武 雪，牛最榮，張 芮，薛 媛，趙 霞

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利水電工程學(xué)院，蘭州 730070）

0 引 言

高效節(jié)水灌溉是指最大限度地降低水資源在輸、灌過(guò)程中的無(wú)效損失，根據(jù)當(dāng)?shù)毓┧畻l件和作物需水規(guī)律，充分高效利用灌溉用水，以達(dá)到作物的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)效益、生態(tài)效益的最優(yōu)值[1]。【研究意義】農(nóng)業(yè)高效節(jié)水對(duì)水資源的可持續(xù)利用和區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展尤為重要，代表了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。【本研究的切入點(diǎn)】甘肅石羊河流域武威屬區(qū)農(nóng)業(yè)以灌溉為主，農(nóng)業(yè)用水占比高，用水過(guò)程中水資源損耗大。隨著人口的增加、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境需水的增加，導(dǎo)致非農(nóng)業(yè)用水量大幅增加，農(nóng)業(yè)灌溉用水不斷被壓縮，發(fā)展高效節(jié)水灌溉具有十分重要的意義?！狙芯窟M(jìn)展】目前，在政府引導(dǎo)、農(nóng)戶(hù)積極參與等模式下，該區(qū)域大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程，有效保證了農(nóng)業(yè)節(jié)水高效生產(chǎn)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】如何及時(shí)、科學(xué)評(píng)價(jià)其綜合效益，總結(jié)高效節(jié)水灌溉發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，查找存在問(wèn)題，提出解決對(duì)策，對(duì)今后該區(qū)域和西北內(nèi)陸河綠洲灌區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程具有重要的指導(dǎo)意義。區(qū)域節(jié)水灌溉發(fā)展水平的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)是保證本地區(qū)科學(xué)規(guī)劃與建設(shè)，緩解用水緊張局面，促進(jìn)水資源高效利用的重要手段，也對(duì)保障區(qū)域水安全、糧食安全具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外節(jié)水灌溉效益評(píng)價(jià)大致經(jīng)歷了3 個(gè)階段：?jiǎn)我还こ虇雾?xiàng)效益評(píng)價(jià)階段、單一工程綜合效益評(píng)價(jià)階段以及區(qū)域節(jié)水綜合效益評(píng)價(jià)階段。一個(gè)區(qū)域會(huì)同時(shí)發(fā)展多個(gè)節(jié)水灌溉工程，因此區(qū)域多個(gè)節(jié)水工程從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境等方面的綜合效益的評(píng)價(jià)問(wèn)題也逐步發(fā)展[2]。許多學(xué)者對(duì)節(jié)水灌溉的評(píng)價(jià)方法作了研究，綜合分析評(píng)判法常見(jiàn)的有層次分析法、主成分分析法、Delphi 法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)法、集對(duì)分析法等。由于綜合評(píng)價(jià)是定性與定量、微觀與宏觀、主觀與客觀相結(jié)合的評(píng)價(jià)，常常采用2 種方法耦合的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。如王書(shū)吉[3]采用綜合集成賦權(quán)法評(píng)價(jià)灌區(qū)節(jié)水改造效益，認(rèn)為基于單位化約束條件的綜合集成賦權(quán)法能兼顧主客觀影響因素，有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；李彩會(huì)[4]選擇物元-層次分析法對(duì)水利建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)和影響后評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，認(rèn)為物元分析法可以很好地定量影響后評(píng)價(jià)中影響程度的優(yōu)劣分界，層次分析法結(jié)合了主觀判斷將推理過(guò)程合理量化，避免出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤；郭乙霏等[5]借助層次分析和模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)區(qū)域高效節(jié)水灌溉進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提出黃淮平原種植區(qū)最適宜的灌溉技術(shù)是微噴灌；薛媛等[6]提出從項(xiàng)目規(guī)劃與實(shí)施、政策制定與效果、工程質(zhì)量與效益、項(xiàng)目運(yùn)行管理與可持續(xù)性等4 個(gè)維度，基于層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)法研究區(qū)域高效節(jié)水灌溉的綜合效果。目前，基于層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)法已成為一種使用較廣泛的方法，解決復(fù)雜的多因素決策問(wèn)題，既能克服層次分析法對(duì)指標(biāo)不易量化的主觀性，又能避免模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)指標(biāo)權(quán)重的忽視[7]。

