基于主成分分析和Copula函数的灌溉用水效率评价方法

灌区灌溉用水效率评价,对推行最严格的水资源管理制度具有重要意义。该文在构建评价指标体系的基础上,尝试将Copula函数应用于灌溉用水效率评价。针对多元变量导致Copula函数参数求解困难的问题,采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)提取主成分因子,形成新的指标体系,从而建立PCA-Copula评价方法,对灌溉用水效率进行综合评价。对7个灌区灌溉用水效率为例进行评价,从灌区地形地貌、规模大小、供水类型、降雨多少、作物结构以及灌溉成本几方面分析评价值的影响因素。根据各灌区灌溉水有效利用系数的高低,经过Spearman等级相关系数检验,表明PCA-Copula评价方法的评价结果与熵值法以及突变理论评价方法的结果排序相差不超过2个名次的比例为100%,评价结果具有一致性,能够客观反映灌区灌溉用水效率的高低。同时,PCA-Copula评价方法的评价值在0~1之间分布均匀,最大差值为0.622,明显高于另外2种方法,且相邻排序的综合评价值梯度明显,有利于更直观地区别灌区灌溉用水效率的高低。     

基于SPA-VFS耦合模型的河套灌区灌溉用水效率分级

针对大型灌区用水效率分级评价问题,该研究构建河套灌区用水效率综合评价指标体系和指标分级标准,采用改进熵值法对评价指标赋权,将集对分析法(Set Pair Analysis theory,SPA)和可变模糊理论(Variable Fuzzy Set theory,SFS)结合,应用SPA-VFS耦合模型,进行河套灌区用水效率分级评价。结果表明:SPA-VFS耦合模型得到河套灌区用水效率等级为Ⅲ级,与VFS模型和SPA模型的评价结果一致,说明SPA-VFS耦合模型用于河套灌区用水效率分级评价合理可行;SPA-VFS耦合模型和VFS模型所得级别特征值的稳定范围分别为3.12～3.17和3.00～3.33,SPA-VFS耦合模型稳定范围明显小于VFS模型,评价结果更可信,更适宜河套灌区用水效率等级评价。指标评价结果可为河套灌区现代化改造建设提供决策依据,同时为类似灌区的改造建设提供参考。     

基于循环修正的灌溉用水效率综合评价方法

灌溉用水效率是最严格水资源管理制度建设中用水效率控制红线的重要组成部分,也是衡量灌区节水改造进展与效果的重要指标。针对灌溉用水效率评价中存在的单一方法评价结果不一致的难点问题,该文以12个灌区用水水平与用水效率实地调查分析为基础,首先采用突变理论评价方法、熵值法和层次分析法进行灌溉用水效率评价,再以Spearman等级相关系数作为检验标准,利用平均值法、Board法、Copeland法、模糊Borda法4种组合评价方法对单一评价结果进行组合,反复迭代,得到各灌区农业用水效率综合评价排序。最后,根据影响灌区排序的主要指标将灌区分为3类,指出了影响各灌区灌溉用水效率的主要因素及其改进措施,对灌区节水改造与农业用水效率管理具有参考意义。     

土地资源评价方法及评价因素权重的确定探析

综述了目前土地资源评价方法和评价系数权重的确定研究成果,评价了主观赋权法(德尔菲、AHP法)和客观赋权法(主成分分析法、因子分析法、灰色关联法和熵值法)的优、缺点,并认为运用主观赋权法掺杂了决策者的主观随意性,而运用客观赋权法却缺乏决策者的意愿。指出主、客观信息综合集成的新方法是土地资源评价方法及评价因素权重确定的新途径。     

两种综合赋权法应用于灌区节水改造效益评价的比较研究

在灌区节水改造项目综合后评估中,指标权重的确定对于评价结果的客观合理性起着至关重要的作用.为了科学合理地确定指标权重,选用两种不同原理的综合赋权法对灌区节水改造资源性效益评价指标权重进行了确定,并分别应用得出的权重值计算了灌区节水改造资源性效益综合评价值.结果表明,两种综合赋权方法得出的指标权重向量大小排序结果一致,应用于灌区评价时所得4个灌区节水改造资源性效益两种综合评价值大小不一样,但排序结果一致.最后,对该结果出现的原因及两种综合赋权法的适用条件进行了分析.     

