疏勒河流域現代化灌區建設評價研究

趙文琦，孫棟元，周 敏，惠 磊，張發榮，徐寶山，崔艷強，馬亞麗，盛彩紅

(1.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省疏勒河流域水資源利用中心，甘肅 玉門 735211)

現代化灌區是應用先進理念、先進科技、先進工藝、先進設備建設管理灌區，是通過現代管理制度、合理的水利布局、先進的澆灌技術、配套的水利設施、先進的用水理念，形成新型灌區系統，實現農業與水利的和諧發展[1- 2]。通過現代灌區建設能夠提高水資源利用率、能夠增強對環境的控制力，能夠達到灌區可持續發展，提高灌區經濟和社會發展的水平，實現灌區防災減災有力、灌排設施完備、工程運行可靠、灌溉服務高效、生態環境健康，經濟社會發展和生態文明健康可持續發展[2- 7]。不同學者針對現代灌區內涵、建設狀況、管理、評價指標體系以及升級改造等方面開展了相關研究，取得了一定成果。李君[8]等探討了物聯網和云平臺在現代化灌區建設中的應用；金漢林、陳曉芳、張平輝、葉坦、高占義等對都江堰灌區、塔西河、陜西省寶雞峽、石津灌區等現代化灌區和大型灌區現代化改造方面進行了探討和論述[9- 17]。而韓振中、許欣然、劉巧元、王璞如、李盧祎等從安全保障、工程建設、信息化管理與服務，效益與效率等方面，構建了現代化灌區評價指標體系，對現代化灌區方面進行了評價[18- 24]。盡管不同學者針對現代化灌區建設評價進行了一定研究，但結合新時期灌區建設新要求和特點方面進行評價研究仍然相對欠缺，仍需要進一步探索與研究，尤其針對干旱內陸河流域現代化灌區建設方面仍然比較薄弱。本文在前述研究基礎上，以干旱疏勒河流域為研究區，結合流域實際情況，采用層次分析法，構建了由水源保障體系、工程體系、信息化體系、生態文明體系和管理體系5個方面39個評價因子組成的疏勒河流域現代化灌區建設評價指標體系，并確定了指標分級標準、指標權重和綜合評價方法，為疏勒河流域現代化灌區建設情況做出科學評價，為大型灌區續建配套與現代化灌區建設和發展提供科學依據和參考。

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

疏勒河流域灌區位于河西走廊西端，屬于河西內陸區灌區之一。流域主要灌區有昌馬灌區，雙塔水庫灌區和花海灌區。疏勒河灌區是甘肅省最大的自流灌區，位于國家“一帶一路”倡議的重要節點，是全省主要的灌溉農業區和糧食產區，也是農業基礎條件良好、工業和第三產業蓬勃發展的重要經濟區，更是河西走廊西端的主要生態屏障區[6，25]。

1.2 數據來源

數據主要有《甘肅省水資源公報》《甘肅水利統計年鑒》等數據以及疏勒河流域水資源利用中心收集有關數據。

2 研究方法

本研究采用層次分析法和專家打分法[24]。根據層次分析法的原理、過程和方法，構建判斷矩陣，計算特征向量和特征值，完成一致性檢驗，并計算各因素權重和綜合權重。采用專家打分法對建立各層次指標進行綜合打分，完成層次分析法構造矩陣。

3 現代化灌區評價指標構建

3.1 指標體系

根據現代化灌區的特點和內涵以及參考現代化灌區相關文獻[2- 7，15- 25]，結合疏勒河流域灌區實際情況，體現新時代現代化灌區特點，從水源保障體系、工程體系、信息化體系、生態文明體系、管理體系5個方面建立現代化灌區評價指標體系，詳見表1。

表1 現代化灌區評價指標

(續表)

3.2 指標分級標準

通過對于現代化灌區改造和建設情況建立評價標準，劃分為5個等級：Ⅰ(全面實現)、Ⅱ(中等實現)、Ⅲ(基本實現)、Ⅳ(部分實現)和Ⅴ(未實現)，見表2。同時對所有評價指標進行分級，詳見表3。

表2 現代化灌區建設評價標準

表3 評價指標分級

4 計算結果與分析

4.1 評價指標權重確定

采用層次分析法對各個指標進行權重值進行確定，分析其中的比較值，并根據表(3)的評價指標與分級標準，對指標層進行比較并作出判斷，并進行分析計算出相應結果，并運用層次總排序計算出C層對于A層的權重值(Wi)[20]，見表4。

表4 C層對A層的權重值Wi

4.2 綜合評價指數的分析計算

根據指標層(C)各指標的實際值，在指標分級表3中查得相應的指標分級值(Ri)，同時從表4中查得各指標的權重值(Wi)，把指標值中的分級值與各個權重值相乘在求和，可求得目標層(A)的分級值YT，即：YT=∑RiWi，綜合計算結果見表5。

4.3 評價結果

疏勒河流域現代化灌區建設綜合評價結果見表5。由表5可知，綜合評價結果為2.4006，根據分級標準判斷介于部分實現和基本實現之間，通過取整判斷疏勒河流域現代化灌區建設處于部分實現階段，這與疏勒河流域實際情況基本吻合。5個方面排序呈現：信息化體系(0.9147)>水源保障體系(0.6478)>管理體系(0.4760)>工程體系(0.1958)>生態文明體系(0.1663)。說明信息化建設在疏勒河流域現代化灌區建設中至關重要，要不斷加強流域立體感知體系、智能應用體系、自動控制體系、主動服務體系、支撐保障體系的信息化和智能化建設，加快灌區現代化程度。其次是水源保障體系、管理體系、工程體系，最小為生態文明體系，以上作為現代化灌區重要組成部分，它們發揮各自重要輔助作用。從指標層面而言，39個評價指標中，立體感知體系建設程度(0.1932)、信息化綜合系統建設程度(0.1872)、智能應用體系建設程度(0.1530)、水資源總量(0.1428)和供水保障率(0.1208)5個指標對流域現代化灌區建設影響最大，而水文化建設水平(0.0120)、輸配水工程完好率(0.0125)、農業水價綜合改革程度(0.0128)、農業面源污染治理率(0.0128)和突發水污染事故應急處置能力(0.0140)5個對流域現代化灌區建設影響最小，其他指標都介于這兩類之間。

表5 疏勒河流域現代化灌區建設綜合評價指標權重

5 結論

流域現代化灌區建設評價體系是一個多層次、多系統、多目標、多要素、多維度的綜合系統，需要綜合統籌考慮新時期智慧水利和數字孿生流域建設的相關要素,從而為新時期水利現代化建設和灌區信息化建設提供可借鑒方法與思路，為現代化關鍵建設評價提供技術參考。隨著信息化技術的不斷發展，現代化灌區建設要體現信息化、網絡化、智能化、智慧化、自動化、立體化等內容，覆蓋范圍更廣、涉及內容更多，需要多學科交叉融合研究，其發展目標、建設內容、評價標準、評價指標體系。