本文以甘肅石羊河流域武威屬區(qū)為研究區(qū)域，綜合考慮工程規(guī)劃、建設(shè)、投資、管理、使用等方面，從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益等方面出發(fā)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于數(shù)學(xué)模糊理論并結(jié)合層次分析法（The Analytic Hierarchy Process，AHP），對(duì)甘肅石羊河流域武威屬區(qū)高效節(jié)水灌溉工程實(shí)施后的綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到的結(jié)果以0-1 的形式量化呈現(xiàn)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加直觀準(zhǔn)確，為節(jié)水灌溉技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)高效節(jié)水灌溉工程概況

1.1 流域概況

石羊河流域位于河西走廊東端，全流域可分為南部祁連山山地、中部綠洲灌溉區(qū)和北部干旱區(qū)，貫穿武威市轄區(qū)的3 縣1 區(qū)，即涼州區(qū)、民勤縣、古浪縣和天?？h。其中涼州區(qū)位于河西走廊東端，祁連山北麓，處于石羊河流域中上游；民勤縣地處武威市東北部，石羊河流域下游。石羊河流域武威屬區(qū)屬典型的大陸性氣候溫帶干旱區(qū)，降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、空氣干燥[8]。區(qū)域內(nèi)以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主，多年平均水資源總量?jī)H11.17 億m3、人均占有量不足600 m3，需水矛盾突出[9-11]。下游地區(qū)灌區(qū)地下水礦化度高達(dá)4.18 g/L以上，地下水質(zhì)不符合灌溉要求，使用高礦化度水灌溉使鹽堿地面積不斷擴(kuò)大[12]。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

課題組于2017 年8—9 月在石羊河流域天祝縣、古浪縣、涼州區(qū)、民勤縣等武威屬區(qū)的所有縣區(qū)全覆蓋式開(kāi)展了實(shí)地調(diào)查，共調(diào)查高效節(jié)水灌溉工程46 處，其中低壓管灌13 處，占總調(diào)查工程的28%；滴灌28 處，占總調(diào)查工程的61%；噴灌5 處，占總調(diào)查工程的11%。與水行政管理部門(mén)負(fù)責(zé)人，相關(guān)技術(shù)人員、農(nóng)戶(hù)等訪談多次，發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷并收回有效問(wèn)卷170 份。

通過(guò)組織調(diào)查組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、與當(dāng)?shù)毓ぷ魅藛T座談、入戶(hù)訪談和發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷等方式獲取相關(guān)信息。結(jié)合參考文獻(xiàn)[13-16]、咨詢(xún)相關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選處理，建立了甘肅石羊河流域武威屬區(qū)高效節(jié)水灌溉指標(biāo)體系。

2 構(gòu)建指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

建立系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)具有一定的科學(xué)性原則、可操作性原則、簡(jiǎn)潔性原則和針對(duì)性原則。因此，在設(shè)定武威區(qū)域高效節(jié)水灌溉工程綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，必須圍繞節(jié)水、抗旱、增產(chǎn)3 個(gè)方面，以經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益3 大尺度為標(biāo)準(zhǔn)，以區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境耦合發(fā)展為目標(biāo)，選擇相關(guān)指標(biāo)。參考文獻(xiàn)[17]，確定經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體如下：

1）經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

高效節(jié)水灌溉工程的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)從工程本身的可行性和工程的實(shí)施對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)帶來(lái)的變化衡量。最終確定經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)為：擴(kuò)大灌溉面積、灌溉水利用系數(shù)、水分生產(chǎn)率、工程投資、經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比、經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率、工程配套完善率、工程使用率和運(yùn)行管理的難易程度。

