肇東市高效節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性評(píng)價(jià)

張立民，李美娟

(1.肇東市水務(wù)局,黑龍江 肇東 151100;2.黑龍江省水利科學(xué)研究院,黑龍江 哈爾濱 150080)

肇東市高效節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性評(píng)價(jià)

張立民1，李美娟2

(1.肇東市水務(wù)局,黑龍江 肇東 151100;2.黑龍江省水利科學(xué)研究院,黑龍江 哈爾濱 150080)

摘要：充分考慮灌溉設(shè)備使用的影響因素，建立多層次、多目標(biāo)、半結(jié)構(gòu)的節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用半結(jié)構(gòu)性模糊決策模型，對(duì)肇東市節(jié)水灌溉設(shè)備進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明肇東市適宜發(fā)展的灌溉設(shè)備為中心支軸式噴灌機(jī)，其次為涂塑軟管移動(dòng)式噴灌設(shè)備和絞盤(pán)式噴灌設(shè)備。

關(guān)鍵詞：肇東市;節(jié)水灌溉設(shè)備;適宜性

節(jié)水灌溉效益評(píng)價(jià)從最初只進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)發(fā)展到綜合考慮各方面因素的綜合評(píng)價(jià)。綜合效益評(píng)價(jià)方法主要有模糊綜合評(píng)判法、層次分析法、主成分分析法等，這些方法各有其自身的特點(diǎn)。戈翠等[1]結(jié)合馬鈴薯灌溉的特點(diǎn)，建立一個(gè)具有3個(gè)層次，13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的節(jié)水灌溉工程綜合評(píng)價(jià)體系，最后采用TOPSIS法進(jìn)行了綜合效益評(píng)價(jià)。周華[2]運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)理論，對(duì)河套節(jié)水灌溉工程從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、社會(huì)等方面建立綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)幾種不同方案進(jìn)行綜合評(píng)估對(duì)比。羅金耀等[3]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析理論，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)三個(gè)方面對(duì)節(jié)水灌溉工程典型實(shí)例計(jì)算分析。高峰等[4]提出了農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合評(píng)價(jià)方法，建立了一個(gè)由政策、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、財(cái)務(wù)、資源、環(huán)境、社會(huì)7大類(lèi)指標(biāo)組成的全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，各大類(lèi)指標(biāo)又細(xì)分為若干個(gè)子指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果直觀、合理。王蒙[5]進(jìn)行了節(jié)水灌溉設(shè)備的適宜性評(píng)價(jià)。本研究充分考慮肇東市田塊格局、水資源開(kāi)發(fā)利用條件、地形、土壤、作物、種植結(jié)構(gòu)、動(dòng)力配套能力、灌溉設(shè)備特性、農(nóng)戶使用水平、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、運(yùn)行管護(hù)經(jīng)驗(yàn)等影響因素，建立了多層次、多目標(biāo)、半結(jié)構(gòu)的節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用半結(jié)構(gòu)性模糊決策模型，對(duì)肇東市節(jié)水灌溉設(shè)備進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。

1項(xiàng)目區(qū)概況

肇東市位于黑龍江省南部，松嫩平原中部，地形總趨勢(shì)北高南低，西高東低。屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降雨量為473.2 mm，多年平均年蒸發(fā)量為950 mm。受地理位置、氣候的影響，肇東市種植業(yè)以玉米為主。農(nóng)村人均年收入10 871元。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件滯后，嚴(yán)重制約了高效農(nóng)業(yè)發(fā)展。通過(guò)國(guó)家“節(jié)水增糧行動(dòng)”項(xiàng)目，肇東市逐步實(shí)現(xiàn)一家一戶分散經(jīng)營(yíng)到合作組織規(guī)模經(jīng)營(yíng)的轉(zhuǎn)化，逐步實(shí)現(xiàn)水田大水漫灌到節(jié)水灌溉的轉(zhuǎn)化，提高了農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力。

由于不同的灌溉設(shè)備對(duì)作物有不同的匹配性，不同作物產(chǎn)生的效益也有差異，而肇東市以玉米等糧食作物為主，因此，本文主要進(jìn)行適宜玉米的節(jié)水灌溉設(shè)備評(píng)價(jià)研究。各種灌溉設(shè)備的年費(fèi)用和平均增產(chǎn)能力見(jiàn)表1。

表1　各種灌溉設(shè)備費(fèi)用和糧食增產(chǎn)能力

2適宜性評(píng)價(jià)

2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性評(píng)價(jià)的目的是評(píng)判所選擇的工程形式和各項(xiàng)措施是否適合當(dāng)?shù)刈匀弧⒔?jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境條件，是否具有良好的功能性和經(jīng)濟(jì)性。因此，肇東市節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性的指標(biāo)包括政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境4項(xiàng)子系統(tǒng)，4項(xiàng)子系統(tǒng)又包括15項(xiàng)子指標(biāo)，即n=15。其中，系統(tǒng)政治包含了符合農(nóng)業(yè)節(jié)水要求、符合區(qū)域農(nóng)業(yè)要求和政府推廣力度3個(gè)子指標(biāo)(n1—n3)；系統(tǒng)技術(shù)包含了對(duì)作物的適應(yīng)性、對(duì)地形的適應(yīng)性、對(duì)地塊規(guī)模的適應(yīng)性、對(duì)供水的要求、灌水均勻度、運(yùn)行管理難易程度、配套動(dòng)力要求等7個(gè)子指標(biāo)(n4—n10)；系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)包含了年運(yùn)行費(fèi)用1個(gè)子指標(biāo)n11；系統(tǒng)社會(huì)環(huán)境包含了糧食增產(chǎn)能力、節(jié)水程度、省工程度、耗能程度4個(gè)子指標(biāo)(n12—n15)。其中，灌水均勻度和年費(fèi)用指標(biāo)為定量指標(biāo)，其余都為定性指標(biāo)。優(yōu)選設(shè)備有中心支軸式噴灌設(shè)備(x1)、絞盤(pán)式噴灌設(shè)備(x2)、金屬管道移動(dòng)式噴灌設(shè)備(x3)、涂塑軟管管道移動(dòng)式噴灌設(shè)備(x4)和滴灌設(shè)備(x5)5個(gè)方案。