灌区水资源综合效益的改进多级模糊优选评价

针对灌区水资源综合效益的评价问题,对于不同层次权向量的确定方法进行改进,构建了改进的多级多目标模糊优选评价模型。利用各评价指标的具体变异程度所反映信息的效用程度进行第一层熵权值的计算;对于中间层的权向量,通过熵权值与主观权重线性或均值相结合方法来确定,兼顾了决策者意愿偏好和客观数据属性,以最高层的输出进行方案整体评价。以陕西省某灌区进行实例验证,评价结果表明灌区规划年各项效益均呈递增趋势,2015年即方案三为最优方案,其综合效益比1997年、2005年分别提高了22.6%和39.6%。并与其他两种方法进行了对比,认为该方法不仅能够用于方案优选,而且对每个方案能给予优劣评价,结果合理可靠,适用于灌区水资源综合效益的评价。     

面向农村微能网的评价指标构建及应用

为了客观的评价农村微能网规划结果的优缺点,该研究建立农村微能网的规划评价指标体系,该评价指标体系包含可靠性、经济性、环保性和效益性4个一级指标、7个二级指标和14个三级指标。首先运用熵权法对农村微能网各规划方案进行客观评价,得到各规划方案的客观评价值,然后根据项目所在地的环境条件、项目资金情况和项目投资方需求不同,运用专家评价法建立专家评价指标权重表,将熵权法与专家评价法相结合,得到适合微能网项目实际开发需要的评价指标的权重分布,优选出适合项目投资方的微能网规划方案。算例结果表明,采用熵权法得到农村微能网3个规划方案的客观评价值分别为1.32、1.14和2.47,得到具有供能装置、能量转换装置和冷-热-电多形式储能装置的方案3为农村微能网最优规划方案。采用专家评价法与熵权法相结合的主客观评价方法对农村微能网规划方案进行综合评价,如果侧重关注环保性指标,则未规划储能装置的方案2为最优选择,如果侧重关注可靠性、效益性和经济性指标,则具有供能装置、能量转换装置和冷-热-电多形式储能装置的方案3是最优选择,证明了该研究所构建的微能网评价体系可以对微能网规划方案实现有效评价,为微能网的建设规划提供有益的参考。     

基于DPSIR模型对宁夏同心旱作补水农业可持续发展分析

根据DPSIR模型的原理,针对宁夏同心旱作补水农业可持续发展评价,从驱动力、压力、状态、影响及响应这5个方面来建立指标体系,力求能够反映出指标体系中各指标之间的关系;根据层次分析法和熵值法确定综合权重,对其指标进行赋权,并计算出生态可持续发展综合评价指数。同心县旱作补水农业体系2005-2008年可持续发展评价值一直上升,可持续状态从一般转变为良好到优秀。评价指数依次为:2008年（0.924 5）>2007年（0.851 9）>2006年（0.710 3）>2005年（0.572 4）。用DPSIR模型与改进熵值法的结合为生态可持续发展评价提供了一个新的方法。     

水稻作物化肥减施增效技术评价指标体系构建

为解决我国水稻作物化肥减施增效技术评价指标体系建立滞后的问题,在深刻理解水稻作物化肥减施增效技术应用终极目标,遵循科学性与实用性、完整性与简明性、系统性与层次性、动态性与稳定性、可行性与可比性和现实性与导向性原则之上,采用文献综述与专家咨询方法构建针对水稻作物评价指标体系,并运用专家组合多重相关法进行主观赋权研究。系统构建了水稻作物化肥减施增效技术综合评价指标体系,其中包括5个一级指标、17个二级指标和43个三级指标,并基于专家组合的多重相关主观赋权方法分别对3个层次指标进行赋权,确立了每个指标的主观权重。本指标体系的构建可以推动水稻作物化肥减施增效技术的研发更具目标性和指向性;基于专家组合多重相关法的应用集中了专家的整体意见,克服了传统主观赋权法存在个别专家差异性引起偏差的弊端,可为科学开展各作物化肥减施增效技术综合评价提供借鉴参考。     

水土保持对水资源系统安全的影响评价

根据水资源系统的概念,提出了水资源系统安全的评价指标体系。利用熵值法及多层次多目标模糊优选理论进行了评价指标和各层分系统之间的权重计算,避免了权重计算中人为因素的干扰。在水资源系统安全概念的基础上,提出了水土保持对水资源系统安全影响的计算评价方法,为评价水土保持对水资源系统安全的影响提供了一个客观的评价方法。     

基于SaltMod模型的河套灌区解放闸灌域土壤盐分综合调控措施

为了探究河套灌区解放闸灌域土壤盐分的综合调控措施,以河套灌区解放闸灌域为例,基于SaltMod模型研究了灌溉水矿化度、咸淡水混合比例、排水沟深度以及渠道衬砌水平对作物根层土壤盐分的影响。结果表明:根层土壤盐分随着灌溉水矿化度的增大而增加,1.0 g/L的地表微咸水较适合本研究区灌溉;淡水(黄河水)和地下微咸水(矿化度为2.2 g/L)混合灌溉比为1∶1时,既增加了地下微咸水的利用且地下水埋深下降到2 m左右的相对稳定平衡状态;当排水深度在1.5~2.0 m,渠系利用系数达到0.7时,根层盐分显著降低,适当提高排水深度和渠系水利用系数可以有效减少高矿化度灌溉水对土壤盐分累积的影响。研究结果为河套灌区解放闸灌域制定合理的土壤盐分综合调控措施提供了科学的理论依据。     