①大灌溉面積。擴(kuò)大灌溉面積實(shí)施的節(jié)水效應(yīng)和綜合措施效果的指標(biāo)之一，在一定程度上能夠反映區(qū)域高效節(jié)水灌溉工程實(shí)施水平。通過(guò)實(shí)施高效節(jié)水灌溉工程，由“澆地”轉(zhuǎn)向“澆作物”，節(jié)約水量是水資源緊缺地區(qū)擴(kuò)大灌溉面積的主要水源。然而每個(gè)區(qū)域的水資源總量是有限的，這一指標(biāo)并非越大越好，實(shí)施節(jié)水必然要改變當(dāng)?shù)氐乃难h(huán)，超過(guò)上限標(biāo)準(zhǔn)會(huì)引起當(dāng)?shù)丨h(huán)境朝著不利的方向發(fā)展。

②灌溉水利用系數(shù)。灌溉水利用系數(shù)是田間所需水量與渠首引入總水量的比值。綜合反映了灌區(qū)的工程狀況、農(nóng)業(yè)水資源利用程度、灌水技術(shù)和灌溉用水管理水平，是衡量農(nóng)業(yè)節(jié)水程度的重要指標(biāo)。自2000年以來(lái)，我國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)不斷提高，2017 年底已達(dá)到0.542，在高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)甚至達(dá)到0.8 以上，與傳統(tǒng)灌溉方式相比，可節(jié)水20%～50%[18]，依據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50485—2009）和《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T20203—2006），高效節(jié)水灌溉方式中低壓管灌灌溉水利用系數(shù)≥0.80，滴灌≥0.90。結(jié)合我國(guó)實(shí)際并參考國(guó)外節(jié)水灌溉先進(jìn)國(guó)家的情況，將其上限定為0.89，下限定為0.80。

③水分生產(chǎn)率。水分生產(chǎn)率是反映節(jié)水灌溉效率產(chǎn)出的重要指標(biāo)之一，也是衡量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和農(nóng)業(yè)用水科學(xué)性與合理性的綜合指標(biāo)。它可用作物消耗單位水量的產(chǎn)出量表示。我國(guó)現(xiàn)狀水分生產(chǎn)率除個(gè)別區(qū)域達(dá)到較高水平，全國(guó)平均水平約為1.0 kg/m3左右。因此，將這一指標(biāo)的范圍定為0.8～2.0 kg/m3[19]。

④工程投資。工程投資一般是指某項(xiàng)工程從籌建開(kāi)始到全部竣工投產(chǎn)為止所發(fā)生的全部資金投入。高效節(jié)水灌溉工程投資是高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)的保證，如果工程投資不能到位將會(huì)嚴(yán)重影響工程建設(shè)質(zhì)量。

⑤經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比。經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比（EBCR）通常簡(jiǎn)稱(chēng)益本比，指單位費(fèi)用所獲得的效益，以項(xiàng)目效益現(xiàn)值與費(fèi)用現(xiàn)值之比表示，反映了節(jié)水灌溉的經(jīng)濟(jì)合理性和可行性。只有當(dāng)經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比大于或等于1 時(shí)，該項(xiàng)目才能獲得經(jīng)濟(jì)效益，即經(jīng)濟(jì)上是合理的。

⑥經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率。經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率（EIRR）是國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中的重要指標(biāo)，用于衡量項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是否可行，反映工程項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)指標(biāo)。根據(jù)《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率（EIRR）以項(xiàng)目計(jì)算期內(nèi)各年凈效益現(xiàn)值累計(jì)等于0 時(shí)的折現(xiàn)率表示[20]。

⑦工程配套完善率。配套工程是指與主體工程相配套的工程，配套工程的完善率直接關(guān)系著高效節(jié)水灌溉工程的使用效果。

工程配套完善率=工程配套數(shù)/工程數(shù)×100%。（1）

⑧工程使用率。工程使用率是衡量一個(gè)區(qū)域高效節(jié)水灌溉工程管理水平和經(jīng)濟(jì)收益的重要指標(biāo)。水利工程技術(shù)的管理情況、灌溉技術(shù)的應(yīng)用程度以及農(nóng)戶(hù)的接受和利用情況都直接反映經(jīng)濟(jì)效益情況。

