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)備適宜性評價

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)備適宜性評價指標(biāo)體系，應(yīng)用半結(jié)構(gòu)性模糊決策模型，對肇東市節(jié)水灌溉設(shè)備進(jìn)行適宜性評價。評價結(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式噴灌設(shè)備和絞盤式噴灌設(shè)備。

關(guān)鍵詞：肇東市;節(jié)水灌溉設(shè)備;適宜性

節(jié)水灌溉效益評價從最初只進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評價發(fā)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(diǎn)。戈翠等[1]結(jié)合馬鈴薯灌溉的特點(diǎn)，建立一個具有3個層次，13個評價指標(biāo)的節(jié)水灌溉工程綜合評價體系，最后采用TOPSIS法進(jìn)行了綜合效益評價。周華[2]運(yùn)用模糊評價理論，對河套節(jié)水灌溉工程從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、社會等方面建立綜合評價體系，對幾種不同方案進(jìn)行綜合評估對比。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)、社會三個方面對節(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)綜合評價方法，建立了一個由政策、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、財務(wù)、資源、環(huán)境、社會7大類指標(biāo)組成的全面的評價指標(biāo)體系，各大類指標(biāo)又細(xì)分為若干個子指標(biāo)，綜合評價結(jié)果直觀、合理。王蒙[5]進(jìn)行了節(jié)水灌溉設(shè)備的適宜性評價。本研究充分考慮肇東市田塊格局、水資源開發(fā)利用條件、地形、土壤、作物、種植結(jié)構(gòu)、動力配套能力、灌溉設(shè)備特性、農(nóng)戶使用水平、社會經(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)備適宜性評價指標(biāo)體系，應(yīng)用半結(jié)構(gòu)性模糊決策模型，對肇東市節(jié)水灌溉設(shè)備進(jìn)行適宜性評價。

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。通過國家“節(jié)水增糧行動”項(xiàng)目，肇東市逐步實(shí)現(xiàn)一家一戶分散經(jīng)營到合作組織規(guī)模經(jīng)營的轉(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)備評價研究。各種灌溉設(shè)備的年費(fèi)用和平均增產(chǎn)能力見表1。

表1　各種灌溉設(shè)備費(fèi)用和糧食增產(chǎn)能力

2適宜性評價

2.1評價指標(biāo)體系

節(jié)水灌溉設(shè)備適宜性評價的目的是評判所選擇的工程形式和各項(xiàng)措施是否適合當(dāng)?shù)刈匀?、?jīng)濟(jì)、社會及環(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個子指標(biāo)(n1—n3)；系統(tǒng)技術(shù)包含了對作物的適應(yīng)性、對地形的適應(yīng)性、對地塊規(guī)模的適應(yīng)性、對供水的要求、灌水均勻度、運(yùn)行管理難易程度、配套動力要求等7個子指標(biāo)(n4—n10)；系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)包含了年運(yùn)行費(fèi)用1個子指標(biāo)n11；系統(tǒng)社會環(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)、絞盤式噴灌設(shè)備(x2)、金屬管道移動式噴灌設(shè)備(x3)、涂塑軟管管道移動式噴灌設(shè)備(x4)和滴灌設(shè)備(x5)5個方案。

2.2多層次半結(jié)構(gòu)模糊決策的適宜性評價

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)的相對優(yōu)屬度時，具有相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1確定評價指標(biāo)的相對優(yōu)屬度矩陣

該評價指標(biāo)體系有4個子系統(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]。對于定量目標(biāo)，應(yīng)用相對優(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(bǔ)性決策思維理論，得到子系統(tǒng)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(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、涂塑軟管移動式噴灌、絞盤式噴灌、金屬管道移動式噴灌、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)涂塑軟管移動式噴灌與絞盤式噴灌設(shè)備的適宜性相差不大，相比之下，前者的設(shè)備成本低，后者操作簡便，屬于半自動化操作。

(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)備適宜性評價在進(jìn)行節(jié)水灌溉工程建設(shè)決策時意義重大，可用多層次半結(jié)構(gòu)模糊決策法進(jìn)行適宜性評價。在建設(shè)節(jié)水灌溉工程時，應(yīng)綜合考慮設(shè)備的政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境的適宜性，通過評價，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式噴灌設(shè)備和絞盤式噴灌設(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)綜合評價模型研究[J].灌溉排水學(xué)報,2003，22(5)：38-41.

[4]高峰，雷聲隆，龐鴻賓.節(jié)水灌溉工程模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合評價模型研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003,19(4):84-87.

[5]王蒙.江蘇地區(qū)農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)應(yīng)用適宜性評價及模式研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，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(nóng)田水利建設(shè)與管理工作

中圖分類號：S275

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)06-0042-03