閆長(zhǎng)坤
(莊河市林業(yè)水利局,遼寧 莊河 116400)
近年來(lái),我國(guó)的氣候條件不斷變化、工業(yè)與城市用水量持續(xù)增加、河流污染日益嚴(yán)重、水源開發(fā)潛力迅速下降,水資源問題十分嚴(yán)峻。在此情況下,我國(guó)各地均在抓緊落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度、努力推進(jìn)水權(quán)制度改革,并積極探索用水定額與累進(jìn)水價(jià)制度的建立模式,而合理的用水計(jì)量工作是以上各項(xiàng)任務(wù)的前提。目前,農(nóng)業(yè)灌溉用水依舊是我國(guó)的用水大戶,因此在水資源短缺情況下,農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量工作的科學(xué)規(guī)劃與實(shí)施成為各地水資源管理實(shí)踐中的重中之重。農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量工作可采用不同的模式,其模式的選擇應(yīng)因地因時(shí)制宜、充分適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀弧⑸鐣?huì)與經(jīng)濟(jì)狀況,需綜合考慮技術(shù)與設(shè)備成本、工作開展難易程度與潛在糾紛、以及工程效用與效益等多項(xiàng)因素,決策過程較為復(fù)雜,且當(dāng)前并無(wú)經(jīng)典成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒,以致該項(xiàng)工作的實(shí)際開展進(jìn)度緩慢。在目前,農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式一般是由主要決策機(jī)構(gòu)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷法來(lái)進(jìn)行選擇與確定,易引發(fā)決策方法不客觀、決策過程不透明、決策方案不合理等問題。采用定性定量相結(jié)合的決策分析方法則可以在解決以上問題中發(fā)揮重要作用。
定性定量相結(jié)合的決策分析方法是將決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷給于數(shù)量化,即通過數(shù)字與特定的公式來(lái)定量表示決策者的分析過程,從而降低決策方法的主觀性、增加決策過程的透明度、最終提高決策方案的合理性。目前,常用的此類方法包括層次分析法、灰色聚類法、模糊邏輯法、功效系數(shù)法等,在工程、經(jīng)濟(jì)、管理等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。但是,以上方法幾乎沒有考慮事物發(fā)展的階段性問題,這與“因時(shí)制宜確定農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式”的基本原則不相適應(yīng),從而限制了以上方法在我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量問題中的實(shí)際應(yīng)用。
鑒于此,本文提出農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的階段適用性評(píng)價(jià)法,以遼寧省莊河市為例對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用,得到對(duì)應(yīng)于不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的計(jì)量模式選擇方案,并據(jù)此提出具體的工作建議。據(jù)筆者所知,農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的定性定量決策分析與階段適用性評(píng)價(jià)方法極少探討,因此本文可為水資源與農(nóng)田灌溉管理工作者、相關(guān)決策機(jī)構(gòu)提供新的分析思路。
莊河市位于遼寧省東南部,黃海北岸,遼東半島東側(cè)。全市土地總面積38.7萬(wàn)hm2,其中耕地面積12.4萬(wàn)hm2,占土地面積的31.94%,是中國(guó)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)水果、食用菌出口基地,盛產(chǎn)玉米、水稻、雜糧及各種蔬菜。糧食總產(chǎn)量穩(wěn)定在56.5萬(wàn)t以上。設(shè)施農(nóng)業(yè)、都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)水平較高,農(nóng)民人均純收入10200元。
全市年均淡水總量13.49億m3,但近年來(lái)莊河市水資源量呈現(xiàn)不斷減少的趨勢(shì)。2015年全市大田受旱面積88.6萬(wàn)畝、果樹受旱面積14.4萬(wàn)畝,人畜飲水困難達(dá)15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),53個(gè)村,人口2.6萬(wàn)。全市開展了大量的打井、挖塘、攔蓄河道徑流、降低灌溉定額、建設(shè)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施等抗旱應(yīng)急工作,基本解決了當(dāng)前的人畜飲水問題,但水資源壓力呈不斷增大趨勢(shì)。