⑨運(yùn)行管理的難易程度。運(yùn)行管理的難易程度可從工程運(yùn)行操作的方便程度和操作人員的勞動(dòng)力強(qiáng)度等方面來(lái)衡量。節(jié)水灌溉的管理、運(yùn)行和維護(hù)一般由基層水管單位和農(nóng)戶(hù)負(fù)責(zé)，如果太復(fù)雜，會(huì)降低設(shè)備的利用率，影響節(jié)水灌溉工程的利用程度，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。

2）社會(huì)效益指標(biāo)

社會(huì)效益是從社會(huì)發(fā)展層面考慮工程對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)、農(nóng)戶(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村發(fā)展的影響。最終確定社會(huì)效益指標(biāo)為：符合水利現(xiàn)代化要求程度、符合區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整程度、農(nóng)民個(gè)人的增收節(jié)支程度、農(nóng)業(yè)用水管理體制改善程度、農(nóng)民節(jié)水意識(shí)改進(jìn)程度。

⑩符合水利現(xiàn)代化要求程度。農(nóng)田節(jié)水灌溉的工程建設(shè)不僅從微觀上考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，更要從宏觀上考慮符合水利現(xiàn)代化要求的程度，是衡量是否符合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要指標(biāo)。

?符合區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整程度。優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，主要在于糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物種植比例的調(diào)整。節(jié)水灌溉工程技術(shù)建設(shè)時(shí)要考慮是否符合當(dāng)?shù)貐^(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。通過(guò)推廣管灌、微噴灌，調(diào)整區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高人民生活水平。

?農(nóng)民個(gè)人的增收節(jié)支程度。節(jié)水灌溉工程一般屬于小型農(nóng)田水利工程或?qū)儆诖笾行退こ痰奶镩g配套工程，建設(shè)和管理大都以農(nóng)民為主體，因此在重視區(qū)域節(jié)水整體效益的同時(shí)，必須注重農(nóng)民獲得的真實(shí)效益。只有調(diào)動(dòng)農(nóng)民的積極性和主動(dòng)性，節(jié)水灌溉工程才能獲得一定程度的社會(huì)效益。因此，農(nóng)民增收節(jié)支程度可用節(jié)水灌溉實(shí)施前后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和收入的變化來(lái)衡量。

?農(nóng)業(yè)用水管理體制改善程度。農(nóng)業(yè)用水管理體制對(duì)節(jié)水灌溉效益的發(fā)揮具有重要作用。一套行之有效的管理體制幫助促進(jìn)節(jié)水灌溉的順利實(shí)施，提高農(nóng)民節(jié)水的意識(shí)，調(diào)動(dòng)基層水管理單位節(jié)水建設(shè)的積極性。有效的管理辦法是加快高效節(jié)水灌溉工程進(jìn)程的必要手段。

?農(nóng)民節(jié)水意識(shí)改進(jìn)程度。節(jié)水意識(shí)的改進(jìn)是高效節(jié)水灌溉工程長(zhǎng)效運(yùn)行的有力保障，由于各種因素的影響，農(nóng)民的用水意識(shí)一直停留在漫灌的誤區(qū)中，認(rèn)為水分和作物之間的關(guān)系為水分越多越好。隨著高效節(jié)水灌溉知識(shí)的不斷普及，農(nóng)民開(kāi)始逐漸意識(shí)到水分過(guò)多會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響。這個(gè)指標(biāo)可以衡量節(jié)水灌溉的社會(huì)效益。

3）生態(tài)效益指標(biāo)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)休戚相關(guān)，高效節(jié)水灌溉工程的推廣必然會(huì)影響到流域或灌區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面。參考文獻(xiàn)[17]，結(jié)合武威高效節(jié)水灌溉工程發(fā)展的實(shí)際情況，確定生態(tài)效益指標(biāo)為：節(jié)水率、省工率、節(jié)地率、對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響、對(duì)水資源環(huán)境的影響。

?節(jié)水率。節(jié)水是發(fā)展節(jié)水灌溉的初衷，其大小受到工程類(lèi)型、節(jié)水技術(shù)、設(shè)備先進(jìn)程度、管理水平等各種因素的綜合影響，很難用一種標(biāo)準(zhǔn)衡量。在相同產(chǎn)量或產(chǎn)值的情況下能否節(jié)約灌溉水資源就成為衡量其效益的主要指標(biāo)。

