農田水利現代化評價指標體系及評價方法研究

穆建新，呂振豫，許 迪，劉群昌

(1. 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038；2. 中國水利水電科學研究院，北京 100038)

1 農田水利現代化的定義和內涵

1.1 灌區(灌溉)現代化

國際上提到的最多的是灌區現代化或灌溉現代化。所謂現代化灌區，就是實行灌溉現代化的灌區。不僅僅局限于引進現代化的硬件和軟件技術，而是對于水資源管理的根本性轉變。除了工程設施的改變之外，這種轉變還包括與水權、輸配水服務、核算機制和激勵機制等有關的體制結構的改變(IWMI)[1]。因此，聯合國糧農組織(FAO)將灌溉現代化定義為：“不同于純粹的更新改造，灌溉現代化是與體制、制度改革相結合，在技術上與管理上改進與提高灌溉系統的過程；其目標是改進對勞動力資源、水資源、經濟資源和環境資源的利用，改進對農民的輸配水服務”[2]。近年來,聯合國糧農組織在亞洲開展了以面向服務管理為重點的灌溉系統現代化。以向農民提供輸配水服務為中心的灌溉現代化概念已成為糧農組織在這一地區開展活動以及選擇和開發運行評價工具和方法(如快速評估方法(RAP)和渠道運行技術規劃系統和服務方法(MASSCOTE))的指導準則。

世行認為灌區現代化不僅僅是建設一個在技術和管理上都非常先進的灌區,而應理解為在工程和體制方面進行改革,從而改善用水服務水平,減少對水質造成的破壞,以及減少政府介入灌區管理[3]。因此，現代化的范圍應該包括:①干渠和輸配水系統應該通過先進的水控制設施和現代化的運行工具運行；②田間用水應該采用節水技術；③建設技術,如采用土工膜進行渠道襯砌,使用渠道襯砌機械,使用預制件等；④用水戶通過轉讓管理職責或通過其他協商的方法參與水管理；⑤行政管理和水量核算。

美國加利福尼亞州立理工大學灌溉培訓和研究中心(ITRC)提出實現灌區現代化過程中仍然存在很多問題[4，5]：

(1)從灌區運行以及硬件設施方面來看(兩者是緊密聯系的)，人們缺乏對一些如水在灌區中是如何流動以及如何被控制等技術細節重要性的重視。因此在灌溉項目建議書中必須明確：②在灌區內希望向各級渠系提供的服務水平；③將被用來提供所希望的服務水平的操作程序；④需要合理運行的硬件設施和灌溉工程的通盤計劃。

(2)缺乏既能制定合理設計和現代化決策(特別是在信息匯總階段)又能實施這些決策的技術專家。因此，需要立即對水利人員進行務實的培訓。

(3)一些現代化灌區的運行資金低于預期。一些國家包括美國的經驗表明灌區更新改造是一個既耗時又費錢的過程。

(4)需要對灌區有一個新的設想：①設想現代化工程必須以提供良好的輸配水服務為根本，從現在開始需要提供30年這種服務；②如果，而且只有如果，工程是在能夠提供合理的輸配水服務的起點上建立起來時，才能根本減少政府直接參與灌區的運行和管理活動。這就需要在工程中將運行管理和硬件改造相結合，給予不同的側重點，同時合理的對工程咨詢人員、工程師以及管理人員進行卓有成效的培訓；③如果一些形式的用水戶協會被賦予合理的權利，那么它們將具備明顯的優勢。

國際灌溉排水委員會(ICID)認為，對于已經建成并以服務為主要目標的灌排工程而言，管理對于一個服務機構來說具有戰略意義。快速評估可使培訓人員對系統的環境、資源和限制因素進行評估，評價現有的服務、管理和基礎設施水平，參照特定的運行目標確定一個理想的服務水平，并設計出與管理和基礎設施改善有關的現代化戰略和優先行動方案[6]，詳見圖1。

圖1 以服務為主要目標的已建灌排工程的管理方法(源自Malano 和 Van Hofwegen[7])Fig.1 Service-oriented management of existing irrigation and drainage schemes (sourced from Malano and Van Hofwegen)

