區(qū)域高效節(jié)水灌溉發(fā)展水平綜合評價研究
——以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例

李 俊

(烏蘭察布市水利新技術推廣試驗站，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000)

我國是一個人口大國，也是一個農(nóng)業(yè)大國，但水資源短缺問題一直制約著我國農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟的平穩(wěn)健康發(fā)展。據(jù)分析預計，到2030年我國的農(nóng)業(yè)缺水量將達500億～700億m3，而目前全國的灌溉水利用系數(shù)又僅僅只有0.5，因此大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術迫在眉睫[1-4]。

一個地區(qū)的節(jié)水灌溉技術發(fā)展至什么水平對于其發(fā)揮的效益情況是不同的，要對節(jié)水灌溉技術效益進行估算就必須對其技術發(fā)展水平有一個準確掌握[5-6]；經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，已逐步探討出一系列可用于節(jié)水灌溉技術發(fā)展水平評價的方法，如可變模糊理論[7]、集對分析法[8]、熵權模糊物元法[9]以及逼近理想評價法[10]等，上述理論發(fā)展的日趨成熟為清楚認識和評價區(qū)域的節(jié)水灌溉發(fā)展水平提供了理論支撐，但很多研究僅局限于一種理論，沒有對比性，很難對節(jié)水灌溉發(fā)展水平有一個綜合性的判斷。因此，作者在總結和借鑒前人研究理論的基礎上，對內(nèi)蒙地區(qū)的高效節(jié)水灌溉發(fā)展情況進行了逼近理想評價法、可變模糊評價法以及集對評價法下的對比綜合評價研究，以期能為該地區(qū)的節(jié)水灌溉科學發(fā)展及解決農(nóng)業(yè)用水緊缺問題提供理論指導。

1 情況簡介

內(nèi)蒙地區(qū)主要的節(jié)水灌溉措施包括噴灌、滴灌、低壓管灌以及渠道襯砌等，截至目前，該地區(qū)總灌溉面積約為370萬hm2，有效灌溉面積達310萬hm2，其中節(jié)水灌溉的面積為230萬hm2，噴灌、滴灌、低壓管灌以及渠道襯砌的灌溉面積占比分別為：19.7%、20%、23.4%、35.9%，如圖1所示。近幾年來，自治區(qū)政府加大了對于噴灌、膜下滴灌等高效節(jié)水技術的投入和改造，促進該地區(qū)農(nóng)牧業(yè)水資源可以得到充分利用，緩解了地區(qū)水資源緊張問題。

圖1 內(nèi)蒙地區(qū)節(jié)水灌溉占比情況

2 區(qū)域節(jié)水發(fā)展水平評價指標體系及評價方法

2.1 評價指標體系的建立

評價指標的選擇應具有實用、可比、代表以及易于量化等特性。利用德爾菲法對初選的指標進行重要性分析，最后確定了33項指標作為評價指標體系的指標層，系統(tǒng)層則分為工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水以及管理節(jié)水，建立起包含目標層、系統(tǒng)層和指標層的綜合評價體系，見表1。

表1 節(jié)水灌溉發(fā)展水平綜合評價指標體系表

2.2 評價方法介紹

通過對多指標綜合評級方法的多年研究，最常用的方法有：綜合指數(shù)分析法、灰色關聯(lián)度法、層次分析法、集對分析法等。文章擬采用逼近理想解法、可變模糊法以及集對分析法對內(nèi)蒙地區(qū)的節(jié)水灌溉發(fā)展水平進行綜合評價。

逼近理想解法，又稱TOPSIS法或者優(yōu)劣解距離法，依據(jù)評價對象值與理想化值貼近的遠近程度進行排序，設定方案集M=(M1，M2

，Mm)，指標集表示為C=(C1，C2

，Cn)，形成多目標決策矩陣。

(1)

可變模糊評價法主要用于分析相對性和模糊性，包括相對隸屬度、模糊可變集合以及差異函數(shù)等一系列核心概念，假設U為論域，u為論域U中的某一元素，A為論域U中的一個模糊子集，那么A的隸屬函數(shù)uA可定義為：

(2)

非確定性系統(tǒng)問題分析經(jīng)常用到集對分析理論，又稱SPA法，具有明顯的辯證性、完成性以及廣泛性，融和了定性與定量的評價方法，假設A、B兩個集合總共有N個特征聯(lián)系，其中共有特性為S個，對立特性為P個，那么，兩者的綜合聯(lián)系度為：