莊河市人均用水量為424m3,萬(wàn)元GDP用水量44m3,農(nóng)田灌溉畝均用水量337m3,萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量19m3,城鎮(zhèn)人均生活用水量每日為49.3L,農(nóng)村人均生活用水量每日為60.6L。其中,全市供水以地表水為主,約占82%;農(nóng)業(yè)灌溉用水量所占比重最大,年用水量均達(dá)3.3億m3,約占62%。莊河市農(nóng)業(yè)灌溉以英那河、朱隈、轉(zhuǎn)角樓、永記四大灌區(qū)為主,建有較為明確的干、支、斗、農(nóng)灌溉排水系統(tǒng)。但是,人民節(jié)水與水權(quán)意識(shí)不高,目前依舊是以大水漫灌的灌溉方式為主,用水粗放低效、浪費(fèi)嚴(yán)重。
莊河是全國(guó)第一批小型農(nóng)田水利重點(diǎn)地區(qū)之一,但精細(xì)化農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量體系的建設(shè)還處于較為初級(jí)的階段。目前基本以定額法進(jìn)行間接的估算,且用水定額更新相對(duì)較慢,與實(shí)際情況常有脫節(jié)。為提高灌溉用水效率、使有限的水資源發(fā)揮最大的效益,相關(guān)部門計(jì)劃將水費(fèi)收取方式由按畝或按區(qū)域收取轉(zhuǎn)變?yōu)榘捶绞杖?,但由于?jì)量能力不足,水費(fèi)確定較為困難,以至于許多地區(qū)的水資源開采依舊處于無(wú)序狀態(tài)。因此,加強(qiáng)該地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量工作迫在眉睫。
農(nóng)業(yè)灌溉用水的科學(xué)量水原理可分為3種,分別為水位法、流速法和體積法。其中,水位法通過測(cè)量量水建筑物的上下游水位以及閘門開度等水情信息、再根據(jù)水位流量關(guān)系推演出建筑物的過流量;流速法是采用相關(guān)的儀器測(cè)量或推算出過流流速、再乘以斷面面積求得斷面過流量;體積法是測(cè)定流過水體的體積、再除以時(shí)間得到過流量。
(1)間接估算模式。目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式依舊以間接估算法為主,其中基于用水定額的間接推算方法最為普遍。
(2)水工建筑物模式。指采用當(dāng)前已經(jīng)建成的水工建筑物、基于水位法進(jìn)行量水;具體可在水工建筑物上下游標(biāo)志水尺,由各地水管人員在各主要供水時(shí)段進(jìn)行水尺讀數(shù)并上報(bào),最后由水利部門專業(yè)人員進(jìn)行核算。
(3)特設(shè)量水堰槽模式。指采用特設(shè)的量水堰槽進(jìn)行流量觀測(cè);該方法是通過量水堰槽(如寬頂堰、三角堰、薄壁堰等)使得過水?dāng)嗝姘l(fā)生收縮,從而形成上下游的水位差、得到較為穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。
(4)量水儀表模式。指采用量水儀表進(jìn)行流量觀測(cè);常見的量水儀表包括超聲波水位計(jì)、電磁流量及、壓力式水位計(jì)、激光水位計(jì)等。
定性定量相結(jié)合的分析方法可保證決策的客觀性、透明性與合理性,但以往的常規(guī)分析方法沒有考慮事物發(fā)展的階段性,因此提出農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的階段適用性評(píng)價(jià)法。該方法采用動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重體系,所以可得到各方案在不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果。該方法主要包括4個(gè)步驟:①建立層級(jí)結(jié)構(gòu);②劃分發(fā)展階段并確定相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重體系;③評(píng)估各計(jì)量模式的評(píng)價(jià)參數(shù)值;④推求各階段不同計(jì)量模式的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果。
類似于層次分析法與功效系數(shù)法等其它常見的定性定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法,階段適用性評(píng)價(jià)法的層級(jí)結(jié)構(gòu)可分為目標(biāo)層(解決的問題)、決策層(各項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))、指標(biāo)層(具體的評(píng)價(jià)參數(shù))。基于階段適用性評(píng)價(jià)法建立針對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的評(píng)價(jià)層級(jí)結(jié)構(gòu),如圖1所示。
