山東省灌區(qū)節(jié)水評價指標的篩選與應用分析

張立志，李小軍，謝文鵬

（1.山東省水利科學研究院，山東濟南 250014；2.山東省灌溉試驗中心站，山東濟南 250014；3.臨朐眾興水務有限公司，山東臨朐 262600）

灌區(qū)是為滿足區(qū)域灌溉、城鄉(xiāng)生活、工業(yè)、生態(tài)等用水需求，由穩(wěn)定水源工程和相應引、輸、配水渠道系統(tǒng)及排水溝道組成，設置有專門管理機構的社會屬性占主導的綜合系統(tǒng)[1]。眾多專家學者開展了灌區(qū)節(jié)水改造項目實施效果、灌區(qū)節(jié)水水平、灌區(qū)節(jié)水潛力等評價工作，但評價指標篩選存在較大差距。

1 灌區(qū)評價指標存在的問題

1．1 指標數(shù)量不足或偏多

為簡化灌區(qū)評價過程，經(jīng)常采用灌溉水有效利用系數(shù)、水分生產(chǎn)率等單一或工程、綜合效益單層面指標開展評價，通常出現(xiàn)評價不全面、評價結果偏離實際等問題；加之為保證評價內(nèi)容全面，指標選取范圍不斷擴大，數(shù)量不斷突破，又造成指標權重確定及綜合計算的困難，導致評價核心偏離初衷，評價結果偏離實際。

1．2 指標體系不穩(wěn)定

因研究區(qū)域和關注點不同造成當前評價中具有多套指標成果，具體開展工作時出現(xiàn)選擇困難，或需要重新濾定篩選，增加評價工作量。同時，不同指標體系造成評價結果偏差較大，對灌區(qū)節(jié)水方向指導不準確。

本文立足山東省灌區(qū)實際及行業(yè)發(fā)展需求，借助篩選模型進行山東省灌區(qū)節(jié)水評價指標篩選，并以山東省8 處大型灌區(qū)為例開展評價驗證。

2 灌區(qū)節(jié)水評價指標篩選

2.1 初步篩選

1）初步篩選原則。按可用性工程理論、經(jīng)濟學原理和系統(tǒng)分析的方法得到單個指標初步篩選的8 項原則包括：可測性（measurability，M）、敏感性 （vulnerability， V）、 可預測性（predictability，P）、典型性（typicality，T）、可控性（controllability，C）、整體性（integrity，I）、響應性（responsibility，R）、穩(wěn)定性（stability，S）[2]。其中，整體性指整個指標體系構建。指標初選時，確認每個指標對篩選原則的符合度，初步入選指標需滿足不少于5 項原則。

2）初步篩選結果。通過參考文獻[3-7]，同時結合《灌區(qū)水效領跑者引領行動實施細則》《水利部辦公廳關于深入開展節(jié)水型灌區(qū)創(chuàng)建工作的通知》《大型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造實施方案編制技術指南》《山東省大中型灌區(qū)標準化規(guī)范化管理實施細則（試行）》等灌區(qū)節(jié)水和建設的最新需求導向，從工程節(jié)水、管理節(jié)水、農(nóng)藝生物節(jié)水、綜合效益4 個方面初步搜集歸納出74 項灌區(qū)節(jié)水評價指標。

根據(jù)評價指標初步篩選原則，逐一確定每項指標的標準符合度，發(fā)現(xiàn)37 項指標符合的原則數(shù)量不少于5 個，可以暫時保留繼續(xù)進行優(yōu)化篩選，37 指標符合原則數(shù)量不足5 個，直接刪去，初步篩選結果見表1。

2.2 優(yōu)化篩選

1）優(yōu)化篩選模型。灌區(qū)節(jié)水評價指標優(yōu)化篩選模型的構建包括構造關系矩陣（Rj×g）、構造入選標準度矩陣（Rg×7）、節(jié)水評價指標優(yōu)化三部分。優(yōu)化篩選過程及相關數(shù)學方法見參考文獻[8]，其中保證指標體系完備性的指標權重標準為0.85。

2）優(yōu)化篩選結果。采用層次分析法對初步篩選后的37 項指標確權，進而開展節(jié)水評價指標的優(yōu)化篩選，通過指標層聯(lián)系性和指標體系完備性判定，最終篩選出20 項指標，見表2。

3 實例應用與分析

3.1 目標灌區(qū)選擇及資料收集

山東省灌區(qū)按水源類型劃分為引黃灌區(qū)、引河灌區(qū)、水庫灌區(qū)，按水源類型各選擇兩處灌區(qū)為目標灌區(qū)展開評價，目標灌區(qū)基本情況見表3。灌區(qū)數(shù)據(jù)來源于灌區(qū)歷年統(tǒng)計資料、山東省水利統(tǒng)計年鑒、山東省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算報告、“十三五”續(xù)建配套與節(jié)水改造建設項目實施效果自評估、“十四五”續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造工程可行性研究報告等。

表3 目標灌區(qū)基本情況

3.2 結果與分析

利用優(yōu)化篩選后的評價指標，采用層次分析法與熵權法確定各指標綜合權重，引入TOPSIS法進行評價。節(jié)水水平評價結果為位山灌區(qū)（0.916 7）＞小開河灌區(qū)（0.905 7）＞堽城壩灌區(qū)（0.789 0）＞葛溝灌區(qū)（0.625 1）＞峽山灌區(qū)（0.566 6）＞青峰嶺灌區(qū)（0.519 2），整體表現(xiàn)出引黃灌區(qū)＞引河灌區(qū)＞水庫灌區(qū)。

