节水型生态灌区指标体系构建与评价方法研究

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灌区是我国农业发展的关键支柱和商品粮棉油的生产基地,对促进农村经济增长,改善生态环境具有极其重要的意义。但传统灌区土质渠道难以满足高效灌溉输水需求,农田沟渠全衬化、边坡砌石硬质化工程影响渠道生态功能,灌溉退水产生诸多生态问题,因此构建节水型生态灌区已成为我国实施水安全战略和推进生态文明建设的必要举措。本文对节水型生态灌区的基础理论进行了论述,并建立了指标体系、分级标准及评价模型,并以陕西省交口抽渭灌区为研究实例,评价其建设发展水平。主要研究成果如下:(1)通过对国内外学者研究成果的分析,并结合灌区发展的特征,对节水型生态灌区的定义、建设原则及关键技术进行了总结,构建持续协调发展的灌区。(2)根据我国大型灌区实际,利用八大入选原则及优化筛选模型构建了一套节水型生态灌区指标体系,涵盖了灌溉节水系统、灌区环境质量、灌区生态资源、社会经济效应、服务管理体系及人文生态环境6个准则层和19个指标层,用52.78%的指标表达了 85.57%的信息,全面反映了节水型生态灌区特征,对应准则层的指标数为3、2、5、2、3、4个,根据现行国家标准和相关研究结果确定了评价标准,分别为“优秀、良好、中等、及格、不及格”5个等级,以反映灌区建设的发展水平。(3)分析灌区评价中常用主客观赋权法的优缺点,本文主观赋权采用了遗传层次分析法,将判断矩阵一致性概化为非线性优化问题,能够快速构建判断矩阵并检验其一致性问题,客观赋权从数据自身结构特点出发采用了贡献率法,并兼顾序信息和强度信息建立了组合赋权模型对各指标的综合权重进行了计算,得到在准则层中,权值最大的为灌区生态资源,最小的为服务管理体系,在指标层中,地表水氨氮浓度和灌溉水利用系数的权重较大,而“两费”落实情况和灌溉管理人员业务素质的权重较小,组合权重排序与主观权重的排序相一致,又同时兼顾了客观权重的强度信息,同时解决了传统组合赋权主客观权重调整系数的单一性问题。(4)针对已有评价模型的优缺点,改进建立了三种评价模型,包括模糊综合评价模型、混合型中心点三角白化权函数灰评估模型及改进变权物元可拓模型,并分别对2020年陕西省交口抽渭节水型生态灌区的建设状况进行评价,结果一致表明:该灌区建设的发展程度处于中等等级,其服务管理体系和人文生态环境属于优秀等级,其余准则层属于中等等级,并分析了每一准则层的制约因素。同时分别以±10%、±20%、±30%、±40%和±50%指标实测值的变化幅度进行敏感性分析,得到了权重和等级变量特征值的变化幅度,以及等级变量特征值随单一指标值分别改变时的主要敏感性指标。最后分析了交口抽渭灌区目前面临的问题,并提出了相应的对策以指导节水型生态灌区建设的健康发展。
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