圖1 農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式評(píng)價(jià)層級(jí)結(jié)構(gòu)
社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展大體可分為3個(gè)階段,即初級(jí)(I)、中級(jí)(II)和高級(jí)(III),采用專家打分的方式對(duì)決策層的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在各階段的重要性進(jìn)行打分,分?jǐn)?shù)介于0~1之間,數(shù)值越大代表該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)目標(biāo)的達(dá)成越重要。可認(rèn)為評(píng)分低于0.2的為不重要(不再考慮),0.2~0.4的為一般重要,0.5~0.7的為中等重要,0.8~1的為非常重要。每項(xiàng)決策層的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括兩項(xiàng)主要的指標(biāo)層參數(shù),兩項(xiàng)參數(shù)之間的相對(duì)重要性較不明顯,因此可將決策層的權(quán)重分?jǐn)?shù)平均分配到指標(biāo)層,具體的階段適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重體系見表1。
表1 階段適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重體系
農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的供選方案主要包括間接估算、水工建筑物、特設(shè)堰槽、量水儀表4種,各模式的定性評(píng)價(jià)結(jié)果如下。
(1)間接估算模式。目前,莊河市的農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量方式依舊以間接估算法為主,其中基于用水定額的間接推算方法最為普遍。該方法簡(jiǎn)單易行、費(fèi)用較低、經(jīng)驗(yàn)較為成熟,但精確度較低、主觀性較強(qiáng)。
(2)水工建筑物模式。莊河市各灌區(qū)建有大量的水閘、渡槽、涵管、倒虹吸等水工建筑物,因此采用水工建筑物法進(jìn)行量水可減少附加量水設(shè)備的建造費(fèi)用。缺點(diǎn)是需要對(duì)不同類型的水工建筑物逐個(gè)進(jìn)行率定且需要人工觀測(cè),工作量較大。目前,莊河地區(qū)已經(jīng)建立了完整的水管員工作體系,且河長(zhǎng)制推進(jìn)工作也在不斷深入,采用分工合作的方式可以較好地實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)。
(3)特設(shè)量水堰槽模式。該模式在實(shí)質(zhì)上也是基于水位法,但相對(duì)于常規(guī)水工建筑物模式更為專業(yè)、精確度較高。缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生一定量的不必要水頭損失且造價(jià)成本也相對(duì)較高。當(dāng)常規(guī)水工建筑物模式在實(shí)際應(yīng)用中誤差不滿足工程要求且量水?dāng)嗝嫘畔⑤^為重要時(shí),宜采用此模式。
(4)量水儀表模式。該計(jì)量模式直觀簡(jiǎn)便、計(jì)量精確,同時(shí)可以進(jìn)行信息存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)連通,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化與網(wǎng)絡(luò)化。但是,該模式的儀器安裝與維護(hù)費(fèi)用昂貴,且莊河地區(qū)的農(nóng)戶分布較為分散,因此建設(shè)成本過高。莊河市的大多數(shù)灌區(qū)位于山區(qū),渠道內(nèi)泥沙較大,而目前市場(chǎng)上流行的儀表在含砂水流中的精確測(cè)量性能還不夠成熟。此外,莊河地區(qū)冬季較為寒冷,目前市場(chǎng)上的儀器抵抗冰凍的能力也并不穩(wěn)定。因此,量水儀表模式是未來(lái)的必然發(fā)展方向,但近期內(nèi)距離其全面推廣使用尚有一定的距離。
在各供選方案的定量評(píng)價(jià)方面,同樣采用專家經(jīng)驗(yàn)判斷的方式對(duì)各方案的評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行打分,其打分標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)重要性的判斷標(biāo)準(zhǔn)一致,即參數(shù)值介于0~1之間,參數(shù)值越大表示越有利于目標(biāo)的達(dá)成,具體結(jié)果見表2。通過比較可知,定量評(píng)價(jià)結(jié)果與定性分析結(jié)論基本保持一致,說明本文所采用的方法可較準(zhǔn)確地將專家的經(jīng)驗(yàn)判斷給于數(shù)量化。
表2 不同計(jì)量模式的評(píng)價(jià)參數(shù)值
各階段不同計(jì)量模式在某一方面(評(píng)價(jià)指標(biāo))的適用性指數(shù)值可由下式確定:
S=w×c
(1)
