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        哈爾濱市雙城區(qū)高效節(jié)水模式優(yōu)選與綜合評價分析

        2020-10-14 08:25:00迪,潘
        關(guān)鍵詞:排序一致性評價

        劉 迪,潘 浩

        (1.黑龍江省水利科學(xué)研究院,黑龍江 哈爾濱 150080;2.黑龍江省龍研水利規(guī)劃設(shè)計有限責任公司,黑龍江 哈爾濱 150080)

        1 工程概況

        雙城區(qū)坐落于黑龍江省哈爾濱市西南部,是黑龍江省的南大門。雙城區(qū)三面靠水,河道環(huán)繞區(qū)界。南為拉林河,北靠松花江。松花江流經(jīng)四個鄉(xiāng)鎮(zhèn),流程全長65 km,拉林河圍繞南、西邊境,流經(jīng)七個鄉(xiāng)鎮(zhèn),沿該市流程全長135 km。地表水資源一部分為境內(nèi)地面徑流量為15 560×104m3,另一部分為過境的江河水總量為4 045 700×104m3。地下水資源比較豐富,雙城區(qū)多年平均地表水資源量為15 560×104m3,淺層地下水資源量為20 226×104m3,重復(fù)計算量為1852×104m3,多年平均水資源總量為33 934×104m3。

        2 建立評價指標體系

        從政策、技術(shù)、經(jīng)濟、社會環(huán)境四個角度出發(fā),共選取了15個指標:(1)符合節(jié)水農(nóng)業(yè)要求,優(yōu)選的根本目的就是為了節(jié)水。(2)符合區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展,為區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展提供助力。(3)政府推廣力度,政府補貼,經(jīng)調(diào)研,政府支持力度對區(qū)域節(jié)水灌溉工程技術(shù)的選擇在整體上具有一定的推動作用。(4)作物適應(yīng)性,雙城區(qū)的主要種植作物為玉米。因此該指標主要指包括各種灌溉技術(shù)對玉米的耕作方式、種植密度、作物高度等的適應(yīng)性。(5)地形的適應(yīng)性,適應(yīng)性越強越容易開展作業(yè)。(6)對土地規(guī)模的適應(yīng)性,為使效益最大化,不同灌溉設(shè)備灌溉的面積不同。(7)供水水量要求,不同灌溉設(shè)備對水源流量要求不同。(8)灌水均勻度,這是評價節(jié)水灌溉工程設(shè)備優(yōu)劣的一項重要指標。(9)操作難易度,操作靈活、簡便、勞動強度小和拆裝、維修保養(yǎng)方便的設(shè)備比較受歡迎。如果技術(shù)操作難度大,不易于農(nóng)戶掌握,技術(shù)就得不到推廣使用。 (10)配套動力要求,不同灌溉設(shè)備所需電力等能源不同。(11)年運行費用,黑龍江省節(jié)水灌溉工程投資主要為國家投資,農(nóng)民自籌所占比例很小,在工程經(jīng)濟投入有保障時,年運行費用成為影響灌溉設(shè)備適宜性評價的一個重要指標。(12)糧食畝增產(chǎn)力,建設(shè)節(jié)水灌溉工程的主要目的就是在節(jié)水的同時能增加糧食產(chǎn)量,增產(chǎn)效果的好壞對于節(jié)水灌溉工程意義重大。(13)節(jié)水程度,高效節(jié)水灌溉工程在保證作物產(chǎn)量的同時可節(jié)約大量水資源,對可持續(xù)發(fā)展意義重大。(14)省工程度,勞力成本和生產(chǎn)效率關(guān)系到用戶的回報問題。(15)耗能程度,不同灌溉設(shè)備耗能不同,而耗能過多則會影響運行成本及環(huán)境問題。

        通過AHP法建立的綜合評價指標體系包括目標層、準則層和指標層,具體見表1。

        3 層次分析法進行適宜性評價

        (1)指標的量化處理。本指標體系所選指標既有定性指標又有定量指標。對定量指標來說,可以根據(jù)資料或者實地測量得出,而定性指標是一個模糊的概念,需要使用模糊評判法將其量化。模糊評判法就是請專家對定性指標按評語進行自認為合適的選擇,每個評語都對應(yīng)一個標準隸屬度[1]。

        指標評語集:V={V1(很好),V2(較好),V3(一般),V4(較差),V5(很差)}

        標準隸屬度:U=(1,0.8,0.6,0.4,0)

