基于博弈论赋权的灌溉用水效率GRA—TOPSIS评价模型

在构建区域灌溉用水效率综合评价指标体系的基础上,运用博弈论(Game theory,GT)思想将层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)所得主观权重与改进熵值法(Improved entropy value method,IEVM)所得客观权重进行综合集成以获取组合权值,并将灰色关联分析(Gray relation analysis,GRA)与逼近理想解排序(Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)相结合,以三江平原10个大型灌区为例进行验证,对区域灌溉用水效率作综合评价。采用Spearman等级相关系数检验灌溉水有效利用系数排序与GRA-TOPSIS法排序,得到的相关系数高达0.863,且GRA-TOPSIS法、GRA法、TOPSIS法对同一灌区综合排序的位次相差均不超过2,表明评价结果具有合理性和一致性;GRA-TOPSIS法所得综合值的极差为0.343,变异系数为0.267,均高于单独使用GRA法或TOPSIS法的极差与变异系数,更有利于对灌区灌溉用水效率进行辨识分区。此外,根据目标层与准则层排序差异度将灌区分为3类,辨识各灌区灌溉用水效率主控因子,对区域灌溉用水效率发展策略的制定具有参考价值。     

基于超效率DEA模型的中国粮食生产用水效率评价

为全面评价中国粮食生产用水效率,发现粮食生产用水过程中投入要素存在的问题,构建了中国粮食生产用水效率评价指标体系,基于超效率DEA模型,分析了2009—2014年中国31个省级行政区的粮食生产用水效率的时空变化特征,阐明了中国粮食生产用水投入要素的调整方向和调整程度。结果表明:中国4个经济区的粮食生产用水效率差异显著,东北地区粮食生产用水效率最高,且波动较小;中部地区和西部地区粮食生产用水效率较低,且波动较大;东部地区粮食生产用水效率最低,且处于下降趋势。不同省级行政区之间的粮食生产用水效率差异较大,粮食生产用水投入要素配置不合理;粮食生产灌溉用水和粮食生产有效降水均存在投入冗余和投入不足现象,说明两者未能实现相互促进和相互调节。     

基于博弈论组合赋权的正态云模型在地下水水质评价中的应用

针对传统主、客观赋权方法的局限性,提出组合赋权思想。采用G2赋权法确定主观权重,CRITIC赋权法确定客观权重,并通过博弈论的组合赋权思想,充分挖掘权重信息。考虑到组合赋权的可信性,引入Kullback相对熵理论,验证三者之间一致性。同时运用正态云模型对水质状况进行识别与比较分析,充分反映水质变化趋势。该模型运用于新疆独山子区8组水样水质评价中,并与模糊综合评价法结果进行对比。研究表明,该方法评价结果准确、相对简单,是一种科学、实用的评价方法。     

基于PCA和GRA-TOPSIS相耦合的灌区用水效率评价模型构建与应用

【目的】对灌区用水效率进行科学合理的综合评价,为灌区改造建设提供决策依据。【方法】从灌区用水水平、工程状况、管理水平和灌溉技术水平等方面建立了评价指标体系,在此基础上,构建了PCA和GRA-TOPSIS相耦合综合评价模型,以内蒙古引黄灌区5个大型灌区为例进行验证。【结果】PCA和GRA-TOPSIS相耦合法与GRA-TOPSIS法对各评价灌区的综合评价排序完全一致、与FMA法对各评价灌区的综合评价排序位次基本一致,表明评价结果合理;3种评价方法所得评价值的极差分别为0.501、0.448、0.500,变异系数分别为0.699、0.450、0.921,PCA和GRA-TOPSIS相耦合法所得评价值的变异系数比其他2种方法大,更有利于直观地区分各灌区的灌溉用水效率水平,更适宜用于灌区灌溉用水效率等级划分;PCA与GRA-TOPSIS相耦合法所得各评价灌区综合评价值符合灌区实际,评价结果可靠。【结论】PCA与GRA-TOPSIS相耦合评价法适宜于灌区用水效率的综合评价。     

