刘 琴，刘淑娥

(江西省赣西土木工程勘测设计院，江西 宜春 336000)

当前，AHP法和模糊评价理论为综合评判灌区效益普遍应用的方法，依据相关专家意见制定指标权重属于使用这些方法的基本依据，由于未考虑不同参数之间的客观联系，致使评价结果往往存在较强的主观性；同时，选择的参评要素通常存在一定的关联，设立的评判标准的针对性较差，由此形成的评价模型和指标体系的普遍适用性较低[1-8]。因此，为了从根本上解决主观性较强的问题，将灰色关联度法和AHP法相耦合用于确定综合灰色关联系数，从客观性和主观性的角度选择多个评判要素建立效益评估体系，从而确保灌区综合效益评估的科学性、全面性和公正性。

1 灌区综合效益评价方法

1.1 层次分析法(AHP法)

根据待评价对象的性质和不同参评要素达到目标的程度，运用层次分析法将其分解为若干个层级，然后按照合适的准则邀请专家两两比较各要素的重要度形成梯阶层次结构。工程实际应用时，层次分析法主要是依据一定的流程和原则分解复杂的系统问题，通过分析各要素之间的关联特性形成多层次体系，并以1-9标度准则(表1)比较不同要素的重要度，在此基础上搭建各层级的判断矩阵A，其中元素i与j的重要度评判值为aij。

表1 判断矩阵的标度准则

根据标度准则邀请专家评判两两要素间的相对重要度，该过程可实现定性语言的定量化描述，并用于确定每个元素的权值，为检验权重计算的科学合理性，仍需要检验矩阵的一致性，检验时应用到的公式有：

(1)

(2)

式中：CI、RI、CR依次为一致性指标值、标准值和比率值；n、λmax依次为判断矩阵的阶数及其对应的特征值。判断矩阵满足合理性要求的评判依据为CR<0.1，达到该条件则认为权值可以用于灌区综合效益评估；否则，应重新调整判断矩阵，直至符合检验要求。最终，将满足一致性检验的最大特征根λmax对应的特征向量标准化处理，其分量即为每个要素的权值。

1.2 灰色关联度分析法

灰色关联度法是一种依据关联度的排列次序、大小反映参考序列与比较序列间“优劣关系”的新型综合法，由于其通俗易懂、计算简单、运算量小且对样本量要求低等特点，可以准确的衡量不同序列样本间的客观关系，对于解决多样本序列强弱关系、次序排列等问题具有较强适用性。将灌区综合效益状况利用关联度法评价时，其主要流程为：

步骤1：数据的归一化。设参考序列x0(k)(k=1，2，3，…，M)为灌区综合效益的理想目标，参与评估的分区数为M；比较序列xi(k)(k=1，2，3，…，n)反映待评样本的实测数据，效益评价因子数为n。考虑到不同要素的数量级和单位不同无法直接参与运算，对此应先利用归一化公式加以处理，其表达式为：

(3)

步骤2：关联系数值。采用公式(4)求解比较序列xi(k)与参考序列x0(k)之间的关联系数值ξ(xi)，数学公式为：

(4)

式中：ρ为降低序列中极值影响的分辨系数，其取值区间为0-1，一般情况下取0.5；△0i(k)为灌区综合效益的目标值与比较序列值之差；△max、△min为两级之间的最大和最小差值。

步骤3：综合效益评估。将AHP法求解的权值与关联系数值加权处理，形成能够反映灌区整体效益的综合关联系数，依据该系数值大小评判比较序列的“优劣”程度，并作为评判灌区整体效益的依据。

2 实例应用

2.1 灌区概况

马岗灌区位于江西省中部，宜春市东北部，地处E115°07′-115°09′、N28°15′-28°21′之间，总土地面积28.1km2，其中总耕地面积2000hm2。灌区内地形以低山丘陵为主，森林植被覆盖率达60%，设计灌溉和现状实际灌溉面积为1740hm2和1120hm2，农作物以水稻为主，兼种油菜、蔬菜等。灌区内主要涉及锦河北岸支流棠浦港，灌区内蓄水工程主要有1座中型水库(马岗水库)、1座小(2)型水库(北公庙水库)、3座山塘、1座陂坝引水(流陂)，3座提灌站。

