大型灌区运行状况综合评价软件开发研究

结合陕西省大型抽水灌区——交口抽渭的实际,在对交口抽渭灌区全面调查基础上,建立了6个一级指标,27个二级指标的评价指标体系,运用G1法和变异系数法分别确定出主、客观权重,再运用博弈论法将主、客观权重进行融合、集化,最终确定出一组合理的综合权重。采用灰色关联理论的理想解法对交口抽渭灌区运行状况进行综合评价,并开发出大型灌区运行状况综合评价的计算软件,以交口抽渭为实例进行验证,评价软件结果显示:交口抽渭灌区在2007,2008,2009,2010,2011,2012年的相对贴近度分别为0,0.1166,0.2468,0.4275,0.6102,0.7783,运行状况级别分别为差、中等、中等、良好、良好、良好。其评价结果与实际计算结果基本一致,即随着时间的推移,交口抽渭灌区评价级别从差逐渐变为良好,运行状况越来越好,这也符合交口抽渭灌区的客观实际和发展规律。大型灌区运行状况综合评价软件评价结果可靠,可大幅度提高灌区综合评价的效率。     

半干旱地区大型灌区水文生态系统质量综合评价——以陕西省泾惠渠灌区为例

根据泾惠渠灌区水文生态现状和存在的主要问题,构建了由3层16项指标组成的综合评价指标体系;基于层次分析法进行了指标权重分配,确定了评价标准和两级模糊综合评判法,并以泾惠渠灌区2000年的具体指标值为例,进行了实例验证。结果表明,水文气象要素和生态环境要素的质量都为中等水平,两者对中等级别的隶属度分别为36.7%和42.3%;而社会经济要素的质量相对较差,对很差级别的隶属度高达61.1%。总体来说该灌区2000年的水文生态系统质量处于中等水平。评价结果与实际情况基本相符,说明层次分析法和两级模糊综合评判法在半干旱地区大型灌区水文生态系统质量综合评价中具有一定的应用价值。     

陕西泾惠渠灌区土壤质量综合评价研究

以陕西省主要的粮食、蔬菜生产基地泾惠渠灌区为研究对象,通过对土壤质量现状的调查、现场采样和试验分析,选取土壤总盐量,pH,土壤有机质,碱解氮,速效磷,速效钾,Cu,Zn,Pb,Cd,Cr,As,Hg以及地下水硝酸盐含量14个指标,基于层次分析法在确定其权重的基础上,利用综合指数法对泾惠渠灌区的土壤质量进行了综合评价。结果表明:灌区75.3%的土壤质量处于优良水平,20.8%的土壤质量处于中等水平。总体看,泾惠渠灌区的土壤质量综合指数均值为0.82,属于二等,质量为良好土壤。指标选取得当,研究结果与灌区的实际情况相吻合,研究方法可靠。     

灌区节水改造综合评估指标权重确定方法研究

为了科学合理地确定指标权重,从而对灌区节水改造项目综合后评估作出理想的评价结果,在阐述基于离差平方和的综合赋权法和基于博弈论的综合赋权法原理的基础上,将这两种综合集成赋权法分别应用于关中洛惠渠等4个灌区的节水改造项目综合评估,发现两种综合赋权法得出的权重向量大小排序结果并不相同,但根据两种权重值计算的多个灌区综合评价值大小排序结果相同.对这一现象进行的进一步分析表明,两种综合集成赋权法的指导思想虽然不同,但其原理都是科学合理的.在确定灌区评价指标权重时,若为了对各灌区评价对象充分拉开档次,可选用基于离差平方和的综合赋权法,当希望尽可能保留各主客观权重值的信息时,可选用基于博弈论的综合赋权法.     