綜合聯合國糧農組織、世行和國際灌溉排水委員會的觀點，灌溉現代化應該具備如下幾個基本特點：①灌溉系統必須符合農民的需要-灌溉工程是服務于農民的，為了提高農業生產水平，重要的一條是改進或完善對農民的配水服務，配水應具有可靠性、公平性與靈活性；②水量損失小，能防止水污染，環境、生態系統良好；③不僅是工程方面的變化，而且也是管理方面的變化，既包括硬件(工程、設施等)方面的改變，也包括軟件(理念、管理等)方面的改變；④并非意味著只需要復雜的設備和軟件，而是需要為了達到其目標所需的恰當和適用的知識與設施，并真正應用這些知識與設施。

1.2 農田水利現代化

目前國內還沒有農田水利現代化的概念，提到的較多的是水利現代化和農村水利現代化。水利部在2000年提出了“實現從傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變”的新的治水思路，并開始研究和探索水利現代化的問題。2006年11月16日原水利部翟浩輝副部長在中國水利現代化高級論壇上作了題為“以科學發展觀為指導，著力推進現代水利建設”的講話[8]，指出“水利發展始終與經濟社會發展緊密相連。水利現代化既是經濟社會發展到一定歷史階段的產物，又是經濟社會進一步發展的必然選擇”。同時給出了現代水利的發展目標，即用現代發展理念指導水利，用現代的科技成果裝備水利，用現代的先進技術改造傳統水利，用現代的先進的經營理念和手段管理水利，提高水利信息化水平，從而建立現代化的防洪安全體系、現代化的水資源供給體系、現代化的水工程管理體系、適應現代人生活需求的水環境體系、能夠促進水利可持續發展的人才保障體系和不斷創新的科技體系以及政策支持體系。江蘇省無錫市水利局盧伯生對水利現代化的定義是，“從人與自然和諧發展的思想出發,遵循可持續發展的原則,充分發現水的各種特性,科學地改變水的時間、空間分布，同時對各行業、各部分，人類與自然之間的合理分配實行科學管理，對人類的水事活動進行規范。現代水利追求的目標就是實現水資源綜合效益的最大化，是大多數人們更長遠地享受自然水資源的賜福而防弊其造成的災害。”[9]

水利是國民經濟社會發展的基礎設施，是支撐和保障國家推進現代化進程的命脈。因此,農村水利現代化是水利現代化的組成部分，水利現代化又是國家推進現代化進程的重要組成部分[10]。水利部農村水利司原司長馮廣志教授[11]明確給出了農村水利現代化的內涵和特征，主要包括：

(1)功能及服務領域擴大。從單一為農業生產服務轉到為農業生產、農民生活、農村生態環境保護與建設服務，

(2)以可持續發展作為努力方向和基本要求。現代農村水利的發展以資源和環境承載力為前提，注重資源節約、水的循環利用，節水、節地、節能、低投入、高產出、高效益。對資源的利用既要講效率，更要注重公平，使不同地區、不同代際的人之間都能公平地享有和利用資源，同時盡量減少或不對生態環境造成負面影響，保護生物多樣性，做到與自然和諧相處。

(3)“以人為本”、“服務第一”。農村水利的一切活動都是為了廣大農民，都要依靠農民。無論是灌溉排水，還是農村供水，農村污水處理與回用，從規劃、設計到施工，運行管理都要把農民的需要，農民的感受，農民的增收、農民的健康和人身安全等放到首要位置，切實讓農民得到實實在在的好處。

(4)法規與制度作保障。現代農村水利的另一個主要特征是事權、水權、產權清晰，項目決策、工程建設與運行管理等都有法可依，依法辦事，有與法規配套的制度去落實。

(5)具有運用科技成果和科技創新的能力。這種能力可以使農村水利的物質裝備、技術水平、從業人員的素質與能力能夠經常更新，適應農業、農村經濟社會發展的需要，跟上當代科技日新月異的發展步伐，保證農村水利服務于效能的發揮。總之，傳統的農村水利是農業經濟、農業文明的產物，現代農村水利則適應工業經濟、城市文明時代的需要，是經濟社會迅速發展的必然趨勢。中國灌溉排水發展中心總工韓振中教授將農村水利現代化的內涵概括為：以科學發展觀為指導，以為農村生活、農業生產、農村生態“三生”服務為目的，用人與自然和諧的現代理念指導農村水利建設，用先進技術、先進工藝、先進設備打造農村水利設施，用現代科技引領農村水利發展，用現代管理制度、可持續的管理機制健全農村水利管理，建成與社會經濟發展相適應的防災抗災能力、農村飲水安全、灌排設施完備、管理運行健康、灌溉用水高效、農村環境良好的農村水利工程與管理體系，大幅度提高農業綜合生產能力與生產效率，為大陸農業現代化提供基礎支撐，滿足水利現代化乃至國家現代化進程中對農村水利發展的需求[12]。