马岗灌区为上高县的中型灌区，对于促进当地农业生产发展发挥着不可替代的作用。由于资金投入不足、工程建设质量差，加之自然老化、人为活动和年久失修等因素作用，使得灌区水利实施功能效应无法得以充分发挥，灌区灌溉面积出现逐年萎缩退化的趋势。近年来，为进一步提升灌区的农业生产力和灌溉水的利用率，改善、扩大现有灌溉面积以及充分发挥灌溉工程效益，灌区水利骨干工程的改造建设势在必行。以“疏浚、除险加固、节水”为中心实施灌区配套改造为农业生产和农业综合开发土地治理的基本要求，建设实施的改造工程包括：①马岗一干渠渠段拟采用C20砼预制块护坡、现浇砼护底，填方渠段(半挖半填渠段填方侧)结合防渗要求，并在粗砂垫层下设一层防渗土工膜；局部衬护渠道破损段边墙采用浆砌石(或C20砼)修复、底板采用C20砼修复。②渠系建筑物加固改造工程：拆除重建界岭泄洪闸、5座小型分水闸、汇银涵管、2座机耕桥及2座人行桥，马岗、东塘桥、伍家渡槽局部修复等。

为更好的检验灌区水利骨干工程改造项目的实施成效，全面掌握改造后灌区水利设施的运行状况，有必要选用科学的方法合理评估灌区综合效益。因此，文章拟选用关联度法和AHP法评价不同年份灌区的综合效益，以期为灌区节水改造技术的适宜性分析及其方案的优化设计提供科学依据[9,10]。

2.2 评价指标体系构建

根据灌区水利设施实际运行情况和节水改造项目的有关资料，从生态、经济和社会3个子系统选取复种指数、综合灌溉定额、人均GDP、农民节水意识、现代化设备占有率等18个指标建立灌区效益评价体系见表1，然后对每个元素的权重和关联度加权处理，以形成能够反映灌区效益的综合指数。

2.3 不同年份灌区综合效益评价

通过实地调查分析，结合马岗灌区2010年、2013年、2016年、2019年相关资料提取各参数初始值(表1)，然后运用AHP法求解综合评估体系中准则层、指标层各元素权重，借鉴专家意见和标度准则构造的判断矩阵见表2和表3。从表2可知，准则层中各项要素的最大特征根λmax=3.25，利用文中所述公式(1)、(2)求解出相应的CR=0.02<0.1，由此表明该判断矩阵能够符合灌区效益评估的合理性要求。

表1 马岗灌区综合效益评估体系与初始数据

同理，结合每个参数的具体内涵和专家意见，运用相同的方法和步骤求解出指标层中各要素的权重。为简要说明该过程，以准则层中经济效益下属的各要素为例，依据标度准则和专家意见构造的判断矩阵见表3，经一致性检验求解出符合合理性要求的各项要素权值。依次类推求解出准则层中生态效益、社会效益下属的各要素权重，见表4。

表2 准则层各要素判断矩阵

表3 经济效益中各要素判断矩阵

表4 社会与生态效益各要素权重

结合表2-表4中各项元素的权值，最终输出评价体系中每个元素的综合权重(表5)，其中准则层中生态、社会、经济效益的权值为0.104、0.260、0.636，各项元素权重均符合合理性要求。

表5 参评要素的灰色关联系数与综合权重

续表5 参评要素的灰色关联系数与综合权重

根据灌区不同年份每个元素的初始数据，表1，利用公式(3)求解出指标层各项元素的关联系数，见表5。然后结合各项元素的综合权重及其关联系数，采用综合加权法确定灌区效益综合评价指数，见表6。

表6 马岗灌区不同年份综合效益评价值

根据表5可知，从小到大排列的马岗灌区不同年份的综合效益为：2010年<2013年<2016年<2019年，各年份所对应的综合评价指数为0.1736、0.2510、0.5573、0.9806。可见，马岗灌区综合效益整体呈现出不断上升的趋势，其原因为马岗灌区近年来建设实施了一系列的水利骨干工程改造措施。

结合项目实施的相关资料和实地查勘情况，项目的实施显著提升了灌区农田用水效率，这在很大程度上减少了农民水事纠纷、农田灌溉水费支出，为促进按水量征收水费和建立良好的灌水秩序创造了有利条件；通过实施灌区水利骨干改造工程，可显著提升农业供水保证率和灌区田间灌溉系统完善率，同时对改善灌区自然环境和维持当地社会安定具有积极作用。实施的护砌、整治、绿化等措施改善了农村的交通条件，美化了灌区自然环境，加强了水土保持，有利于农村小气候的调节和实现渠道顺直、坡面平整、断面规范、渠堤树木成荫的建设目标。

3 结 论

文章以灰色关联度法和AHP法为理论基础构建灌区综合效益评估模型，然后以江西省马岗灌区为例，运用该模型科学评价了其综合效益。从经济、社会和生态3大系统选择18项评价要素，按照梯阶层次框架建立了多要素、多层次评价体系，该体系可以基本反映灌区水利设施运行的实际状况。为解决传统AHP法存在的主观性问题，将客观灰色关联度与综合权重相耦合，形成能够评估灌区整体效益的综合关联系数。结果显示，马岗灌区综合效益整体呈现出逐年上升的趋势，其原因为马岗灌区近年来建设实施了一系列的水利骨干工程改造措施，项目的实施发挥了显著的经济、社会和生态效益。