?省工率。省工率是由節(jié)水灌溉前用工數(shù)與采用節(jié)水灌溉后用工數(shù)之差，再除以釆用節(jié)水灌溉前用工數(shù)得到的，可以反映實(shí)施節(jié)水灌溉工程前后的管理單位灌溉耕地所需要的勞力變化。

?節(jié)地率。節(jié)地率可以采用節(jié)水灌溉工程實(shí)施后擴(kuò)大的灌溉面積與擴(kuò)大前的灌溉面積的比值來(lái)衡量。表示工程實(shí)施前后所占耕地的變化。

?對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。節(jié)水灌溉工程的建設(shè)必須以保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境為前提，以適合和促進(jìn)當(dāng)?shù)厮h(huán)系統(tǒng)和其他生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展為目的，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響是衡量節(jié)水灌溉工程好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。

?對(duì)水環(huán)境的影響。水環(huán)境指各種污染物作用于水體的狀況。采用節(jié)水灌溉方式會(huì)比傳統(tǒng)灌溉方式更加節(jié)約水資源，對(duì)地表水資源和地下水資源的水量和水質(zhì)有不同程度的改善。隨著污水灌溉面積的減少，提高產(chǎn)量的同時(shí)，水資源污染程度逐漸降低。

2.2 AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)方法

1）AHP 的概念和分析步驟

層次分析法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）是由運(yùn)籌學(xué)家薩迪（Saaty. T. L）于1977 年建立的一種非結(jié)構(gòu)決策理論，它可對(duì)復(fù)雜問(wèn)題做出準(zhǔn)確、科學(xué)的決策，改變了人們對(duì)復(fù)雜問(wèn)題主要靠主觀判斷進(jìn)行決策的狀況，特別適用于那些難于完全定量分析的復(fù)雜問(wèn)題。AHP 法具有良好的邏輯性、系統(tǒng)性、簡(jiǎn)潔性和實(shí)用性等優(yōu)點(diǎn)，使評(píng)價(jià)過(guò)程能很好地與人的思維過(guò)程相擬合，更容易被理解掌握[21]。

AHP 分析法分析問(wèn)題的步驟[22-25]：

①將總目標(biāo)分層次，一般來(lái)說(shuō)可以分為3 類(lèi)：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、因素層，建立層次結(jié)構(gòu)模型。

②對(duì)同一層的指標(biāo)進(jìn)行比較，運(yùn)用1-9 標(biāo)度法構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣C={Cij}。

③采用方根法計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax和特征向量X={x1，x2，…，xn}，計(jì)算CI和CR進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，計(jì)算方法如式（2）、式（3）。

④當(dāng)判斷矩陣滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)，即CR<0.1 時(shí)，將對(duì)應(yīng)特征根λmax的特征向量X歸一化后，得到單層次各因素間的權(quán)重值W，即層次單排序結(jié)果。

⑤利用單排序結(jié)果進(jìn)行總層次排序，這一過(guò)程由最高層次到最低層次逐步進(jìn)行。例如第K準(zhǔn)則層權(quán)重為Ak，其因素的權(quán)重分別為（W11，W12，…，Wij）T，則在總層次中這些因素的權(quán)重分別為AkWij，即層次總排序。

2）模糊綜合評(píng)價(jià)的概述和評(píng)價(jià)模型

在實(shí)際評(píng)估過(guò)程中，評(píng)估對(duì)象往往受到各種不確定因素的影響，許多事物并沒(méi)有明確的界定，而是處于一種難以把握與掌控的灰色模糊的狀態(tài)。模糊綜合評(píng)價(jià)法[26-28]就是在充分考慮這些模糊因素后基于模糊數(shù)學(xué)而建立的一種針對(duì)項(xiàng)目模糊性的評(píng)價(jià)方法。