農田水利現代化是水利現代化的重要組成部分，是農村水利現代化的基礎，要實現中國特色的農村水利現代化和水利現代化，首要的是實現中國特色農田水利現代化。農田水利建設、管理、發揮效益主要在灌區，實現中國特色農田水利現代化，主要在于實現中國特色的灌區現代化[13]。因此，農田水利現代化的定義可概括為：以向農民提供可靠、靈活的輸配水服務作為灌排工程(農田水利工程)的主要目標，通過改造現有的基礎設施，改進現有的服務和管理水平，改革現有的制度和體制，達到溝渠規劃合理、渠道襯砌完備、配套設施完善、土地平整度良好、田間道路通暢、農田林網健全、田間高效節水，渠系自動控制、生態環境友好、農戶積極參與(用水戶參與水管理)、水量按方核算、農業綜合生產能力高。最終建成農業高效節水體系、水生態保護體系(保護濕地和生物多樣性)、信息化水利管理體系、現代水利發展服務體系，實現農業高產穩產。

2 農田水利現代化評價指標體系

2.1 評價指標體系建立的基本原則

根據農田水利現代化的定義，建立評價指標體系應遵循以下原則：

(1)綜合性(系統性)原則。現代化應當是一個動態的、綱領性的、綜合性的、反映現代化水平的、指導性文件。因此，現代化的評價指標也是綜合性的。除包括工程硬件等有形的指標外，還應包括不易量化的軟件內容。同時，農田水利現代化的實施不需分地區制定不同的指標，各地可根據當地的實際情況在綜合評價指標中通過二級指標來體現。

(2)可操作性原則。建立評價指標體系的目的，是為了實際應用，提高建設管理水平，指導工程規劃、建設與管理，形成的指標體系應切實可行，易于進行綜合評價與比較，具有極強的可操作性。

(3)簡捷性原則。現代化指標不宜過多、過復雜。

(4)數據易獲取原則。評價指標易獲取。

(5)與經濟社會發展水平相匹配原則。由于現代農田水利是經濟社會發展到一定階段的歷史必然要求，是傳統農田水利發展的更高階段，因此，推進農田水利現代化必須與當地經濟社會發展水平相匹配。

2.2 評價區域劃分

我國大陸地域遼闊，為因地制宜地確定不同評價指標在各地的重要程度(權重),本文參照《全國節水灌溉區劃》[14]中有關區域的劃分，以不打破各省(市、區)行政區劃界限為原則，考慮各行政區的自然地理特征、灌溉發展條件以及社會經濟發展狀況等方面的因素，將全國劃分為九個區域，見圖2。各分區包含省份及分區特點見表1。

圖2 農田水利現代化評價分區圖Fig.2 Division of assessment regions for Irrigation and drainage modernization

為簡化評價區域，減少評價權重的個數，將以上9個分區根據其自然地理特征及降水條件進行部分合并，將海河區和黃河中下游區、黃河上中游區和內陸河區、淮河區和長江中下游區分別進行合并，從而共劃分為東北區、海河和黃河中下游區、黃河上中游和內陸河區、淮河和長江中下游區、東南沿海地區、西南區等6大評價區域。

表1 我國農田水利現代化評價區域劃分Tab.1 Division of assessment regions for Irrigation and drainage modernization

2.3 評價方法

農田水利現代化是一個復雜的系統，可以將其分解為一個遞階層次結構，即假定系統經確定元素可以劃分為彼此不相接的若干層次，系統中任何一個層次中的元素只對另一個特定層次中的元素發生影響，同時也只受另外一個層次的元素影響，遞階層次結構中每一個層次內的元素之間都是相互獨立的。

本文采用系統綜合評價方法。把評價總指標逐漸分解為各級子指標，得到評價的遞階層次結構。各級子指標稱為評判指標，用來測度項目不同層次、各方面質量的標準。指標權重可理解為不同指標在構成總體質量中的重要性程度。設評價總目標分解為m個準則層目標，每一個準則層目標又被分解為多個指標層目標，指標層共被分解為n個評判指標：

V1,V2,…,Vn

(1)

通過和一定項目比較，對項目的各方面質量作出評判。對于每一個評判指標 ，作出映射：

Vij→fij(f=1,2,3,;j-1,2,…,n)

(2)