基于集对分析法的大型灌区运行状况评价研究

运用集对分析法建立综合评估模型在确定指标权重时,先将粗糙集理论中的属性重要度的确定方法和专家评分法相结合,再运用博弈论方法对确定的权重进行集化和融合,得到灌区评价指标的综合权重。本研究应用集对分析法对山西汾河灌区2004年度运行状况进行了较准确地综合评价,等级为良;评估结果表明,集对分析方法具有较高的分辨率和较大的实用性,具有不遗失数据中间信息、评价结果与实际情况更为相符的优点,为灌区运行状况综合评价提供了一种简单而适用的评价方法。     

综合干旱指数的构建及其在 泾惠渠灌区的应用

基于标准化降水蒸散发指数(SPEI)、归一化植被指数(NDVI)、标准化土壤含水量指数(SSI)和标准化地下水指数(SGI)4个反映地区农业干旱的指数,利用CRITIC客观赋权法构建了综合干旱指数(CDI),以泾惠渠灌区为研究区,计算综合干旱指数,并与改进的帕默尔干旱指数（sc-PDSI）进行相关性分析评价其适用性,采用Mann-Kendall检验法分析了泾惠渠灌区2002-2013年农业干旱的发展趋势。结果表明：构建的综合干旱指数(CDI)与自适应帕默尔干旱指数(sc-PDSI)具有强相关性,皮尔逊相关系数为0.73,CDI与sc-PDSI在对旱情监测结果上相关性显著,两者在时间演进上趋势整体相同,说明综合干旱指数(CDI)可以较为准确地反映研究区的干旱情况,在研究区适用性较强。利用综合干旱指数(CDI)对泾惠渠灌区的干旱特性进行了分析,月际间分析发现泾惠渠灌区在4、6月和11月较容易发生干旱,而2月和8月灌区较为湿润,季节间分析发现灌区在2003年发生了严重的春旱,2002年发生了严重的夏旱和秋旱,2009年发生了严重的冬旱。年际间分析发现泾惠渠灌区的CDI值在2002—2013年间大约以0.032·a^-1的速度波动上升,说明研究区干旱有缓解趋势。利用Mann-Kendall突变检验法分析出泾惠渠灌区的旱情在2011年7月发生了显著突变,CDI趋势由降低转为增加,表明研究区在此时间点后呈湿润化趋势。     

陕西省泾惠渠灌区土壤重金属污染潜在生态风险评价

在调查研究泾惠渠灌区土壤重金属污染现状的基础上,以Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn 7种重金属元素为指标,利用土壤重金属污染潜在生态风险指数法对土壤重金属生态危害程度进行了评价。结果表明,灌区部分土壤重金属生态危害程度都为轻度,个别采样点为中等;从重金属的种类看,只有Cd和Hg的值大于40,生态危害程度为中度,其余元素都为轻度;7种重金属潜在生态危害程度依次为HgCdAsPbCuZnCr。重金属潜在生态危害指数RI平均值为133,土壤重金属潜在生态危害为轻度。从不同的土壤重金属综合污染评价方法看,内梅罗综合污染指数(P)和潜在生态风险指数(RI)的评价结果具有很高的一致性,达到极显著的相关关系(R2=0.9313,P0.01)。     

农田混凝土衬砌渠道质量模糊综合评价

为有效反映农田混凝土渠道衬砌工程质量评价指标体系中主、客观评价信息,引入基于德尔菲法与层次分析法相结合的融合权重;运用模糊综合评价法建立了农田混凝土衬砌渠道质量模糊综合评价模型。通过工程实例验证,结果表明：该工程项目质量良好、合格和不合格的隶属度分别为39.9%、60.1%、0%;整个工程项目的质量最终评价为83.48,评定该项目的质量等级为合格。结合工程项目后期运行状况,并与传统评价结果对比,证明农田混凝土衬砌渠道质量模糊综合评价方法可行、有效。     

