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.     

综合集成赋权法在灌区节水改造效益评价中的应用

为了合理确定大型灌区节水改造后评估指标权重,从而对节水改造效益进行科学评价,应用基于单位化约束条件的综合集成赋权法进行指标权重确定计算,并将该方法应用于陕西省关中大型灌区节水改造项目效益评价中。应用结果表明,与单纯的主观赋权法和客观赋权法以及目前其他已有的综合集成赋权法相比,基于单位化约束条件的综合集成赋权法能够兼顾主客观影响因素,且原理科学、计算过程简便,有较好的实际应用价值。     

基于层次[0]分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区（引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区）复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度（值）的排名为：山湾子灌区（0.91）、镫口灌区（0.95）、河套灌区（0.97）、黄河南岸灌区（0.98）、甸子灌区（1.005）、察尔森灌区（1.01）、英金河灌区（1.115）、西辽河灌区（1.14）、麻地壕灌区（1.165）、莫力庙灌区（1.185）。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

基于层次分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区(引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区)复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度(值)的排名为:山湾子灌区(0.91)、镫口灌区(0.95)、河套灌区(0.97)、黄河南岸灌区(0.98)、甸子灌区(1.005)、察尔森灌区(1.01)、英金河灌区(1.115)、西辽河灌区(1.14)、麻地壕灌区(1.165)、莫力庙灌区(1.185)。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。     

基于粗集权重的改进可拓评价方法在灌区干旱评价中的应用

在分析了灌区干旱评价特点和目前评价方法不足的基础上，引入了基于非对称贴近度和粗集理论的改进可拓评价方法，有效避免了灌区干旱评价指标界限的纲性量化导致的遗漏问题和单项指标评价结果的矛盾性、不确定性和不相容性。与传统可拓评价方法相比，在指标权重的确定中采用经验因子协调主客观权重，克服了以往决策者过分依赖专家经验知识确定的不足。在等级评价中采用非对称贴近度原则，代替最大隶属度，有效解决最大隶属度原则的失效问题。计算实例表明，采用基于粗集权重的改进可拓评价方法进行灌区干旱评价是切实可行的。     

基于博弈论的可拓评价方法在灌区运行状况评价中的应用

针对目前灌区运行状况评价方法的不足,引入改进的物元可拓评价方法.运用博弈论的综合赋权法将主观权重和客观权重相结合,克服了传统的可拓评价方法中单纯依靠指标数据赋权而忽略了指标自身对评价的重要性等弊端.在等级评定中,通过计算等级变量特征值得到等级所属程度.运用上述方法对东港灌区运行状况进行评价研究,结果与实际情况吻合良好,表明将改进的可拓评价方法运用到灌区的综合评价中是合理可行的.     

参数投影寻踪模型在灌区运行状况综合评价中的应用

针对灌区运行状况,采用高维降维技术———投影寻踪分类模型(PPC),利用基于实数编码的加速遗传算法(RAGA)优化其投影方向,将多维数据指标(样本评价指标)转换到低维子空间,根据投影函数值的大小评价出样本的优劣,从而做出评价,最大限度避免了灰色关联法评判中权重矩阵取值的人为干扰,取得了满意的效果,为灌区运行状况评价及其它评判问题提供一条新的方法与思路。     

泥石流灾害防治方案优选模型

以陕北府谷三道沟矿区泥石流灾害防治工程为例,选取安全可靠性、环境协调性、经济合理性、设计规范性、施工复杂性、后期维护性等评价指标,提出基于熵权决策法的定量因素权重确定方法,建立泥石流防治方案比选模型。通过专家打分法建立原始判断矩阵,利用熵权法得到的熵值与属性矩阵确定理想矩阵,根据汪氏贴近度及欧氏贴近度计算待选方案评价指标与理想矩阵的贴近度来确定方案的优劣次序。结果表明,方案三(消能坝+Ⅰ型排导渠+停淤场)为最优方案。该比选模型在传统主观定性确定权重基础上定量确定评价指标权重,克服了权重确定主观随意性,提高了计算过程与结果的客观性及准确性,具有一定的理论意义和应用价值。     