求出各評判指標的評判值。

由于認識上的局限性以及信息的缺乏，對于權重很難給出精確數值，一般只能給出它的大致范圍，即指標權重落入區間[a,b]。但在區間[a,b]中每個數成為權重取值的大小視為同一。因此，權重在一般情況下可視為區間灰數?(α)，并滿足區間灰數的一般性質。

設fij為項目A對于指標Vij的單指標評判，權重已通過信息補充蛻化為一個確定的實數，則關于項目A 的綜合評判為：

(3)

通常借助一些有效的辦法來確定指標層、準則層的權重，從而建立起基于白化權重的應用模型。保留目標與權重分解的遞階層次結構，準則層、指標層權重經白化后取為滿足下列條件的函數值：

(4)

項目A關于評判指標Vij的單指標評判為fij(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,nii)，則其綜合評價可由下式計算：

(5)

上述模型僅給出權重完全白化的情況，所以只有在信息充足、權重容易確定時才可使用。

2.4 灌區農田水利現代化評價指標體系和指標權重

灌區農田水利現代化評價指標體系的構建按工程設施、管理措施、生態環境和經濟效益四大類劃分出一級指標12個，二級指標24個，詳見圖3。各指標權重詳見表2。

2.5 農田水利現代化評判標準

現代化是一個動態的發展進程，因此，在制定評價指標時應分成不同的發展階段。借鑒國內外學者對現代化進程的劃分，同時結合當前國內農田水利建設發展的實際情況，將農田水利現代化評價劃分為3個發展階段，包括初步實現現代化、基本實現現代化和全面實現現代化(持續現代化)，并據此分別制定評價指標值，即達到上述發展階段所應具備的指標值。評判標準：①初步實現現代化：F=0.60～0.75；②基本實現現代化：F=0.76～0.89；③全面實現現代化：F=0.90～1.00。

3 農田水利現代化評價指標體系的測試與驗證

3.1 農田水利現代化評價指標體系在6大評價區域的測試與驗證

2003-2012年全國分區域評價結果見表3。在整個評價區域中，海河和黃河中下游地區評價指標值最高，在0.62～0.63之間波動，已經實現農田水利現代化。淮河和長江中下游地區的評價指標值次之，維持在0.55～0.56，基本實現農田水利現代化。而其他區域的評價指標值則都處于0.50以下，均未實現農田水利現代化，其中尤以西南區的評價指標值最低，基本在0.41～0.44，其中2009年的評價指標值僅為0.33。

3.2 農田水利現代化評價指標體系在典型灌區的測試與驗證

根據分區情況，在每個分區選擇有代表性的灌區或縣一級行政區進行實地測試與驗證，通過對內蒙古東部通遼市莫力廟灌區、河北冶河灌區、內蒙古西部河套灌區、浙江余姚和四川都江堰灌區等地的現場測評和座談，得出各灌區的評價指標值和綜合評價結果，詳見表4。

圖3 灌區農田水利現代化評價指標體系框圖Fig.3 Hierarchy of assessment indicator system for irrigation and drainage modernization at irrigation district level

一級指標二級指標三級指標指標值計算指標權重東北區海河區、黃河中下游區黃河上中游區、內陸河區淮河區、長江中下游區東南沿海地區西南區工程設施指標水源工程灌溉設計保證率設計灌溉用水量能得到充分滿足的幾率，一般以正常供水或供水不破壞的年數占總年數的百分數表示0．10．10．10．060．040．08灌溉設施骨干渠(管)道完好率[骨干渠(管)道(干、支渠道)完好長度/設計總長度]×100%0．050．030．050．020．020．05骨干渠(管)道建筑物完好率[骨干渠道(干、支渠道)建筑物完好數量/設計配套總數量]×100%0．050．020．050．020．020．05田間渠(管)道完好率[田間渠(管)道(斗、農渠道)完好長度/設計總長度]×100%0．030．010．030．010．050．02田間渠道建筑物完好率[田間渠道(斗、農渠道)建筑物完好數量/設計配套總數量]×100%0．020．010．020．010．020．03管道化水平[管道控制灌溉面積/有效灌溉面積]×100%0．030．050．050．020．050．05灌溉設施小計0．180．120．200．080．160．20排水設施骨干排水溝(管)道完好率[骨干排水溝(干、支溝)完好長度/設計總長度]×100%0．030．020．050．030．050．07骨干排水溝(管)道建筑物完好率[骨干排水溝(干、支渠道)建筑物完好數量/設計配套總數量]×100%0．030．020．030．030．050．07田間排水溝完好率[田間排水溝(斗、農溝)完好長度/設計總長度]×100%0．030．010．010．020．030．08田間排水溝建筑物完好率[田間排水溝(斗、農溝)建筑物完好數量/設計配套總數量]×100%0．030．010．010．020．020．08排水設施小計0．120．060．100．100．150．30