农业用水效率评价指标体系研究

高效利用水资源已成为内陆干旱与半干旱地区农业生产、经济社会可持续发展亟待解决的问题.农业生产效率不高、灌溉用水技术效率低下造成的水资源浪费严重已成为不可忽视的事实.为此,基于示范区节水技术集成模式应用后,利用随机前沿生产函数的研究成果,计算灌溉用水生产效率和灌溉用水技术效率,构成农业用水效率评价指标体系的核心考察指标,进而构建包括农业用水水平、节水技术普及程度、效果评估3方面的农业用水效率评价指标体系,为衡量农业节水水平和节水潜能提供参考.     

我国农业用水效率的时空差异

使用EBM超效率模型,综合考虑投入变量的径向与非径向特征,并对有效单元的排序进行分析,测算了2011-2013年我国20个农业省份农业用水效率的变动状况,结果发现:我国农业用水效率总体上较低,且呈现下降趋势,农业水资源并未得到较好的利用。农业用水效率呈现出"西部高、东部低、中部居中"的空间格局。各省份农业用水效率的差异明显,并未呈现收敛的趋势。我国农业用水的纯技术效率总体上不高,且增长幅度很小,有较大的上升空间。我国农业用水的规模效率总体上较高,但是三年间却在持续下降,同时规模收益处于递增趋势的省份持续减少。要想达到强有效前沿面,分属3个等级的17个无效省份,需同比例缩减或单独缩减一定程度的农业用水量。     

北屯灌区用水效率与效益评价

根据北屯灌区基本资料,选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率和节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,工程状况与灌区节水灌溉的发展对灌区灌溉水利用效率的影响较为显著.     

基于熵权TOPSIS法的灌溉用水效率评价

【目的】对灌区灌溉用水效率进行评价,为灌区节水改造提供科学依据。【方法】通过构建灌溉用水效率综合评价指标体系,基于熵权TOPSIS法对2017—2020年新疆兵团第二师6个灌区的灌溉用水效率进行评价。【结果】熵权TOPSIS法的评价结果与灌区实际情况相符,评价结果排序与灌溉水有效利用系数排序、AHP—模糊综合评价结果排序均具有显著相关性,且熵权TOPSIS法相比AHP—模糊综合评价法的变异系数更大,更有利于灌区灌溉用水效率的等级划分;根据灌区各评价指标等级与灌溉用水效率综合评价等级之间的差异,确定了灌溉用水效率的主控因素。【结论】基于熵权TOPSIS法的灌溉用水效率评价具有可行性,灌区在节水改造建设的同时,应确定合理的灌溉制度,提高灌溉用水效率,建设现代化高效节水灌区。     

基于云模型的耕地土壤养分模糊综合评价

土壤养分综合评价在很大程度上存在着模糊性和随机性,为有效解决评价中定性概念与评价指标按隶属函数定量描述这一不确定转换问题,基于云理论及模糊数学原理,构建了基于云模型的耕地土壤养分模糊综合评价方法。以吉林省大安市为研究对象,选取耕作层中有机质等7个土壤养分元素的含量作为评价指标,利用熵权法确定各指标权重,计算得到评价对象的土壤养分模糊云综合指数(Cloud fuzzy comprehensive index,CFCI),并对CFCI进行COK插值,形成土壤养分CFCI等级分布图。结果表明:从评价结果的数据特征来看,研究区域CFCI范围在2.43~4.89之间,平均值为3.78,标准差为0.45,变异系数为11.85%,属于中等变异程度;从评价结果的空间分布格局来看,大安市耕地土壤养分综合水平呈现由北向南逐渐下降的趋势,且呈现耕地集中连片度越高的地方,土壤养分综合水平越高的特点。     