污染损失率法在土壤重金属污染评价中的应用

利用土壤环境质量评价的一种新评价理论污染损失率法对陕西省泾惠渠灌区的土壤质量进了评价。评价结果表明,21个土壤采样点综合污染损失率在9.10%～16.15%之间,占总土壤采样点数的87.5%,污染等级为Ⅱ级,土壤属于尚清洁水平;两个土壤采样点属于轻污染水平;只有一个样点污染等级为Ⅳ级,属中污染水平。结果与实际情况较吻合。同时应用传统的内梅罗法综合指数法进行了验证性评价。各样点两种评价方法的污染程度排序结果除3个样点的污染排序次序差异较大外,其他样点的次序基本一致。通过对综合污染损失率与内梅罗综合污染指数(P)及潜在生态风险指数(RI)的相关性分析,相关系数分别为0.9788和0.9203,都达到了极显著相关(p﹤0.01),说明综合污染损失率法的评价结果是可靠的。将污染损失率法应用于土壤环境质量评价中,对样本中超标较严重的污染因子有更强的分辨率,对于土壤污染的相对严重性判断更精确,可以为相关管理部门提供明确的决策信息,从而针对不同的土壤重金属超标情况采取相应的控制和修复措施。     

基于主成分分析和Copula函数的灌溉水利用系数影响因素研究

以新疆生产建设兵团第十二师中型灌区为研究对象,采用首尾法测算2018年和2019年4个样点灌区的灌溉水利用系数,在采用主成分分析法对指标体系降维处理的基础上,用Copula函数构建PCA-Copula评价分析方法,对灌溉水利用系数各影响因素的影响程度和影响规律进行计算分析。结果表明：两年测算数据表明,4个样点灌区灌溉水利用系数都在0.63以上,且最大值达到0.668,分别高于同期全疆、全国平均水平5.05%、10.15%;主成分分析得出,渠道衬砌率（0.944）、滴灌灌溉面积比（0.746）、作物需水量（0.635）、实际灌溉面积（0.734）等都具有超过60%的正贡献率,而葡萄种植比（-0.586）和灌区毛灌溉用水量（-0.645）等具有超过58%的负贡献率。利用PCA-Copula分析评估方法得出,作物种植比例和节水灌溉工程状况对十二师中型灌区灌溉水有效利用系数影响显著（P<0.05）,其中葡萄净灌溉定额和灌区毛灌溉用水量对灌溉水有效利用系数的影响极其显著（P<0.01）,相关系数分别为0.875、0.742,同时利用Spearman等级相关系数检验法和线型回归来检验PCA-Copula评价法与熵值法的密切程度,检验结果其相关系数分别为 0.87（P＜0.05）和0. 52（P＜0.001）,表明PCA-Copula评价方法适用于研究灌溉水利用系数影响因素。     

基于AHP的渭河流域用水水平评价及计算机实现

依据渭河流域用水特点和系统工程的思想,建立了渭河流域用水水平评价指标体系,研究基于AHP方法的指标权值确定的步骤和方法,探讨分析多层次灰关联综合评价中最优指标集、指标集规范化、灰色关联系数、评判结果矩阵等关键问题;采用VC 和数据库技术开发了C/S模式的渭河流域用水水平评价系统。选择渭河流域典型区域2003～2005年的用水数据进行验证。结果表明:评价结果与实际情况相符,研究方法和手段有一定的推广价值。     

基于MCA与CP的灌区管理综合评价研究

灌区管理评价的主要问题是各评价因子的权重确定和评价函数的选择.目前评价存在的主要问题为因子权重确定的不合理性和取值空间不完备性及评价函数的不确切性.为此,本文采用层次法由专家确定权重,由多元相关原理调整权重的影响值,由数理统计原理确定因子的取值区间,最后用综合距离模型对综合指标进行评价,较好地解决了该问题.实例表明,该评价是科学的、可行的.     