式中,S—適用性指數(shù);w—權(quán)重值(表1);c—參數(shù)值(表2)。取各指標(biāo)參數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果的平均值則可得到綜合適用性指數(shù)值。例如,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第I階段,現(xiàn)有條件指標(biāo)的權(quán)重值為0.45,間接估算模式在該階段的現(xiàn)有條件指標(biāo)參數(shù)評(píng)價(jià)值為0.9,因此其適用性指數(shù)值為0.45×0.90=0.405;同理可得到其它參數(shù)的評(píng)價(jià)值,再取各參數(shù)評(píng)價(jià)值的平均值為綜合適用性指數(shù)值,為0.190。各階段不同計(jì)量模式的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。
由表3結(jié)果可知,在第I階段,莊河市農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量最宜采用的還是間接估算法,主要是由于該模式最易推廣;其次為水工建筑物、特設(shè)堰槽和量水儀表模式。在第II階段,各模式的適用性由高到低排序?yàn)樗そㄖ锓ā⑻卦O(shè)堰槽法、量水儀表法、間接估算法。在第III階段,最適宜采用量水儀表模式,主要因?yàn)樵摲椒蓸O大地提升計(jì)量效率;其次為特設(shè)堰槽、水工建筑物和間接估算模式。
表3 各階段不同計(jì)量模式的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果
根據(jù)農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的評(píng)價(jià)結(jié)果,可對(duì)莊河市的農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量工作進(jìn)行探討,提出更為具體的政策與建議。
(1)采取最佳的計(jì)量手段根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的3個(gè)階段,分別確定莊河市農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量工作的3個(gè)階段:一是基礎(chǔ)階段,首先對(duì)全市各地區(qū)的當(dāng)前用水計(jì)量方法、數(shù)據(jù)與結(jié)果進(jìn)行總結(jié)與復(fù)核,從而形成全面而規(guī)范的書面材料與計(jì)量檔案;二是精度提升階段,按干、支、斗、農(nóng)的順序?qū)Ω髑烙绕涫乔椎乃そㄖ镞M(jìn)行流量系數(shù)的率定,并在必要渠系建設(shè)量水堰槽,從而提升各地區(qū)的量水精度,保證將誤差范圍控制在5%以下(國(guó)家規(guī)定允許誤差范圍);三是效率提高階段,逐步引進(jìn)量水設(shè)施自動(dòng)化管理系統(tǒng)、全流域數(shù)值模擬系統(tǒng)、IC卡自動(dòng)計(jì)量灌溉收費(fèi)系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備,簡(jiǎn)化測(cè)量方法,實(shí)現(xiàn)信息采集的自動(dòng)化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化、應(yīng)用服務(wù)的智能化、以及決策支持的最優(yōu)化。
(2)建立科學(xué)的計(jì)量體系與制度莊河市已經(jīng)推行了“水庫(kù)管干渠,鄉(xiāng)鎮(zhèn)管支渠”的水資源管理模式,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)成立了以村屯為單位的用水組織和領(lǐng)水員,但在計(jì)量體系與制度方面依舊較不完善。為進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量工作,可建立多級(jí)量水組織,將責(zé)任與權(quán)限落實(shí)到人,形成標(biāo)準(zhǔn)操作流程與規(guī)章制度。為解決水資源糾紛問題,應(yīng)繼續(xù)努力促成供水單位與用水人員形成合作團(tuán)體,共同完成計(jì)量任務(wù),同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)督工作以保證計(jì)量結(jié)果的真實(shí)與公平。
(3)積極探索數(shù)據(jù)公開與共享途徑數(shù)據(jù)公開與共享可以提升水資源管理的公開透明性、促進(jìn)管理公平與群眾滿意氛圍的形成,從而增強(qiáng)全社會(huì)的節(jié)水意識(shí)、水權(quán)意識(shí),提高利益相關(guān)者自主投入灌區(qū)工程建設(shè)與管理的積極性。數(shù)據(jù)共享同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多部門多目標(biāo)的共同合作,尤其是水利與農(nóng)業(yè)部門的合作,實(shí)現(xiàn)增效增產(chǎn)的目標(biāo)。此外,還可以方便該領(lǐng)域的學(xué)者與工作人員對(duì)其進(jìn)行分析與探討。主管部門應(yīng)積極探索數(shù)據(jù)公開與共享途徑,動(dòng)員廣大力量共同推動(dòng)量水工作的進(jìn)步。
