)則層B2的重要程度，并構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣Cij：

式中：ri為隸屬度，其中r1、r2、r3、r4依次取3、7、1 和5，rmin、rmax取1 和7。所以，bm=3 時(shí)矩陣的一致性最優(yōu)，從而構(gòu)造判斷矩陣B2：

經(jīng)計(jì)算判斷矩陣B2最大特征根λmax=4.08，一致性指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n-1）= 0.026，其中n為矩陣的階數(shù)4。依據(jù)表2 可以提取平均一致性指標(biāo)RI=0.90，經(jīng)計(jì)算一致性比率CR=CI/RI= 0.029，符合CR＜0.10 的檢驗(yàn)要求。通過偏差最小化法可以確定農(nóng)業(yè)灌溉利用系數(shù)C31、新增節(jié)水灌溉面積C32、新增節(jié)水能力C33和新增糧食生產(chǎn)能力C34的權(quán)重依次為0.45、0.16、0.12、0.27[8]。

4）準(zhǔn)則層與指標(biāo)層(B3～Cij)。依據(jù)三標(biāo)度準(zhǔn)則，通過兩兩比較可確定C41、C42、C43相對(duì)于準(zhǔn)則層B3的重要程度，并構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣Cij：

式中：ri為隸屬度，其中r1、r2、r3依次取3、1 和5，rmin、rmax取1 和5。所以，bm=4 時(shí)矩陣的一致性最優(yōu)，從而構(gòu)造判斷矩陣B3：

經(jīng)計(jì)算判斷矩陣B3最大特征根λmax=3.06，一致性指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n-1）= 0.030，其中n為矩陣的階數(shù)3。依據(jù)表2 可以提取平均一致性指標(biāo)RI=0.58，經(jīng)計(jì)算一致性比率CR=CI/RI= 0.052，符合CR＜0.10 的檢驗(yàn)要求。通過偏差最小化法可以確定促進(jìn)水資源持續(xù)利用程度C31、減少土地堿化程度C32、改善水體質(zhì)量C33的權(quán)重依次為0.30、0.30和0.40。

綜上分析，各指標(biāo)一致性比率均符合CR ＜0.10的檢驗(yàn)要求，權(quán)重計(jì)算結(jié)果科學(xué)合理，可以用于灌區(qū)節(jié)水改造績效評(píng)價(jià)研究，最終權(quán)重及總排序如表3 所示。

表3 綜合權(quán)重及層次總排序

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)工程設(shè)計(jì)方案、竣工驗(yàn)收資料以及實(shí)地調(diào)查相關(guān)數(shù)據(jù)，確定2019—2021 年紅升灌區(qū)節(jié)水改造績效評(píng)價(jià)指標(biāo)初始數(shù)據(jù)?？紤]到各指標(biāo)的量綱或數(shù)量級(jí)不同無法直接參與計(jì)算，故績效評(píng)價(jià)前必須先無標(biāo)準(zhǔn)化各指標(biāo)數(shù)據(jù)，如表4 所示。

表4 指標(biāo)初始數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)化值

采用模糊數(shù)學(xué)法將各指標(biāo)最終權(quán)重及標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行加權(quán)求和，計(jì)算確定2019 年經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益依次為0.249、0.165、0.157，2020 年經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益依次為0.237、0.179、0.169，2021年經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益依次為0.219、0.168、0.181。2019 年、2020 年和2021 年的綜合效益依次為0.571、0.585、0.568，整體達(dá)到中等及以上水平。

結(jié)果表明，2019—2021 年紅升灌區(qū)節(jié)水改造績效評(píng)價(jià)表現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢，社會(huì)和生態(tài)效益整體呈上升趨勢，且總體變化幅度不明顯。因此，可認(rèn)為紅升灌區(qū)節(jié)水改造工程的投入方式比較均衡，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益整體變化較為平穩(wěn)，資源、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)呈協(xié)調(diào)發(fā)展態(tài)勢，該結(jié)論與實(shí)際情況基本相符。

3 結(jié) 論

文章以新賓縣紅升灌區(qū)為例，結(jié)合節(jié)水配套改造項(xiàng)目實(shí)施情況，通過實(shí)地調(diào)查獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后利用模糊數(shù)學(xué)法來評(píng)價(jià)節(jié)水改造工程社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的績效水平，結(jié)果顯示該工程的投入方式比較均衡，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益整體變化較為平穩(wěn)，資源、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)呈協(xié)調(diào)發(fā)展態(tài)勢。因此，紅升灌區(qū)節(jié)水改造工程達(dá)到提高土地利用率，灌溉保證率和用水效率，改善土壤結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的目的。然而，為了維護(hù)灌區(qū)節(jié)水改造工程的長效持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，仍需進(jìn)一步加強(qiáng)后期運(yùn)行管護(hù)，不斷完善農(nóng)田水利管護(hù)制度。