        指標隸屬度計算:根據(jù)多個專家對每個定性指標所給出的評語,將評語一一對應(yīng)到標準隸屬度,再將每一項指標的標準隸屬度取平均值作為該定性指標的隸屬度。

        根據(jù)6位專家對定性指標進行評價得到量化值,對其所有指標進行量化。各方案指標值見表2。

        表2 各方案指標值

        (2)指標的規(guī)范化與同趨勢化。高效節(jié)水灌溉技術(shù)選擇指標有的是正指標,數(shù)值越大越有益;有的是負指標,數(shù)值越小越有利;還有的指標有量綱,必須消去。所以,在運用層次分析法進行優(yōu)選之前,須要將上述指標進行處理[2-3]。主要使用以下兩種方法:

        ①指標的規(guī)范化。該方法可以消除具有量綱的指標,使各指標可在同一層相比較。計算如式(1)所示:

        (1)

        式中:Eii是經(jīng)過規(guī)范化的指標值;Emax是同類指標的最大值;Ei是原指標值。

        ②指標的同趨勢化。從本項目出發(fā),該方法就是要將負向指標轉(zhuǎn)化為正向指標。計算如式(2)所示:

        Eii=Emax+Emin-Ei

        (2)

        式中:Emin是同類指標的最小值。

        使用式(1)、式(2)對各指標進行處理,處理后的指標見表3。

        表3 各方案指標規(guī)范化和同趨勢化處理表

        (3)構(gòu)造判斷矩陣。選取5到10位高效節(jié)水灌溉方面的專家,每位專家各自構(gòu)造每一層的判斷矩陣。根據(jù)一般人的認知習(xí)慣和判斷能力給出了屬性間相對重要性等級表,見表4,稱為“1~9比例標度表”,利用該表取aij的值。

        表4 比例標度表

        (4)計算權(quán)重與一致性檢驗。根據(jù)判斷矩陣計算元素的權(quán)重,進行一致性檢驗。

        計算方法有幾何平均法與規(guī)范列平均法兩種,本文采用幾何平均法計算權(quán)向量,計算公式如式(3)所示:

        (3)

        式中:aij為元素i與元素j的重要性之比;wi為元素i權(quán)重;n為元素個數(shù)。

        做一致性檢驗需要一致性指標CI、隨機一致性指標RI、一致性比率CR和矩陣最大特征根λmax。其中RI可通過查表5獲得。

        表5 平均隨機一致性指標RI值表

        一致性指標CI、一致性比率CR和矩陣最大特征根λmax,計算如式(4)~式(6)所示:

        (4)

        (5)

        (6)

        當CR<0.10時,認為判斷矩陣具有滿意一致性,若大于或等于0.10就須要調(diào)整判斷矩陣并重新計算。

        根據(jù)專家打分法構(gòu)造權(quán)重判斷矩陣,按照式(3)計算其總排序和單排序指標權(quán)重。各層指標權(quán)重和判斷矩陣一致性檢驗見表6~表10。

        表6 目標層權(quán)重評分表

        表7 政策指標權(quán)重評分表

        表8 技術(shù)指標權(quán)重評分表

        表9 經(jīng)濟指標權(quán)重評分表

        表10 社會環(huán)境指標權(quán)重評分表

        (5)層次總排序。計算各層目標元素對于系統(tǒng)目標的總排序權(quán)重,并進行排序。排序最高者即權(quán)重最大者即為應(yīng)選方案,計算結(jié)果見表11。

        表11 目標層及準則層綜合評價值表

        根據(jù)計算結(jié)果可知,各種高效節(jié)水灌溉技術(shù)從優(yōu)到劣的排序為:中心支軸式噴灌技術(shù)、絞盤式噴灌技術(shù)、管道移動式噴灌技術(shù)、滴灌技術(shù)。

        4 結(jié) 語

        本文應(yīng)用層次分析法對雙城區(qū)高效節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式進行適宜性評價,選取政策、技術(shù)、經(jīng)濟和社會環(huán)境四大類為影響因素,建立了一個由9個定性指標和6個定量指標組成的高效節(jié)水灌溉工程技術(shù)模式適宜性評價指標體系,并對各評價指標進行詳細說明。雙城區(qū)高效節(jié)水灌溉工程優(yōu)先發(fā)展順序依次為中心支軸式噴灌、絞盤式噴灌、管道移動式噴灌、滴灌工程,可為雙城區(qū)高效節(jié)水灌溉工程的有效發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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