1）工程節(jié)水。位山灌區(qū)、小開河灌區(qū)等引黃灌區(qū)水源保障率較高，一直是續(xù)建配套與節(jié)水改造、高標準農(nóng)田等節(jié)水項目建設的重點區(qū)域，2020 年再次通過引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水工程整治骨干渠道、配套計量設施等，進一步提升了工程節(jié)水基礎。堽城壩灌區(qū)、葛溝灌區(qū)等引河灌區(qū)水源保障能力不高，灌區(qū)有效灌溉面積有所縮減，導致節(jié)水灌溉面積、灌溉水有效利用系數(shù)和配水計量設施配套不高，造成工程節(jié)水與引黃灌區(qū)出現(xiàn)差距。青峰嶺灌區(qū)、峽山灌區(qū)等水庫灌區(qū)因水庫功能及供水結構發(fā)生轉變，農(nóng)業(yè)供水量逐漸減少，造成灌溉效益下降及灌溉供水保障率不高；原灌溉渠系損壞，配水計量設施配套不足且老化嚴重，灌溉水有效利用系數(shù)較低，在原設計灌溉面積上工程節(jié)水能力低于引黃灌區(qū)和引河灌區(qū)。

2）管理節(jié)水。6 處灌區(qū)均存在節(jié)水考核制度建設落實情況差、執(zhí)行水價合理性不足等問題。堽城壩灌區(qū)、葛溝灌區(qū)、青峰嶺灌區(qū)、峽山灌區(qū)還存在“兩費”落實率不足的情況，同時青峰嶺灌區(qū)、峽山灌區(qū)工程設施維護率、水費收繳率遠低于其他類型灌區(qū)。在農(nóng)藝生物節(jié)水上，灌區(qū)均存在雨洪資源利用率不高的問題，青峰嶺灌區(qū)、峽山灌區(qū)存在灌溉預報技術普及程度較差的問題。在綜合效益上，主要因灌溉水分生產(chǎn)率造成評價差異。

從6 處灌區(qū)的評價結果以及充分調(diào)研后掌握的灌區(qū)信息來看，利用優(yōu)化篩選的指標進行灌區(qū)節(jié)水評價能夠較準確地反映當前灌區(qū)節(jié)水情況，且能夠查找出目前灌區(qū)存在的問題，可以為科學實施灌區(qū)相關節(jié)水措施提供決策參考。

4 結論與建議

4.1 結 論

1）通過灌區(qū)節(jié)水評價指標篩選，將工程節(jié)水、管理節(jié)水、農(nóng)藝生物節(jié)水、綜合節(jié)水效益4 方面由最初的74 項指標精簡至20 項，保證了指標體系的完備性和簡潔性，指標數(shù)量適中，避免了因指標不足導致評價不全面或指標過多造成原始數(shù)據(jù)獲取困難、計算量大、重點不清等多方面問題。

2）通過對山東省6 處大型灌區(qū)的實例評價，發(fā)現(xiàn)位山灌區(qū)、小開河灌區(qū)節(jié)水水平明顯高于其他灌區(qū)，峽山灌區(qū)、青峰嶺灌區(qū)節(jié)水水平較低，山東省灌區(qū)節(jié)水水平整體表現(xiàn)為引黃灌區(qū)＞引河灌區(qū)＞水庫灌區(qū)。同時表明篩選后的評價指標能夠較準確地反映當前灌區(qū)節(jié)水情況，可為灌區(qū)相關節(jié)水措施得到科學實施提供決策參考。

4.2 建 議

1）構建多元協(xié)作、多措并舉的灌區(qū)節(jié)水局面。目前，灌區(qū)范圍內(nèi)同屬部門不同，規(guī)劃實施重點存在差異。灌區(qū)骨干工程由水利部門負責，末級渠系及田間節(jié)水工程由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門負責。導致節(jié)水項目規(guī)劃實施時，骨干工程、末級渠系不配套，影響節(jié)水效益發(fā)揮。在未來灌區(qū)節(jié)水項目實施中，應充分考慮上下游、骨干與田間末級工程，加強部門協(xié)作，形成水利、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、自然資源等多元協(xié)作的建設思路。灌區(qū)節(jié)水除涉及工程外，農(nóng)業(yè)水價改革、節(jié)水考核等管理節(jié)水，測墑灌溉、覆膜保墑等農(nóng)藝措施節(jié)水效能十分突出，未來仍需堅持綜合工程、管理、農(nóng)藝等多措并舉的灌區(qū)節(jié)水方向。

2）基于節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)的指標優(yōu)化。灌區(qū)節(jié)水在不同時期具有不同的核心要求，如1949—1980 年間的工程系管理體系建設期，其核心問題是保證灌溉面積；1981—1990 年的調(diào)整轉型期，其核心問題是工程老化和管理體制落后；1991—2012 年，其核心問題是工程恢復和管理體制改革；2012—2020 年，其核心問題是節(jié)水改造與現(xiàn)代化運行管理。未來一定時期內(nèi)，節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)建設將成為新的核心問題，節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)的評價考核需增加區(qū)域水資源、灌區(qū)生態(tài)環(huán)境等指標大類。屆時，評價指標數(shù)量進一步增加，如何選擇更為合理的構建指標體系仍需展開研究和討論。