(4)推進(jìn)市場(chǎng)化機(jī)制改革市場(chǎng)化機(jī)制改革可極為有效地推動(dòng)量水工作的進(jìn)步。目前正在大力促進(jìn)農(nóng)民用水協(xié)會(huì)的全面組建與完善,并由其負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)氐挠盟芾怼⒐喔确?wù)、與水費(fèi)計(jì)收等工作,從而激發(fā)農(nóng)民用水協(xié)會(huì)的量水熱情??赏ㄟ^莊河市水務(wù)集團(tuán)成立的契機(jī)探索水資源管理的企業(yè)化運(yùn)作方式,從而提升水資源管理與計(jì)量效率,并以市場(chǎng)機(jī)制促成農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整。此外,還可嘗試將水資源的監(jiān)測(cè)與計(jì)量工作承包給獨(dú)立的第三方專業(yè)團(tuán)隊(duì)或?qū)<?、甚至引進(jìn)PPP(公私合營(yíng))工作模式,從而保證計(jì)量工作的高質(zhì)量與公證性。
提出農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式的階段適用性評(píng)價(jià)法,并基于該方法對(duì)遼寧省莊河市3個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量模式進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,該方法可較為準(zhǔn)確地將決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷給于數(shù)量化,從而增強(qiáng)決策的客觀性、透明性和合理性;莊河市在3個(gè)發(fā)展階段的最佳用水計(jì)量模式分別是間接估算法、水工建筑物法和量水儀表法。此外,根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出具體的政策與建議:逐步改進(jìn)計(jì)量手段、建立科學(xué)的計(jì)量體系與制度、積極探索數(shù)據(jù)公開與共享途徑、推進(jìn)市場(chǎng)化機(jī)制改革,從而為建設(shè)節(jié)水型社會(huì)、落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理、建立用水定額與累進(jìn)水價(jià)制度、以及推進(jìn)水權(quán)制度改革提供基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)。
[1] 單振宇. 遼寧省灌區(qū)存在問題及對(duì)策研究[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2016(08): 19- 20.
[2] 王建文, 劉詠峰, 鄧湘漢, 等. 用水計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化初探[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2009 (04): 4- 5.
[3] 邵永振. 順義區(qū)農(nóng)業(yè)用水計(jì)量管理系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)踐與探討[J]. 中國(guó)水利, 2014(17): 42- 43.
[4] 胡榮祥, 盧成, 鄭世宗, 等. 杭嘉湖平原河網(wǎng)地區(qū)農(nóng)業(yè)用水計(jì)量方法研究[J]. 節(jié)水灌溉, 2012(04): 61- 63.
[5] 徐進(jìn), 羅尖, 耿清蔚. 加強(qiáng)太湖流域農(nóng)業(yè)用水計(jì)量的思考[J]. 中國(guó)水利, 2016 (01): 39- 41.
[6] 竇以松. 我國(guó)節(jié)水灌溉標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 1997(03): 9- 13.
[7] 夏云林. 農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)淺析[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2015(09): 45- 47.
[8] 劉博, 肖長(zhǎng)來(lái), 田浩然, 等. 灰色關(guān)聯(lián)和層次分析法在地下水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用——以吉林市為例[J]. 節(jié)水灌溉, 2013(01): 26- 29.
[9] 閆曉惠, 陳新, 張博威. 模糊邏輯在水利工程環(huán)境評(píng)價(jià)中的應(yīng)用探析[J]. 科技展望, 2015(23): 65- 65.
[10] 李娜. 關(guān)于農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量方法的探討[J]. 水科學(xué)與工程技術(shù), 2014(06): 69- 71.