① 單因素評(píng)價(jià)模型

單個(gè)因素的評(píng)價(jià)采用Ycj=A?R，（j=1，2，…，4）模型，其中Ycj指單因素評(píng)價(jià)結(jié)果，A指影響該因素的各指標(biāo)所占權(quán)重，R指影響該因素的各指標(biāo)的隸屬度。例如本文經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)模型見(jiàn)式（4）。

② 綜合評(píng)價(jià)模型

區(qū)域綜合效益評(píng)價(jià)采用Y=AC·Ycj，（j=1，2，…，4）模型，其中Y指區(qū)域綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果，AC指準(zhǔn)則層單因素所占權(quán)重，Ycj指準(zhǔn)則層單因素所屬隸屬度。評(píng)價(jià)過(guò)程見(jiàn)式（5）。

2.3 評(píng)價(jià)基本流程

武威區(qū)域高效節(jié)水灌溉工程區(qū)域綜合效益評(píng)價(jià)方法采用層次分析（AHP）和模糊數(shù)學(xué)理論方法，具體評(píng)價(jià)流程圖如圖1。

3 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建與評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 權(quán)重的計(jì)算

采用AHP 分析法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算CI和CR，對(duì)矩陣的一致性進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，一致性較好。

對(duì)于準(zhǔn)則層指標(biāo)形成的3 階判斷矩陣，最大特征值λmax=3.025 1，RI=0.58，CI=0.01，CR=0.02<0.1，矩陣滿(mǎn)足一致性要求；同理，相對(duì)于因素層指標(biāo)形成的判斷矩陣，如9 階經(jīng)濟(jì)效益判斷矩陣，5 階社會(huì)效益判斷矩陣和5 階生態(tài)效益判斷矩陣，其最大特征值λmax分別為9.936 3、5.352 1、5.433 6，計(jì)算得CI分別為0.12、0.09、0.11；CR分別為0.05<0.1、0.08<0.1、0.098<0.1。因此，所構(gòu)造的判斷矩陣均滿(mǎn)足一致性要求，用AHP 法進(jìn)行各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 AHP 模糊綜合評(píng)價(jià)法流程 Fig.1 Flow diagram of evaluation on AHP-fuzzy method

表1 基于AHP 法的各指標(biāo)權(quán)重 Table 1 Weight of indicators based on AHP method

表2 等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn) Table 2 Grade of indicators

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分

節(jié)水灌溉綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)，本研究根據(jù)對(duì)試驗(yàn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的情況，在文獻(xiàn)[29]和征求專(zhuān)家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，建立了如下的評(píng)價(jià)判斷標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

定性指標(biāo)分為5 級(jí)，通過(guò)專(zhuān)家打分法將其量化，例如符合水利現(xiàn)代化要求程度，將指標(biāo)分為非常顯著、比較顯著、一般顯著、基本顯著、不顯著5 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分值分別用9～10、7～9、5～7、3～5、0～3 表示；農(nóng)民節(jié)水意識(shí)改進(jìn)程度指標(biāo)分成節(jié)水意識(shí)非常強(qiáng)、比較強(qiáng)、一般強(qiáng)、基本強(qiáng)、不強(qiáng)5 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分值分別用9～10、7～9、5～7、3～5、0～3 表示，這樣可以把定性指標(biāo)量化。

定量指標(biāo)的數(shù)據(jù)根據(jù)定義來(lái)獲取，定性指標(biāo)根據(jù)專(zhuān)家評(píng)分法量化。

3.3 隸屬度計(jì)算

隸屬度是指評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于評(píng)價(jià)等級(jí)I 級(jí)—V 級(jí)的程度。根據(jù)高效節(jié)水灌溉工程綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（表2），常采用專(zhuān)家打分的方法確定定性指標(biāo)的隸屬度，定量指標(biāo)的隸屬度根據(jù)上下限值法確定。根據(jù)隸屬度計(jì)算方法和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，隸屬度的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 因素層指標(biāo)隸屬度 Table 3 membership of the factor Layer indicators