基于排水沟的宁夏银北灌区农田退水污染演变研究

2000年以来宁夏引黄灌区引水量不断下降,为探究引水量下降对农田退水污染的影响,以银北灌区为研究对象,选择灌区两条典型排水沟——银新沟和第五排水沟,揭示其退水量与污染来源年内分布规律,基于水文统计分析方法探讨灌溉期水质氨氮和总磷的演变及其污染负荷年际变化特征,分析引水量下降对灌区农田退水污染的影响。结果表明:排水沟流量过程与引水过程具有很好的一致性,且农田退水污染主要发生在灌溉期;引水量减少以来,银新沟和第五排水沟退水量显著下降,灌溉期水质有所改善,与2004年以前相比,银新沟农田氨氮、总磷污染负荷消减率分别为35.3%和41.7%,第五排水沟相应为71.2%和63.7%。两沟农田污染负荷与退水量间存在较为显著的正相关。分析得出控制灌区引水量,实施农业节水对防治农田退水污染具有积极作用。     

宁夏银南灌区排水现状分析及计算

作为灌溉农业的一项保障措施，农田排水在维持田间水盐平衡的同时，也向下游输送了大量可能成为地表水污染源的物质。位于黄河上游的宁夏银南灌区由于历史原因形成的“大引大排”积习，每年将过量的农田排水排入黄河，成为下游水质污染源，同时也浪费了宝贵的水资源。该文针对宁夏银南灌区过量排水问题，对灌区排水现状进行了详细的分析和计算。结果表明，在现有灌排制度下，生长期内水田的农沟排水量约56 cm，占地下排水总量的58%；旱田的农沟排水量较少，只有1.0 cm，占地下排水总量的4%。建议在水田农沟上加筑控制性建筑物，如堰等，对排水量进行控制，达到节约灌溉用水和减少农田排水对下游河道污染的目的。     

根据排水规律计算稻田节水的潜力

针对宁夏银南灌区农业水评价中缺乏详细排水分析的不足，该文从盐分淋洗需求、灌溉-排水的转化过程以及节水的可行性等方面，对稻田的田间节水潜力进行了分析和计算，同时，该文提出由于不同形式的排水(地下、地表)在盐分淋洗上存在的根本差异，在分析流域是否存在排水过量时应该区别对待；而灌区目前存在的、相对稳定的深层地下排水提供了一定的内在淋洗能力，农沟排水只需要补充不足的部分。计算结果表明：深层排水提供的182 mm淋洗水量，形成了0.16的淋洗率；与需要的临界淋洗水量343 mm相比(淋洗率0.31)，尚需要农沟提供161 mm的排水量。灌区现状农沟排水量为445 mm，可以减少284 mm；加上应该削减的地表径流(309 mm)，田间节水潜力为593 mm。对于银南灌区22333 hm²的种植面积，一年可节水量为1.32亿m³。以目前灌区0.45的渠系利用率计，可减少引水2.94亿m³。     

基于遗传投影寻踪模型的黑河中游地区农业节水潜力综合评价

农业节水潜力综合评价是进行节水规划的重要依据。目前,区域农业节水潜力的定量研究和综合评价研究仍存在不足。为此,本研究以地处西北内陆的黑河中游地区为研究单元,以流域统计资料和野外参与式农户调查资料为基础,借鉴层次分析方法原理,考虑区域社会经济发展水平、水文水资源状况、农业水资源开发利用、农业节水水平和生态环境对区域农业节水潜力的影响,建立了区域农业节水潜力综合评价指标体系。并针对各个单项评价指标的不相容问题,提出基于实码加速遗传投影寻踪的区域农业节水潜力综合评价模型,利用最佳投影方向判断各指标对综合评价目标的贡献大小和方向,通过投影指标值大小对黑河中游地区各区县(甘州区、民乐县、临泽县、高台县和山丹县)农业节水潜力实现水平进行评价。结果表明:水利投资占GDP比例、渠道防渗面积比和管道输水面积比等指标对区域农业节水潜力的影响较大,而人均粮食产量、人均水资源拥有量、供水量模数等指标影响较小;2005年,甘州区、民乐县、临泽县、高台县和山丹县的投影值Z(i)=(1.366 5,1.170 4,1.239 1,1.259 6,1.158 6),故甘州区、高台县和临泽县农业节水技术水平较高,山丹县和民乐县农业节水技术水平较低,节水技术应用潜力空间较大。研究结果可为区域节水农业技术持续发展提供科学依据和决策支持。     

