肇東市高效節水灌溉設備適宜性評價

張立民，李美娟

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

肇東市高效節水灌溉設備適宜性評價

張立民1，李美娟2

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

摘要：充分考慮灌溉設備使用的影響因素，建立多層次、多目標、半結構的節水灌溉設備適宜性評價指標體系，應用半結構性模糊決策模型，對肇東市節水灌溉設備進行適宜性評價。評價結果表明肇東市適宜發展的灌溉設備為中心支軸式噴灌機，其次為涂塑軟管移動式噴灌設備和絞盤式噴灌設備。

關鍵詞：肇東市;節水灌溉設備;適宜性

節水灌溉效益評價從最初只進行技術和經濟評價發展到綜合考慮各方面因素的綜合評價。綜合效益評價方法主要有模糊綜合評判法、層次分析法、主成分分析法等，這些方法各有其自身的特點。戈翠等[1]結合馬鈴薯灌溉的特點，建立一個具有3個層次，13個評價指標的節水灌溉工程綜合評價體系，最后采用TOPSIS法進行了綜合效益評價。周華[2]運用模糊評價理論，對河套節水灌溉工程從政治、技術、經濟、資源、環境、社會等方面建立綜合評價體系，對幾種不同方案進行綜合評估對比。羅金耀等[3]應用灰色關聯分析理論，從經濟、技術、社會三個方面對節水灌溉工程典型實例計算分析。高峰等[4]提出了農業節水灌溉工程模糊神經網絡綜合評價方法，建立了一個由政策、技術、經濟、財務、資源、環境、社會7大類指標組成的全面的評價指標體系，各大類指標又細分為若干個子指標，綜合評價結果直觀、合理。王蒙[5]進行了節水灌溉設備的適宜性評價。本研究充分考慮肇東市田塊格局、水資源開發利用條件、地形、土壤、作物、種植結構、動力配套能力、灌溉設備特性、農戶使用水平、社會經濟水平、運行管護經驗等影響因素，建立了多層次、多目標、半結構的節水灌溉設備適宜性評價指標體系，應用半結構性模糊決策模型，對肇東市節水灌溉設備進行適宜性評價。

1項目區概況

肇東市位于黑龍江省南部，松嫩平原中部，地形總趨勢北高南低，西高東低。屬中溫帶大陸性季風氣候，多年平均降雨量為473.2 mm，多年平均年蒸發量為950 mm。受地理位置、氣候的影響，肇東市種植業以玉米為主。農村人均年收入10 871元。由于農業生產基礎條件滯后，嚴重制約了高效農業發展。通過國家“節水增糧行動”項目，肇東市逐步實現一家一戶分散經營到合作組織規模經營的轉化，逐步實現水田大水漫灌到節水灌溉的轉化，提高了農業綜合生產能力。

由于不同的灌溉設備對作物有不同的匹配性，不同作物產生的效益也有差異，而肇東市以玉米等糧食作物為主，因此，本文主要進行適宜玉米的節水灌溉設備評價研究。各種灌溉設備的年費用和平均增產能力見表1。

表1　各種灌溉設備費用和糧食增產能力

2適宜性評價

2.1評價指標體系

節水灌溉設備適宜性評價的目的是評判所選擇的工程形式和各項措施是否適合當地自然、經濟、社會及環境條件，是否具有良好的功能性和經濟性。因此，肇東市節水灌溉設備適宜性的指標包括政治、技術、經濟和社會環境4項子系統，4項子系統又包括15項子指標，即n=15。其中，系統政治包含了符合農業節水要求、符合區域農業要求和政府推廣力度3個子指標(n1—n3)；系統技術包含了對作物的適應性、對地形的適應性、對地塊規模的適應性、對供水的要求、灌水均勻度、運行管理難易程度、配套動力要求等7個子指標(n4—n10)；系統經濟包含了年運行費用1個子指標n11；系統社會環境包含了糧食增產能力、節水程度、省工程度、耗能程度4個子指標(n12—n15)。其中，灌水均勻度和年費用指標為定量指標，其余都為定性指標。優選設備有中心支軸式噴灌設備(x1)、絞盤式噴灌設備(x2)、金屬管道移動式噴灌設備(x3)、涂塑軟管管道移動式噴灌設備(x4)和滴灌設備(x5)5個方案。

2.2多層次半結構模糊決策的適宜性評價

半結構性決策可變模糊方法由結構性決策和非結構性決策綜合而成。綜合的關鍵是在確定定量目標與定性目標的相對優屬度時，具有相對統一的標準。

2.2.1確定評價指標的相對優屬度矩陣

該評價指標體系有4個子系統，除系統技術中的灌水均勻度指標和系統經濟中的年運行費用指標為定量指標外，其余都為定性指標。對于定性指標，采用二元比較互補性決策思維理論、方法確定其優屬度[3]。對于定量目標，應用相對優屬度公式確定。

(1)

(2)

計算得到子系統目標的相對優屬度矩陣為：

2.2.2確定權向量

利用優屬度矩陣，采用熵權法確定各系統的指標權重系數。

各子系統指標對于重要性的相對隸屬度向量為：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)。

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

2.2.3設備優屬度確定

應用模糊決策模型，計算公式如式(3)。

(3)

式中：μj為決策集的綜合相對優屬度；wi為指標i的權重；rij為樣本j指標i的相對隸屬度。

經計算得到，μ1=0.702，μ2=0.670，μ3=0.649，μ4=0.681，μ5=0.647。

根據計算結果可知，各種灌溉設備從優到劣的排序為：中心支軸式噴灌、涂塑軟管移動式噴灌、絞盤式噴灌、金屬管道移動式噴灌、滴灌。

2.2.4結果分析

(1)在5種灌溉設備中，中心支軸式噴灌設備適宜性最好。

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

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

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

3結論

(1)灌溉設備適宜性評價在進行節水灌溉工程建設決策時意義重大，可用多層次半結構模糊決策法進行適宜性評價。在建設節水灌溉工程時，應綜合考慮設備的政治、技術、經濟和社會環境的適宜性，通過評價，優選最佳灌溉模式，發揮節水灌溉最大效益。

(2)根據肇東市的自然、地理、經濟和社會條件，最適宜發展的灌溉設備為中心支軸式噴灌設備，其次為涂塑軟管移動式噴灌設備和絞盤式噴灌設備。

參考文獻：

[1]戈翠.沙地馬鈴薯不同灌溉方式經濟效益分析[D].楊凌：西北農林科技大學，2008.

[2]周華.河套灌區農業綜合開發節水灌溉工程評價[J].中國農村水利水電，1999(8)：12-13.

[3]羅金耀.節水灌溉多層次灰色關聯綜合評價模型研究[J].灌溉排水學報,2003，22(5)：38-41.

[4]高峰，雷聲隆，龐鴻賓.節水灌溉工程模糊神經網絡綜合評價模型研究[J].農業工程學報，2003,19(4):84-87.

[5]王蒙.江蘇地區農田低壓管道輸水灌溉工程技術應用適宜性評價及模式研究[D].揚州：揚州大學，2014.

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

作者簡介：張立民(1975-)，男，助理工程師，主要從事農田水利建設與管理工作

中圖分類號：S275

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)06-0042-03