河套灌区参考作物蒸发蒸腾量估算方法研究

参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）是计算作物需水量的基础,一般用FAO推荐的Penman-Monteith公式（PM公式）计算。但是在河套灌区部分地区缺少辐射数据的观测,因而无法利用PM公式计算ET₀。本文选用河套灌区临河气象站1990—2012年的气象资料,分析了利用PM公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET₀与气象要素的关系,发现对ET₀影响最大的气象因素为净辐射,其次为饱和水气压差和平均温度。建立了基于饱和水气压差、温度和风速的ET₀估算公式,验证结算显示相关系数、纳什效率系数和总量平衡系数分别为0.96、0.92、1.00。在风速缺测的条件下,也建立了基于饱和水汽压差和温度的ET₀估算公式。以上两个公式为河套灌区缺资料条件下ET₀的估算提供了简单且准确的估算方法。     

基于EMD和IDAR的灌区年降水量预测研究

针对降水量这样一种非线性、非平稳序列,研究经验模态分解方法(EMD)和信息扩散近似推理方法（IDAR）在年降水量预测中的组合应用,解决资料序列不充分情况下的区域降水量预测问题。首先,通过EMD方法对具有典型非线性与非平稳特征的年降水量时间序列进行处理,分解出包含原信号不同特征尺度的分量数据系列;然后应用信息扩散近似推理技术对各降水量分量间的复杂非线性关系进行描述,建立当前趋势以及相邻年份之间的预测规则,并进行预测。以文献案例灌区长系列降水资料为样本进行实例计算,并与其它预测方法进行了对比。结果表明：基于EMD和信息扩散近似推理的预测方法效果较好,误差绝对值和为1.30,优于人工神经网络、线性自回归方法以及单纯信息扩散近似推理的统计结果。同时,为了验证该方法的适用性,将该方法应用于文峪河灌区的降雨量预测,取得了满意的效果。研究中发现：信息扩散近似推理可将样本点转换成模糊集,部分弥补了由于数据的不完备性所造成的信息空白,并可将矛盾模式转换成兼容模式。而EMD方法可有效分解具有非线性、非平稳特征的降水序列,保留其原序列在空间（或时间）各种尺度上的分布规律。两者结合对解决样本不完备的非平稳序列的预测问题是非常有价值的。通过与其它预测方法比较,发现该模型能够很好地光滑样本数据以及能够较好地发掘知识,有较高的预测精度和推广应用价值。     

井灌区节水灌溉效率与潜力分析——以内蒙古通辽市为例

在对内蒙古通辽市井灌区水资源利用现状和农业灌区用水现状进行实际调查与分析的基础上,按不同灌溉方式、土壤类型、分布位置和灌溉管理水平选择典型样点灌区,分别用田间实测法和水量平衡法科学地测算不同灌溉方式下的样点灌区、灌区和地区的灌溉水利用效率,并分析评估样点灌区、灌区和地区三个尺度的节水效果与潜力。测算得出通辽市所辖的奈曼旗、科尔沁左翼中旗、科尔沁区、开鲁县、库伦旗、科尔沁左翼后旗、扎鲁特旗和霍林郭勒市灌溉水利用系数分别为0.799、0.832、0.813、0.803、0.823、0.806、0.802和0.810。。现状年通辽市地下水灌溉总面积为64万hm~2,其中节水灌溉面积为30万hm~2,还有34万hm~2农田使用传统的灌溉形式。假定未来34万hm~2待改造农田全部发展为低压管灌时,通辽市64万hm~2灌溉面积可节约水量3 860万m~3;全部发展为喷灌时,可节约水量8 298万m~3;全部发展为膜下滴灌时,可节约水量10 904万m~3。各灌区灌溉水利用效率的高低主要取决于不同灌溉方式的面积占总灌溉面积的比例,采用高效节水灌溉可整体提升灌区灌溉效率。     

渭干河灌区水盐动态变化及其耦合分析

渭干河是新疆著名大河之一,是渭干河绿洲的塑造者,该绿洲的生存和发展与灌区水资源利用关系密切。渭干河灌区环境恶化主要是在自然及人为因素共同作用下形成的。灌区分布于独立而封闭的冲积扇上,原生土壤普遍含盐,加之长期以来重灌轻排,土壤次生盐渍化严重。本文根据渭干河灌区多年水盐监测资料,探讨灌区多年来的水盐动态变化及其耦合关系。研究表明:灌区盐分来源主要为引水携盐,灌区排水是灌区盐分去处的主要途径;灌区地下水埋深,地下水水质存在时间和空间上的变化,地下水状况决定水化学类型。