南疆丰收灌区水资源多目标优化配置方案优选

针对灌区水资源多目标优化配置模型求解算法的不确定性和最优方案选择问题,以新疆阿克苏地区阿瓦提县丰收灌区为研究对象,以灌区可持续发展为目标,建立基于优选算法的灌区水资源多目标优化配置及方案优选模型。对比改进的NSGA-II算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,带精英策略的非支配排序遗传算法)、NSGA-III算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-III,基于参考点的非支配排序遗传算法)、MOEA/D算法(AMulti-Objective Evolutionary Algorithm based on Decomposition,基于分解的多目标进化算法),最终选取性能最好的CNSGA-III算法作为优化算法对水资源配置模型进行求解;建立水资源配置方案评价体系,利用熵权-TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,优劣解距离法)综合评价模型对符合决策制定者期望的配置方案进行对比筛选,选出灌区水资源最佳配置方案。结果表明:优化后的方案相较于传统配置方案,在"三条红线"用水限额下,经济净效益增加1.0%,灌区总缺水量减少8.4%,碳吸收总量增加4.5%。建立的灌区水资源多目标优化配置及方案优选模型可为管理者制定灌区水资源配置方案提供参考,也可适用于其他干旱灌区,有一定的理论意义。     

人民胜利渠灌区净灌溉需水量时空变异及影响因子分析

为了揭示人民胜利渠灌区农业净灌溉需水量的变化规律,明确作物种植面积、降水以及潜在蒸散量对农业净灌溉需水量的影响程度,利用面向对象的变化检测方法提取人民胜利渠灌区作物种植面积信息,基于土壤水分动态随机模型构建农业净灌溉需水量计算模型,并对主要环境因素进行敏感性分析。结果表明:2005-2015年人民胜利渠灌区农业净灌溉需水量介于5.76×10~8~6.97×10~8 m~3之间,呈波动变化,西南、东北地区农业净灌溉需水量较高;潜在蒸散量是该灌区净灌溉需水量变化的决定性因素,敏感性变化幅度为22.5%,降水参数影响其次,日降水频率贡献率更大,敏感性变化幅度为-16.4%,作物种植面积对其影响较小,敏感性变化幅度在5%以下。研究结果对人民胜利渠灌区农作物种植结构调整和农业用水量合理配置具有参考意义。     

引黄灌淤耕作对剖面土壤有机质组分构成的影响

土壤有机质组分构成是影响土壤有机碳库稳定性最直接的原因。为研究灌溉耕作对不同组分土壤有机质含量变化产生的影响,以宁夏引黄灌区为研究对象,通过密度分组方法,测定并分析土壤轻组和重组有机碳含量的变化。结果表明,经过不同时间的引黄灌溉耕作后,土壤轻组和重组有机质含量增加,但是不同组分,其变化量之间存在差异。在剖面深度上,土壤轻组和重组有机质含量及其增加量均随土层深度的增加而降低,表层土壤轻组和重组有机质增加最显著,土壤有机质组分含量的变化受土壤类型的影响明显。与未受灌溉耕作影响的自然土壤相比,灌溉土壤0~60 cm深度内轻组有机质与总有机质间的相关性增强,而且这种相关性随土层深度增加而减弱;自然土壤和灌溉土壤剖面各层次重组有机质与总有机质间均有极强的相关性,说明重组有机质是土壤有机质最为重要的组分,但轻组有机质对灌溉耕作的响应更加敏感,重组有机质较轻组有机质具有更好的固碳效果。     

化学工业污水灌溉对土壤中砷分布的影响——以开封市化肥河为例

对开封市郊区化肥河沿岸及全郊区土壤进行典型采样调查 ,研究了化肥厂含砷废水灌溉对土壤中砷含量的影响。结果表明 :(1 )不同灌溉方式下砷在土壤中的含量变化规律是重污灌区水浇地和菜地高于污灌混灌区耕地和菜地 ;(2 )土壤中砷含量沿化肥河以排污口为界向下游逐渐增加 ,垂直于河流流向因距河远近、不同土地利用方式也表现出明显的规律性变化特征。     

黄河流域水库拦截泥沙量的计算及泥沙分布特征

根据黄河输沙量等观测资料,提出了一个简便的用于计算流域水库拦截泥沙量的公式。据对1950—2003年黄河流域水库拦截的泥沙量进行计算,54年来拦截的泥沙总量为196亿t,其中大约有70%的泥沙分布在三门峡和小浪底水库库区。研究指出,对现有黄河干流控制性水库制定科学的调水调沙方案,对在建和拟建的水库采取积极的调水调沙设计,制定黄河流域系统的水沙调配总体方案,将有利于解决黄河下游和三角洲地区与水沙有关的一系列环境问题。