基于DNDC模型的北京市大兴区冬小麦农业用水效率

为了阐明大兴区冬小麦农业用水效率时空变化趋势, 基于近10 a大兴区冬小麦产量统计值和遥感ET值, 构建了冬小麦脱氮-分解作用模型(DNDC模型), 验证了DNDC模型在区域冬小麦水分生产率方面的适用性.结果表明:点位模拟与验证中,冬小麦产量和ET值模拟效果较好,相对误差均小于4.20%,作物水分生产率WP点位模拟值分别为1.91和1.75 kg/m³.区域模拟与验证中,不同土壤区冬小麦产量及ET不尽相同,但总体趋势保持一致,产量随降雨量变化较大,2008年产量达到最大.2007-2016年产量统计平均值为5 227 kg/hm²,产量模拟平均值为4 845 kg/hm²;同期区域冬小麦ET模拟平均值为381.74 mm,遥感平均值为392.66 mm,产量和ET平均相对误差小于13%.2007-2016年WP模拟值为1.10~1.62 kg/m³,平均值为1.27 kg/m³,统计值为1.15~1.62 kg/m³,统计平均值为1.34 kg/m³.     

基于融合权重的云模型在西昌某地区地下水水质评价中的应用

准确的评价地下水质量是地区居民饮水安全的重要保证。针对地下水水质评价中的模糊性和随机性,考虑到评价过程中权重的重要性,建立基于AHP-CRITIC博弈论组合赋权的云模型水质评价体系,结合西昌市某地区进行实例对比分析,结果表明该评价体系具备实用性。同时,针对评价过程中所发现的问题,即单一超标污染物受到其他指标极小值的影响导致正态云模型评价结果出现失真,提出在云特征参数选取过程中加入各项指标实测数据值,主观消除评价结果误差性。     

基于水分利用率与光合速率的温室作物需水模型研究

提出一种融合水分利用率（Water use efficiency, WUE）和光合速率的温室作物需水模型构建方法。在获取不同温度、光量子通量密度、CO2浓度和土壤含水率嵌套条件下番茄净光合速率和WUE的基础上,基于径向基神经网络（Radial basis function, RBF）构建光合速率和WUE预测模型;继而获取不同环境嵌套条件下的光合速率对土壤含水率的响应曲线,利用 U弦长曲率法获取光合速率约束下的土壤含水率调控适宜区间;在此区间内,基于WUE预测模型,以水分利用率最大为目标,利用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)获取土壤含水率调控目标值;最后,利用支持向量机回归算法（Support vector regression, SVR）建立作物需水模型。结果表明,需水模型的训练精度为0.9969,测试精度为0.9788,均方根误差为0.23%,拟合效果良好。与单一考虑光合效率最优的模型相比,本模型WUE平均提高15.22%,土壤含水率平均下降12.76%,光合速率平均下降4.05%。说明融合WUE-光合速率的需水模型能兼顾作物需求和经济效益,可为温室土壤含水率的精准调控提供理论依据。     

基于DSSAT模拟的不同水分利用效率指标区域评价差异研究

为研究不同水分利用效率评价指标在区域评价方面的差异、相关关系和适用性,利用DSSAT-CERESWheat模型模拟得到不同定义下的农田总供水分利用效率(WUEg)、广义水分利用效率(WUEu)、作物水分生产率(WP)和灌溉水利用效率(WUEi)及真实灌溉水利用效率(WUEti)5个常用评价指标,分析得出:1 WUEu与WUEg站点间、年际间及区域水平评价结果均一致,推荐使用WUEg;2WUEi不能表征真实的灌溉水利用效率,但黄淮海区域水平WUEi表征结果实则接近总水分利用效率;3WUEti站点和区域水平均难以计算不方便使用;4站点水平各指标相关关系不同,但区域水平各指标间均呈良好的正相关性。站点和区域水平不同指标评价结果均有差异;站点水平WP评价结果最稳定,区域水平WUEg评价结果最稳定。     