(3)

式中，F(xiàn)=N-S-P。根據(jù)三種方法計算分析結果，將節(jié)水灌溉發(fā)展水平分為差、較差、一般、較好以及好五個等級，各方法五個等級下對應值見表2。

表2 3種評價方法等級劃分

3 綜合評價結果分析

3.1 工程節(jié)水評價結果

通過分析計算得到了三種方法下工程節(jié)水的評價值如圖2所示。從圖2中可以得出：內(nèi)蒙古地區(qū)的工程節(jié)水灌溉發(fā)展水平基本處于較差～一般(逼近理想解法為較差，可變模糊為一般，集對分析為較差)；從單個分析法可以得到：在研究區(qū)12個市盟中，逼近理想解法得到差、較差和一般結果分別為1個、8個、3個，呼和浩特、烏海、通遼三個地區(qū)的工程節(jié)水發(fā)展水平處于一般水平；可變模糊法得到的差、較差、一般的個數(shù)為0個、3個、9個，計算得到水平整體上好于逼近理想解法；集對法得到的差、較差、一般、較好水平的個數(shù)分別為1個、7個、1個、3個，且較好的三個市區(qū)也是呼和浩特、烏海、通遼。

圖2 工程節(jié)水評價結果對比

3.2 農(nóng)藝節(jié)水評價結果

不同分析方法得到的農(nóng)藝節(jié)水灌溉發(fā)展水平評價值如圖3所示。從圖3中可以得到，三種方法計算得到的農(nóng)藝節(jié)水灌溉總體水平均是較差水準，其中TOPSIS法得到3個差評、5個較差評、3個一般以及1個較好評價，3個較差評在包頭、赤峰和阿拉善，一個較好評價在通遼市；VFT法得到了7個較差和5個一般評價；SPA法分析結果為3個差評、5個較差和4個一般，3個差評和TOPSIS法一致，均為包頭、赤峰和阿拉善三個地區(qū)。

圖3 農(nóng)藝節(jié)水評價結果對比

3.3 管理節(jié)水評價結果

3種評價法對于管理灌溉發(fā)展水平的評價值如圖4所示。從圖4中可以得到：3種方法對于管理灌溉的評價均為一般；其中TOPSIS法得到了2個較差、5個一般、3個較好以及2個好評，2個好評集中在呼和浩特和通遼；VFT法得到了3個較差、7個一般以及2個較好，較好評價地區(qū)也為呼和浩特和通遼；SPA法得到了3個較差、5個一般、2個較好以及2個好評，這與TOPSIS法評價結果一致，且好評區(qū)也在呼和浩特和通遼。

圖4 管理節(jié)水評價結果對比

3.4 綜合評價結果

內(nèi)蒙古各地區(qū)節(jié)水灌溉綜合發(fā)展水平評價情況如圖5所示。3種方法得到的評價結果均為較差水準；其中TOPSIS法得到了3個差評、6個較差以及3個一般，3個差評在包頭和赤峰；VFT法得到了8個較差、4個一般；SAP法得到了2個差評、6個較差、2個一般和2個較好，2個差評也是在包頭和赤峰，2個較好評價在呼和浩特和烏海。可見，內(nèi)蒙古各地區(qū)的節(jié)水灌溉發(fā)展水平不太均衡，各地區(qū)發(fā)展情況差異較大，而且整體的發(fā)揮水平也處于較差水平，后期應加大城鄉(xiāng)改革和農(nóng)業(yè)技術投入，完善相關灌溉制度，協(xié)調(diào)區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展，才能在根本上促進節(jié)水灌溉技術的高效發(fā)揮。

圖5 節(jié)水灌溉發(fā)展水平綜合評價結果對比

4 結論

以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，采用TOPSIS、VFT以及SPA三種方法對該地區(qū)的節(jié)水灌溉發(fā)展水平進行了綜合對比分析評價，認為該地區(qū)的節(jié)水灌溉發(fā)展整體上仍然處于較差水平，且地區(qū)間發(fā)展不平衡；研究結果揭示了當?shù)貐^(qū)域節(jié)水灌溉技術發(fā)展現(xiàn)狀，對于內(nèi)蒙各地區(qū)后期的節(jié)水灌溉技術重點發(fā)展和關注方向具有一定指導意義。