南方地区低压管道输水灌溉工程技术应用适宜性评价

王 蒙，刘建华，刘群昌，周明耀

（1.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州225009；2.无锡市水利工程有限公司，江苏无锡214000；3.中国水利水电科学研究院，北京100044）

南方地区低压管道输水灌溉工程技术应用适宜性评价

王 蒙1，刘建华2，刘群昌3，周明耀1

（1.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州225009；2.无锡市水利工程有限公司，江苏无锡214000；3.中国水利水电科学研究院，北京100044）

在实地调查基础上，找出影响低压管道输水灌溉工程技术推广应用的主要因素，提出了南方地区农田低压管道输水灌溉工程技术适宜性评价体系，建立了层次分析与模糊评价法相结合的综合评价模型。以某市为例进行评价，结果证明其评价体系、模型和评价结果是合理的。

低压管道输水灌溉；评价指标体系；层次分析法；模糊综合评价；适宜性

我国自20世纪50年代开始发展低压管道输水灌溉技术，随后该技术逐步得到广泛应用，在“十一五”期间，新增的低压管道输水灌溉面积就达200多万hm2［1］。目前该项技术已形成从井灌区向渠灌区、从平原灌区向丘陵山区的发展趋势，兴建了大量各种类型的管道输水灌溉工程［2］。然而南方地区由于各地区作物种类不同、地区发展状况各异以及土地环境等千差万别，各地在推广该技术时由于对技术应用条件认识不足，致使低压管道技术在推广应用中出现了如技术效果不佳、投资浪费严重、工程运行管理困难等问题，影响了技术应用效果，以致挫伤了用户对节水灌溉工程推广应用的积极性。因此，对拟推广应用地区进行低压管道输水灌溉技术适宜性评价是非常必要的。

目前涉及低压管道输水灌溉技术的研究已经很广泛，包括低压管道的技术参数、优化设计、施工、管理以及经济效益分析［3－5］等，但关于低压管道输水灌溉技术应用适宜性评价的研究目前还很缺乏。但是在节水灌溉工程技术的评价方面，国内一些学者已经围绕技术的节水潜力、技术指标进行了深入研究。建立了膜孔滴灌［6］、微喷灌［7］、低压管道［8］以及膜下滴灌［9］等节水技术的评价指标体系。提出评价技术自身包括灌水质量要求、节水效果的标准，并从技术经济角度对其综合效益进行评价。还有一些学者在评价理论方法上做过深入研究，将灰色关联度分析［10］、神经网络以及加权综合评价［11］等方法运用到节水技术评价指标体系构建的各个环节当中。上述评价指标体系多是由技术指标构成。这些指标是对技术自身进行评价，各地在进行技术推广应用时，还需考虑技术自身与应用环境的适应程度，当地经济投入能力、用户对工程技术的接受和掌握程度等多个方面。本文从推广应用角度出发，对南方各地是否适宜于应用低压管道输水灌溉技术做准确评价，从而为制定地区低压管道输水灌溉工程发展规划提供依据。

1 影响低压管道输水灌溉工程技术应用的主要因素

影响低压管道输水灌溉工程技术应用的因素有很多，但主要包括自然条件、工程建设条件、投入能力、运行管理手段和技术人员素质、当地政府政策引导以及民众对新技术的接受程度等。

（1）地形条件

地形条件指推广低压管道输水灌溉工程技术地区的相对高差、坡度及平整度，其中坡度是影响农田水利工程措施选择的重要因子［12］，坡度大小直接影响农田的分布，对低压输配水灌溉管网的布置具有显著影响。比如在地形平缓地区，可以采用开敞式布置，对于坡度较大地形复杂的丘陵山区，则必须采用封闭式。理论上灌溉输水管道可以将水输送至农田各处，可以适应平原及丘陵各种地形。但随着坡度的增加将会不适宜采用地面灌溉技术且将大大增加施工和运行成本，因此将低压管道技术的最大适用坡度定为耕地开垦的上限25°。

（2）水源条件

水源的水量、水质及水位均影响低压管道的应用。水源泥沙较多时，就要考虑是否发展管道。因为与渠道相比，管道易出现淤堵，对管道的清理比渠道复杂得多，将大大增加运营成本。水位决定了取水方式，当水源水位很高时，比如在水库灌区，富余水头很高以至于若采用渠灌必须要进行消能，否则就会对渠道以及田间产生冲刷。采用管道就可以有效的预防，因此可以优先考虑发展低压管道。当水源水位很低时，采用提水灌溉，可以有效保证管道运行所需的水压，因此同样可以发展低压管道。当水源水位稍高于灌区时，自流就可以满足灌溉要求，此时发展管道可能导致水头不足，若进行泵站建设，又提高了成本，因此就要优先考虑渠道输水灌溉。