續表2 灌區農田水利現代化評價指標分區權重值

表3 2003-2012年全國各區域農田水利現代化評價結果Tab.3 Evaluated values of six assessment regions from year 2003 to year 2012

表4 典型灌區農田水利現代化評價指標值Tab.4 Evaluated values for irrigation and drainage modernization in typical irrigation districts

注：內蒙古莫力廟灌區平原地下水超采率為負數，說明其地下水超采率已經超過100%。

河北冶河灌區和浙江余姚的綜合評價結果均超過了0.80，已經達到農田水利現代化的水平，其中浙江余姚的綜合評價結果最高，達0.83。內蒙古莫力廟灌區和內蒙古河套灌區的綜合評價結果均為0.69，四川都江堰灌區的綜合評價結果最低，為0.58。

都江堰灌區作為全國三大特大型灌區之一，有效灌溉面積66.87 萬hm2。分析表4可知，四川都江堰灌區的工程設施評價指標在5個灌區中最高，達0.40，遠遠高于其他灌區，但田間灌溉管理措施、生態環境和經濟效益指標均為最低。說明四川都江堰灌區在硬件設施上已經發展完善，但今后在灌溉管理以及生態環境和經濟效益方面有待加強。

河套灌區引黃控制面積116.2萬hm2，引黃有效灌溉面積57.4萬hm2。從表4的評價結果來看，在如此大的灌區，其綜合評價結果達到0.69實屬不易。灌區工程設施、管理措施和生態環境評價指標都比較高，只是在經濟效益評價指標中，整個灌區節水灌溉面積僅占農田有效灌溉面積的20%左右；農業灌溉水有效利用系數僅為33%左右，遠低于國家平均水平(50%)；用水量8 250 m3/hm2，遠高于國家6 750 m3/hm2的水平。農業用水效率低下既是河套灌區用水弊端，也是可進一步深挖的節水潛力所在。強化節水意識、采取農藝節水、推廣區域種植、實施工程節水、開展技術節水、改革灌溉管理制度、推行精細化管理、積極發展設施農業、通過經濟杠桿調節節水以及大搞農田水利基本建設十項措施成為河套灌區實現農田水利現代化的切實途徑。

莫力廟灌區設計灌溉面積3.74萬hm2，其管理措施和生態環境兩大指標都比較低。在管理措施中，灌區采用信息化手段管理的灌溉面積幾乎為零，而在生態環境評價指標中，存在嚴重地下水超采問題，地下水超采率達105%，導致地下水開采評價指標為負數。因此，在莫力廟灌區，采用信息化、自動化等手段提高灌區的管理服務水平，并嚴格控制地下水超采是灌區當前的主要任務。

需要指出的是灌區規模不同，相應的渠系復雜程度和管理水平也會有一定的差異，由此導致灌溉用水有效利用系數的差異。一般來說，灌區規模越大，灌溉用水有效利用系數就越低，反之亦然。

綜上，通過對典型灌區評價結果的對比，可以幫助找出每個灌區存在的主要問題，從而針對這些問題進行規劃部署，提升灌區的整體現代化水平。

4 農田水利現代化展望

《中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定》(2011年中央1號文件)指出：“水利是現代化農業建設不可或缺的首要條件”、“要把農田水利作為農村基礎設施建設的首要任務”、“努力走出一條中國特色的水利現代化道路”。2012年，黨的十八大報告中明確指出，“加快發展現代農業，增強農業綜合生產能力，確保國家糧食安全和重要農產品有效供給。”《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》確立了水資源開發利用控制紅線，到2030年全國用水總量控制在7 000億m3以內，確立了用水效率控制紅線，到2030年用水效率達到或接近世界先進水平，農田灌溉水有效利用系數提高到0.6以上；《“十二五”水利發展規劃》要求，爭取5年內新增高效節水灌溉面積333.33萬hm2(5 000萬畝)，全國農田灌溉水有效利用系數達到0.53以上。這些重大決定和發展規劃明確了我國農田灌排工程建設工作的基本思路、工作目標等內容，在很大程度上激勵了我國農田水利現代化的發展。

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