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。     

模糊物元模型在新疆农业水资源可持续利用评价中的应用

在模糊物元分析的基础上,结合欧氏贴近度的概念,提出了基于欧氏贴近度的模糊物元分析方法。在对区域水资源可持续利用进行综合评价时,把各地区各开发利用阶段作为物元的事物,以它们的各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过计算与标准模糊物元之间的欧氏贴近度,并采用层次分析法计算各评价指标的权重,实现对各地区水资源可持续利用的综合评价与排序。该模型被应用到新疆农业水资源可持续综合评价中,取得了较好的效果,对新疆水资源的开发具有重要的指导意义。     

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。     

基于层次分析-熵权法的内蒙古农牧交错带农业用水水平综合评价

在我国北方干旱半干旱地区,农业灌溉是水资源消耗的主要途径,农业水资源利用效率的高低,直接决定着区域可利用水资源量。为探究我国北方农牧交错带农业用水水平,以内蒙古农牧交错带农业灌溉用水为研究对象,在综合分析用水现状的基础上,通过层次分析—熵权法和模糊综合评价相结合的方法,选取体现农牧交错带农业用水特征的代表性指标,构建农牧交错的农业用水水平综合评价体系,对2020年内蒙古农牧交错带农业用水进行综合评价。结果表明：内蒙古农牧交错带各旗县间农业灌溉用水量相差较大,整体呈现东高西低趋势,灌溉水量为582.41～4 905.86 m³/hm²,灌溉水利用效率为51%～84%;各旗县农业用水综合评价得分为2.26～3.67,农业用水水平整体处于中等偏上,29个旗县中较高水平占比44.80%,中等水平占比55.20%;与作物水分利用效率(WUE)对比,构建的综合评价体系可以更真实地反映出农牧交错带农业用水实际情况,对于农牧交错带中农业用水水平处于中等偏下水平的旗县地区,需加大力度发展农业节水措施,提升农业水资源利用效率。     

节水增产灌溉模式研究

不断改进节水灌溉的优化模式提高产量降低成本,提高科学用水内涵不断挖掘节水增产潜力,对提高有限水的利用效率十分重要。采用科学的节水灌溉方法;根据不同植物不同的需水临界期;优化耕作制度,选用节水抗旱植物品种等措施,则可以起到显著的节水增产效果,那么在现有的水库存水数量基础上可以扩大灌溉面积50%,甚至增加1倍以上。粮食单产可翻几番,达到节水高产少种多收。     

大型灌区节水水平评价指标体系构建与实证

灌区是中国农业节水的主战场,对灌区节水水平进行评价可为灌区现代化改造提供借鉴与指导,合理适用的评价指标体系是进行灌区节水水平评价的核心内容。针对当前灌区评价指标选取存在的冗余、不完备的问题,为构建满足简洁性与完备性的反映灌区节水水平的评价指标体系,该研究从工程节水、田间节水、用水管理、水资源保护及用水效益5个方面初步建立了大型灌区节水水平评价指标体系,利用筛选模型从70个指标中优选出了23个灌区节水评价指标,表达了86.42%的信息,使最终的指标体系兼具简洁性与完备性,并对河南省沿黄渠村灌区、彭楼灌区、广利灌区、大功灌区4处大型灌区进行了节水水平实证研究。结果表明,4处灌区相应的节水评价指数分别为0.666、0.730、0.657、0.616,其中彭楼灌区由于具有较高的骨干渠系配套程度和明显的工程节水优势使其整体节水水平较高,渠村灌区和广利灌区的节水水平次之,大功灌区的节水水平相对较低;受益于大型灌区续建配套与节水改造项目4处灌区在工程节水方面表现相对较好,评价结果与实际情况相符,表明该研究构建的节水水平评价指标体系科学合理;为进一步提升灌区的节水水平,4处灌区需加强用水管理水平、增加用水效益以及注重水资源保护建设。研究成果为科学评估大型灌区节水建设提供了一种有效的方法,并对推进农业节水化进程具有积极的指导作用。     

关中灌区改造工程综合效益分析

从陕西省关中9大灌区的实际出发,结合关中灌区改造工程世行贷款项目的实施情况,采用模糊综合评价的方法,建立了由社会性指标、资源性指标、经济性指标、技术性指标和生态环境性指标等5大体系8项指标组成的综合评价指标体系,构建了综合评价模型,将综合评价结果分为效益差、效益一般、效益良好、效益优良4个等级,通过模糊分析计算得到综合评价分值。研究表明,陕西省关中灌区改造后效益综合指标提升了一个级别,即从合格级别上升为良好级别。     