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

以經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效益和社會(huì)效益耦合作為區(qū)域綜合效益，采用AHP 分析法和模糊數(shù)學(xué)理論法，研究石羊河流域武威屬區(qū)高效節(jié)水灌溉工程綜合效益。經(jīng)濟(jì)效益研究結(jié)果見(jiàn)式（6）、社會(huì)效益研究結(jié)果見(jiàn)式（7）、生態(tài)效益研究結(jié)果見(jiàn)式（8）、區(qū)域綜合效益研究結(jié)果見(jiàn)式（9）。

根據(jù)隸屬度最大原則，計(jì)算結(jié)果中最大的數(shù)值所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)集元素即為最終評(píng)價(jià)結(jié)果。從經(jīng)濟(jì)效益綜合計(jì)算結(jié)果 1CY（6）、社會(huì)效益綜合計(jì)算結(jié)果 2CY（7）和生態(tài)效益綜合計(jì)算結(jié)果 3CY（8）可以看出，石羊河流域武威屬區(qū)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益評(píng)價(jià)等級(jí)為I 級(jí)，社會(huì)效益為Ⅱ級(jí)。

從綜合效益計(jì)算結(jié)果Y（9）可以看出，石羊河流域武威屬區(qū)高效節(jié)水灌溉工程實(shí)施后的綜合效益評(píng)價(jià)等級(jí)為I 級(jí)。

從各指標(biāo)的隸屬度（表3）可以看出，石羊河流域武威屬區(qū)高效節(jié)水灌溉工程對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響（C34）、對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境的影響（C35）和灌溉水利用系數(shù)（C12）都屬I(mǎi) 級(jí)，正向影響顯著；符合水利化發(fā)展水平程度（C21）為Ⅱ級(jí)；對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整程度（C22）的符合度較低，為Ⅲ級(jí)。進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的耦合度是石羊河流域武威屬區(qū)高效節(jié)水灌溉工程非常重要的一步。

4 討論與結(jié)論

1）從評(píng)價(jià)結(jié)果看，石羊河流域武威屬區(qū)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益評(píng)價(jià)等級(jí)為I 級(jí)，社會(huì)效益為Ⅱ級(jí)。這一結(jié)果與一些學(xué)者[6,30]的觀點(diǎn)相吻合。譙修全[31]提出，石羊河流域武威屬區(qū)在實(shí)施高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目以來(lái)，作物普遍增產(chǎn)15%～30%，節(jié)水率提高了30%左右；農(nóng)業(yè)用水總量得到了有效控制，地下水開(kāi)采量逐步趨于穩(wěn)定，部分區(qū)域出現(xiàn)了逐年下降的良好態(tài)勢(shì)。高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目為農(nóng)業(yè)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展及水資源可持續(xù)利用方面發(fā)揮了重要作用。因此，建議繼續(xù)加快推進(jìn)高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

2）對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整程度（C22）的符合度較低，為Ⅲ級(jí)。主要原因是農(nóng)業(yè)種植相對(duì)效益較低、農(nóng)戶(hù)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的積極性不高、農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏，基本為老人和留守兒童、缺乏調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的意識(shí)和能力。因此，加大作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地流轉(zhuǎn)力度，以虛擬水資源戰(zhàn)略為重要舉措，擴(kuò)大低耗水、高收益、適宜滴灌的（葡萄、瓜果等）特色作物種植面積，通過(guò)種植大戶(hù)推進(jìn)高效節(jié)水灌溉工程，擴(kuò)大和夯實(shí)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目的節(jié)水能力，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)屏障建設(shè)騰退足夠水量。同時(shí)，政府部門(mén)應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)節(jié)水恢復(fù)生態(tài)專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)償配套政策，保證農(nóng)戶(hù)節(jié)水不增負(fù)、節(jié)水能持續(xù)，為石羊河流域武威屬區(qū)的農(nóng)業(yè)邁向現(xiàn)代化進(jìn)程奠定基礎(chǔ)。

3）本文選擇高效節(jié)水灌溉工程綜合效益評(píng)價(jià)的區(qū)域大尺度評(píng)價(jià)，為石羊河流域武威屬區(qū)水資源科學(xué)規(guī)劃、合理配置和高效利用提供基礎(chǔ)，也對(duì)保障區(qū)域水安全、糧食安全具有重要意義。