（3）生产水平

生产水平决定着低压管道输水灌溉工程技术能否充分发挥其效益。若当地还处在小农户分散种植阶段，生产条件落后，劳动生产率和土地经营规模都不高，则应优先考虑提高现有的农业基础设施［13］。否则，即使建有低压管道输水灌溉工程，但由于生产水平的限制，用户也不能得到很好的收益，这样不利于技术的推广普及。比如为了几十亩田块单独采用低压管道，将大大增加成本，投入产出效果差，最后得不偿失。

“海航从2018年开始，资产出售步骤加快。悉尼写字楼、淄博石油、纽约曼哈顿第六大道写字楼等被悉数出售。海航首府、海航棚改地块、海航科技广场、海航广州白云项目等先后出售给融创、富力及万科等。”丁晓晓表示，这样的资产出售远未停止，海航的危机还没有解除。

（4）农机化发展水平

农业机械化是扩大经营规模、改善劳动条件、提高生产效率的重要保证［14］。推广低压管道的目的是促进增产增收，实现这一目的的前提是实行规模化、集约化种植管理。而当一个地区农业机械化水平很低时，就无法满足上述要求，而小农户分散种植就会导致该技术的收益降低。因此可以说农机化水平是低压管道技术实现其最大效益的有效保证。

（5）施工水平

管道输水灌溉工程具有工程隐蔽、投资大、使用时间长等特点。为了保证工程投入使用后正常运行，必须在施工环节严格把关。若稍有疏忽，就会埋下隐患，对后期的运行管理尤为不利。诸如管槽开挖、管道基础、管道连接、配套设施等的施工建设若达不到设计要求，就会出现管道倾斜、不均匀下沉、管道不密封，产生严重渗漏［5］。

（6）经济投入能力

有研究表明，我国财政农业投入与农业增长和农民增收之间存在着较强的相关关系，财政农业投入每增长l%，农业生产总值将增长0.12%，农民收入将增长0.45%［15］。可见当地的经济投入能力是该技术充分发挥其效益的保障。一个地区的经济发展水平决定其节水灌溉工程的投入能力，因此应将经济发展水平列为评价体系的一个重要指标。

（7）管理水平

（8）政府支持力度

国内外先进节水灌溉工程技术推广应用的经验表明，政府的正确引导和政策支持是技术推广的重要保障，这也是由节水灌溉工程技术推广的重要性和特殊性决定的［16］。政府在某阶段的发展规划目标决定其是否会对某项技术的推广给予更多的扶持。因此对低压管道而言，只有当地政府在节水、节地、省工和精细用水管理等方面有更多的需求时，此项技术才能被重视并给予一定的扶持，使其得到推广应用。

（9）其他因素

除上述主要因素外其他比如当地的劳动力价格、人均耕地面积以及作物种类等都对低压管道输水灌溉工程的推广应用产生一定的影响。当然低压管道技术本身的一些特点也应作为评价指标的一部分，比如其年运行费用决定该技术能否在地区普遍推广，技术应用所带来的效益则决定该技术能否被当地扩大推广。诸如此类影响低压管道输水灌溉工程技术推广应用的因素都将作为评价体系中的重要指标。

2 低压管道输水灌溉工程技术适宜性评价体系的构建

2.1 指标选取及体系构建

根据对上述主要影响因素的分析，根据系统性、可行性、科学性、引导性等原则，现将指标细分为：

（1）应用环境评价指标：自然环境，比如地形、气候及水源因素。农业生产，比如作物种类、生产水平、农机动力。技术环境，比如当地的施工管理生产水平。社会环境，比如当地的劳动力价格等。政策环境，比如政府对该技术的推广程度及对该技术的补贴程度。

（2）技术经济评价指标：技术特点，比如其年运行费用等。经济效益，比如其节水、增效能力。

根据AHP方法，建立包括目标层、准则层、指标层和分指标层四个层次的低压管道输水灌溉工程技术适宜性评价指标体系，并通过对地方水行政管理部门领导、技术人员、用户代表等，根据层次分析法给出指标权重的专家评价结果。

低压管道输水灌溉工程技术适宜性评价体系结构如图1所示，具体指标权重分布如表1所示。

图1 低压管道输水灌溉工程技术适宜性评价指标体系

表1 指标权重分布

2.2 指标值的获取

在上文中该评价体系的指标体系已经构建完整，各指标的权重已进行合理分析。因此剩下的重要任务就是如何对具体指标值进行评价。本文采用模糊综合评价法中有关指标值评价中的计算方法，即通过隶属函数将各指标的数值进行标准化。由于有些指标并不能用明确的数值来表示，所以对于该指标的隶属函数可以采用简单的分段函数，建立相应的分级标准，采用分级赋值，包括指标1、2、3、4、5、6、7、11。具体的评价标准参照表2。