2.2多層次半結(jié)構(gòu)模糊決策的適宜性評(píng)價(jià)

半結(jié)構(gòu)性決策可變模糊方法由結(jié)構(gòu)性決策和非結(jié)構(gòu)性決策綜合而成。綜合的關(guān)鍵是在確定定量目標(biāo)與定性目標(biāo)的相對(duì)優(yōu)屬度時(shí)，具有相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)優(yōu)屬度矩陣

該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系有4個(gè)子系統(tǒng)，除系統(tǒng)技術(shù)中的灌水均勻度指標(biāo)和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)中的年運(yùn)行費(fèi)用指標(biāo)為定量指標(biāo)外，其余都為定性指標(biāo)。對(duì)于定性指標(biāo)，采用二元比較互補(bǔ)性決策思維理論、方法確定其優(yōu)屬度[3]。對(duì)于定量目標(biāo)，應(yīng)用相對(duì)優(yōu)屬度公式確定。

(1)

(2)

計(jì)算得到子系統(tǒng)目標(biāo)的相對(duì)優(yōu)屬度矩陣為：

2.2.2確定權(quán)向量

利用優(yōu)屬度矩陣，采用熵權(quán)法確定各系統(tǒng)的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。

各子系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)于重要性的相對(duì)隸屬度向量為：W1=(0.6,0.905,1.0)，W2=(0.818,0.667,0.739,0.739,1.0,0.905,0.607)，W3=1.0，W4=(1.0,0.818,0.667,0.667)。

采用二元比較互補(bǔ)性決策思維理論，得到子系統(tǒng)對(duì)于重要性的相對(duì)隸屬度為(0.905,1.0,0.538,0.905)，歸一化得到子系統(tǒng)的權(quán)向量為W=(0.270,0.299,0.161,0.270)。

2.2.3設(shè)備優(yōu)屬度確定

應(yīng)用模糊決策模型，計(jì)算公式如式(3)。

(3)

式中：μj為決策集的綜合相對(duì)優(yōu)屬度；wi為指標(biāo)i的權(quán)重；rij為樣本j指標(biāo)i的相對(duì)隸屬度。

經(jīng)計(jì)算得到，μ1=0.702，μ2=0.670，μ3=0.649，μ4=0.681，μ5=0.647。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，各種灌溉設(shè)備從優(yōu)到劣的排序?yàn)椋褐行闹лS式噴灌、涂塑軟管移動(dòng)式噴灌、絞盤(pán)式噴灌、金屬管道移動(dòng)式噴灌、滴灌。

2.2.4結(jié)果分析

(1)在5種灌溉設(shè)備中，中心支軸式噴灌設(shè)備適宜性最好。

(2)涂塑軟管移動(dòng)式噴灌比金屬管道式噴灌設(shè)備的適宜性好，主要原因是前者更易操作，設(shè)備成本低。

(3)涂塑軟管移動(dòng)式噴灌與絞盤(pán)式噴灌設(shè)備的適宜性相差不大，相比之下，前者的設(shè)備成本低，后者操作簡(jiǎn)便，屬于半自動(dòng)化操作。

(4)滴灌系統(tǒng)盡管灌水均勻度很高，但設(shè)備成本高，安裝工程量大，對(duì)土地平整度要求高，不易保管。

3結(jié)論

(1)灌溉設(shè)備適宜性評(píng)價(jià)在進(jìn)行節(jié)水灌溉工程建設(shè)決策時(shí)意義重大，可用多層次半結(jié)構(gòu)模糊決策法進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。在建設(shè)節(jié)水灌溉工程時(shí)，應(yīng)綜合考慮設(shè)備的政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境的適宜性，通過(guò)評(píng)價(jià)，優(yōu)選最佳灌溉模式，發(fā)揮節(jié)水灌溉最大效益。

(2)根據(jù)肇東市的自然、地理、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件，最適宜發(fā)展的灌溉設(shè)備為中心支軸式噴灌設(shè)備，其次為涂塑軟管移動(dòng)式噴灌設(shè)備和絞盤(pán)式噴灌設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]戈翠.沙地馬鈴薯不同灌溉方式經(jīng)濟(jì)效益分析[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.

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[3]羅金耀.節(jié)水灌溉多層次灰色關(guān)聯(lián)綜合評(píng)價(jià)模型研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2003，22(5)：38-41.

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The suitability evaluation of high efficiency water-saving irrigation equipment in Zhaodong

ZHANG Limin1,LI Meijuan2

(1.ZhaodongWaterAuthority,Zhaodong151100,China; 2.HeilongjiangProvincialHydraulicResearchInstitute,Harbin150080,China)

Abstract：Under fully considered the factors of irrigation equipment, the multi-level, multi-objective and semi-structured suitability evaluation system was established. the Suitability of water-saving irrigation equipment in Zhaodong was evaluated through the application of semi-structural fuzzy decision model. The evaluation results indicate that the most suitable irrigation equipment in Zhaodong is center pivot irrigation machine, followed by plastic hose sprinkler and portable winch sprinkler.

Key words：Zhaodong;water-saving irrigation equipment;suitability

作者簡(jiǎn)介：張立民(1975-)，男，助理工程師，主要從事農(nóng)田水利建設(shè)與管理工作

中圖分類(lèi)號(hào)：S275

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)06-0042-03