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。     

区域灌溉水利用效率测算分析

在对内蒙古通辽市科尔沁左翼中旗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,根据首尾测算分析法的计算原理,选择代表不同灌溉方式的典型样点灌区,开展相关的田间测试试验,分别用水量平衡法和田间测试法对典型样点灌区灌溉水利用效率进行客观、科学的计算,从而得出科尔沁左翼中旗灌溉水利用效率。通过测试与评估农业灌溉中不同类型田块及不同灌溉技术下的灌溉水有效利用系数,得出样点灌区主要灌溉方式低压管灌、喷灌和膜下滴灌的灌溉水利用系数分别为0.865,0.874,0.906。在2014年的水文气象条件、灌区灌溉系统状况以及灌区的管理等综合因素条件下,科尔沁左翼中旗的灌溉水有效利用系数为0.880。计算结果符合灌区实际情况,为进一步提高灌区灌溉水有效利用效率、更好的发展灌区节水灌溉提供决策依据。     

基于流向跟踪和多重赋权的引黄灌区用水效率评价

针对引黄灌区灌溉用水效率的综合评价问题,利用灌溉用水流向跟踪法,构建了由19个确定性指标、3个子系统组成的开放型评价指标体系,按照多重赋权理念,确定了在多层次模糊评价体系中的各个层采用多种赋权方法。在指标体系的第1层(输入层),通过计算指标数据所携带的熵值对其赋予数学权重;在第2层(准则层),采用熵值权重法、等权重法和经验赋权法等对3个子系统进行多重赋权,获得和比较不同权重对评价结果的影响。选择三义寨引黄灌区为研究实例,对2005—2014年共计10 a的灌溉用水效率进行综合评价,经过赋权计算,第1种熵值权向量为(0.307,0.348,0.345),第2种等权向量为(0.333,0.333,0.334),第3种主观权向量为(0.400,0.200,0.400)3种不同权重的评价结果呈现出整体趋势和走向基本一致,权重对于评价结果的影响非常有限。根据多重赋权的评价结果,2013年均为10 a中灌溉用水效率的最优年份,评价等级为优,综合评价平均值为0.993。此评价结果与三义寨引黄灌区的实际情况相符,2013年在降雨量和地下水相对较少的情况下,灌溉实际引水量和实际灌溉面积都保持了较高水平,保证了灌溉的效果,也确保了灌区作物的丰收。根据第二层的评价值可以清晰地看到工程因素和管理因素两个子系统的动态变化过程,2007年之前都处于较低发展水平,2009年之后进入稳步发展阶段,从而查找到灌溉用水过程中存在的问题和薄弱的环节,为下一步引黄灌区的科学规划和可持续发展提供数据基础和技术支撑。     

关中地区农业节水分区研究

农业节水分区是促进区域水资源高效利用,缓解农业用水短缺的有效方法之一。针对关中地区水资源短缺、农业用水量大的现状,进行了该地区农业节水分区。收集分析了关中地区的地形地貌、气候特征、水资源利用状况以及农业结构方面的资料,采取系统聚类法结合主成分分析的方法展开关中地区农业节水分区的研究。结合关中地区农业相关的自然社会特点,构建了由气候指标、地形地貌指标、水资源及缺水程度指标、耕地灌溉程度指标、社会经济情况指标和农业结构指标等组成的农业节水分区指标体系;对指标进行变异分析和相关分析,筛选出13个原始指标;借助主成分分析法将原始指标表示成6个主成分以提高计算效率;运用系统聚类法把研究区内的42个县级区域划分成6个农业节水区,并结合自然、社会和经济情况对各区进行了水资源利用情况分析,对各区农业节水措施给出相应的对策建议。     

改进地面灌水技术设施的研究

地面灌溉是一种古老而又应用最广的灌水方法,世界上各国都十分重视改进地面灌水技术的研究。本文提出了二种新的改进地面灌水技术设施——麦棉套膜上灌和简易间歇灌研究结果,它们均具有节水增产、灌水速度快、灌水均匀和投资小的优点,并对此二种地面灌水方法的设施、控制运用和节水增产机理作了初步探讨。