表2 定性指标值评价标准

对于涉及到经济产量等直观的数值指标，即可根据有利不利原则，有利原则取各指标值的最大值，不利原则取各指标值的最小值，通过正相关和负相关的函数对指标进行赋值，包括8、9、10、12、13、14、15、16。

隶属函数共有两种表达形式：

x1、x2指该指标取值的临界值，即指标值适宜的范围。在公式（1）中，x1为最优值、x2为最次值。在公式（2）中x1为最次值，x2为最优值。根据对各种定量指标的分析，可以得出各指标对应的表达形式。其中符合公式（1）的指标为8、12，符合公式（2）的指标为9、10、13、14、15、16。

根据不同地区进行的调查研究结果，可以得到有关定量指标的适宜分布，如表3所示。

表3 定量指标值评价原则

3 案例分析

以江苏某市为研究对象进行该地区的低压管道输水灌溉工程技术推广应用适宜性评价，该市地处长江下游平原，土地面积1 276 km2，户籍人口106.72万人，耕地面积42 015 hm2。2011年地区生产总值1 710.45亿元，粮食产量32.14万t，农村居民人均纯收入17 289元，城镇居民人均可支配收入35 041元。通过对该地区进行的调查，可以得出各个指标的数值，通过上述的评价方法计算评价指标值，再根据各个指标的权重，最终得出评价结果，具体结果见表4。

表4 案例评价结果

根据评价等级的划分以及评价的得分结果可知，该地区适宜进行低压管道输水灌溉工程技术的推广应用。近年来该地区的实际情况是低压管道输水灌溉工程技术深受广大用户欢迎，现在已经由最先在蔬菜、花卉、苗木生产推广应用迅速扩大到大田粮食作物生产区域，几乎全部新建和改造的农田灌溉工程设施均采用管道进行输水配水，节水、节地、节能、增效成效显著，对提高农田水利基础设施对农业生产的保障能力、促进当地经济社会发展做出了重要贡献。

4 结 论

在低压管道输水灌溉工程技术推广应用过程中，应该综合考虑其当地的自然条件、工程建设的投入能力等因素，决定是否可以发展以及如何发展最为适宜。本文对影响低压管道输水灌溉技术应用的主要因素进行分析，提出了影响低压管道输水灌溉工程技术推广应用的16项指标。通过AHP方法，对各个指标对技术的影响程度进行指标权重分配，并调查研究给出每个指标的评判标准。对于定性指标，给出了三个评判等级，对于定量指标，给出两种隶属函数。实际案例分析结果表明，本文提出的低压管道输水灌溉工程技术推广应用适宜性评价方法具有较好的效果，能真实的反映当地对低压管道输水灌溉工程技术应用的适应程度，并且能对技术应用进行阶段性评价。为当地进行低压管道输水灌溉工程技术的推广以及阶段性发展规划提供依据，避免发展过程中的盲目性，减少浪费，促进低压管道输水灌溉工程技术的良性发展。

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Applicability Assessment for Technology of Low-pressure Pipeline Irrigation Projects in Southern China

WANGMeng1，LIU Jian-hua2，LIU Qun-chang3，ZHOU Ming-yao1
（1.College of Hydraulic Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225009，China；2.Hydraulic Engineering Co.，Ltd.ofWuxi City，Wuxi，Jiangsu 214000，China；3.China Institute ofWater Resources and Hydropower Research，Beijing 100044，China）

Based on investigations，the main influencing factors on the popularization and application of low-pressure pipeline irrigation projects are identified here，the suitability assessment system for the technology of the low-pressure pipeline irrigation projects in southern China is proposed，and the comprehensive evaluation model by combining AHP with Fuzzy evaluationmethod is established.The results show that the assessment system is effective and reasonable by taking a city for example.

irrigation w ith low-pressure pipeline conveyance；evaluation index system；analytic hierarchy process（AHP）；fuzzy evaluation；suitability

S275

A

1672—1144（2014）01—0087—05

10.3969／j.issn.1672－1144.2014.01.018

2013-09-27

2013-10-17

国家“十二五”科技支撑计划农村领域首批项目（2011BAD25B04－3）

王 蒙（1989—），男，河北邢台人，硕士研究生，研究方向为低压管道输水灌溉工程。

周明耀（1958—），男，江苏阜宁人，教授，主要从事农业水土资源高效利用方面的研究工作。