用水总量与效率控制下的区域产业节水效应优化分析

对浙江省近10年来的产业节水效应分析表明,用水效率的提高成为近10年来区域产业用水总量不断下降的主导因素。"十二五"期间,由于最严格水资源管理制度的实施,在用水总量和用水效率指标控制下,建立产业节水效应优化分析模型,结果表明,未来5年区域产业结构调整将成为节水效应的主体。适当降低第一、二产业比例,加快发展第三产业,进一步挖潜农业灌溉节水潜力,以经济结构转型升级促进用水效率的提高,将成为区域产业发展用水的总体趋势。     

基于校正WOFOST模型的枣树生长模拟与水分利用评价

为实现定量化分析温、光和水资源对果树生长的影响,本研究以成龄骏枣树为研究对象,提出了基于校正WOFOST模型的枣树生长和水分运移模拟方法.利用2016和2017年的田间试验观测数据,重点校正WOFOST模型的物候学发育、初始化、绿叶、CO2同化、干物质分配、呼吸作用和水分利用参数.在田间尺度,完成总地上生物量(TAGP...     

河套灌区春小麦与向日葵套种模式下水分利用效率评估

以河套灌区春小麦套种向日葵田间实测资料为基础,讨论了灌水与小麦套种向日葵总产量的关系,根据实测数据,拟合了春小麦套种向日葵水分生产函数模型,通过对耗水资料的分析整理,揭示了春小麦与向日葵套种模式下需水规律及水分利用效率。通过对河套灌区春小麦套种向日葵水分生产函数及灌水边际效益的分析表明,水资源投入的最佳效益点并非产量最高点和水分利用效率的最高点。合理利用小麦套种向日葵水分生产函数及其规律,可以实现小麦套种向日葵节水、高产、高效的较好统一。     

不同种植模式下水资源利用效率的探讨

研究了6种种植模式下耗水量、产量、等价产量以及水分利用效率和水分经济利用效率等的变化。结果表明,冬小麦-夏玉米1年2作的传统种植模式下等价产量、耗水量均最高;等价产量的水分利用效率以春玉米1年1作种植模式最高,棉花1年1作种植模式最低;棉花-冬小麦-夏玉米2年3作种植模式下经济效益和水分经济利用效率最高,棉花1年1作种植模式次之,远高于以粮食作物为主的种植模式。从农业水资源可持续发展和粮食安全角度考虑,该区域应采用棉花-冬小麦-夏玉米2年3作种植模式。     

农业灌溉用水补偿博弈研究

农业水价补偿是解决农民承受能力低,促进供水单位正常经营,推进水价改革顺利进行的关键问题。在对现有关于农业灌溉用水补偿问题的文献研究分析基础之上,用博弈论的研究方法对补偿问题进行讨论,得到政府补偿农业用水额度,并创新性的分析了此补偿额度的内涵,即包含用水补偿额度和节水补偿额度。此外,还分析得出在提高水价之后,政府给予农户一定的补偿之后农户与农户之间也仍会出现囚徒困境的局面,即农户选择不合作,不节水。因此,需要政府及时进行干预和疏导工作,使个人利益和集体利益达到共赢。     

基于虚拟水理论与Fuzzy-AHP方法的区域水安全评价研究

从社会经济安全、粮食安全、水资源与生态安全3个方面构建了由13个指标组成的区域水安全的指标体系,结合虚拟水理论对部分指标进行量化,采用Fuzzy-AHP方法,以郑州市为例,对其1998-2005年及2015和2020年在丰、平、枯3个水文年下的水安全状况进行评价。结果表明,人均水足迹、人均水资源量、粮食安全指数、依赖指数、粮食自给度、水资源压力指数6个指标权重之和占总权重的79%,该6个方面决定着区域水安全状况;郑州市的综合评价结果为区域综合安全状况、社会经济安全层、粮食安全层为安全,资源生态安全层为较安全,表明郑州市经济社会和粮食安全是以牺牲区域资源和生态安全为代价的,所以郑州市区域水安全状况是一种结构不合理的安全状况。