分类：论文范文 发表时间：2021-11-16 10:30
摘要：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（SetPairAnalysistheory，SPA）和可变模糊理论（VariableFuzzySettheory，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。
关键词：灌溉；模型；评价指标；河套灌区；灌溉用水效率；集对分析法；可变模糊理论
0引言
河套灌区作为全国3个特大型灌区之一，目前其灌溉用水量占区域总用水量的比例仍高达70%以上，且灌区所处区域水资源匮乏，土壤盐渍化问题严重，生态环境脆弱，生态需水量大，导致水资源供需矛盾特别突出[1-2]。因此，很有必要对河套灌区的用水效率进行科学评价与合理分级，准确识别出制约灌区用水效率提升的主控因子，提出有针对性的改进措施，在保证粮食生产安全和灌区持续健康发展前提下，科学地对河套灌区进行改造建设。
1材料与方法
1.1研究区概况
河套灌区位于内蒙古自治区西部巴彦淖尔市（40°19′～41°18′N，106°20′～109°19′E），地处干旱、半干旱、半荒漠草原地带，大陆性气候特征明显，多年平均降水量约为150mm，蒸发量约为2200mm。灌区主要包括乌兰布和灌域、解放闸灌域、永济灌域、义长灌域和乌拉特灌域，主要种植小麦、玉米和葵花等粮油作物，总土地面积118.93万hm2，引黄灌溉面积约55.55万hm2，年均引黄水量约48亿m3。
1.2SPA-VFS耦合模型
可变模糊理论（VFS）依据评价对象相关评价指标的量值，确定评价指标对指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度，并通过变化模型及其参数确定评价对象的评价等级[25-26]；集对分析理论（SPA）根据研究问题构建集对，用“同一度”和“对立度”描述构成集对的2个集合之间特性的确定性，用“差异度”描述集合之间特性的非确定性，通过联系度表达式实现定量表达[27-28]。
2灌溉用水效率评价指标体系与数据来源
2.1指标体系构建与分级标准
通过对河套灌区实地调研基础上，依据河套灌区的运行状况和特点，从水资源可持续利用角度出发，考虑灌区的生态环境和可持续发展，结合相关专家及灌区管理人员的意见，遵循评价指标选取的科学性、针对性、数据来源的可靠性和可操作性原则[9]，构建了包含用水水平、工程状况、农艺措施、管理水平、种植结构及生态环境等方面的用水效率评价指标体系，详见表2。
2.2数据来源
通过实地调研结合遥感解译，统计了该灌区2018年各评价指标数据，其中作物的种植面积通过遥感解译结合现场调研获取；节水灌溉面积、盐碱化面积及作物产量等数据通过对各评价灌区实地调研获取；灌区引水量通过各灌区管理局实测数据获取；田间水利用系数来自各灌区管理局提供的测算结果，渠系水利用系数通过遥感计算得到灌溉水利用系数反推结合灌溉管理局测算结果获得；其余基础数据由灌溉管理局提供，并通过《内蒙古自治区水利综合统计年报》（2018）进行核实、校正及完善，评价指标数据值通过上述基础数据根据指标涵义计算得到。详见表4。
3结果与分析
根据式（1）～式（7）计算河套灌区用水效率各评价指标对各评价等级的相对隶属度εkn，其中i，j的取值采用文献[20]方法，取i+=0.5，i?=?0.5，j+=0，j?=?1，计算结果如表5。
应用改进熵值法计算得出河套灌区用水效率各评价指标的权重见表6。
根据式（8）～式（10）计算得到河套灌区用水效率在不同可变模糊集参数下的综合隶属度、级别特征值及评价等级。为了进一步验证本文所用评价模型的合理性，与采用VFS模型和SPA模型的评价结果对比分析。SPA模型首先计算得到各评价指标的联系度，在此基础上结合各评价指标权重，得出河套灌区的综合联系度为（0.194，0.147，0.328，0.304，0.017），根据文献[12]的判定准则得出评价等级。结果见表7和表8。
4结论
1）建立河套灌区包含19项评价指标的用水效率综合评价指标体系与评价指标5级分级标准。
2）将集对分析理论（SetPairAnalysistheory，SPA）-可变模糊理论（VariableFuzzySettheory，VFS）耦合模型的评价结果与VFS模型和SPA模型的评价结果进行比较，得出3种评价方法所得河套灌区的用水效率等级均为Ⅲ级，说明SPA-VFS耦合模型用于大型灌区用水效率分级评价可行；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耦合模型明显小于VFS模型所得稳定范围，评价结果更可靠，该模型更适宜大型灌区用水效率分级评价。
3）依据各评价指标所对应等级和河套灌区用水效率综合评价等级之间的差异，得到提升河套灌区用水效率的主控因子为配套工程完好率、单位面积灌溉用水量、节水灌溉面积占有率、井灌面积占比、渠道衬砌率和盐碱化面积占有率等评价指标。
[参考文献]
[1]屈忠义，刘廷玺，康跃，等.内蒙古引黄灌区不同尺度灌溉水效率测试分析与节水潜力评估[M].北京：科学出版社，2018：1-5.
[2]史海滨，杨树青，李瑞平，等内蒙古河套灌区节水灌溉与水肥高效利用研究展望[J].灌溉排水学报，2020，39(11)：1-12.ShiHaibin,YangShuqing,LiRuiping,etal.Water-savingirrigationandutilizationefficiencyofwaterandfertilizerinHetaoIrrigationDistrictofInnerMongolia:Prospectforfutureresearch[J].JournalofIrrigationandDrainage,2020,39(11):1-12.(inChinesewithEnglishabstract)
[3]XuJ,FengP,YangP.ResearchofdevelopmentstrategyonChina’sruraldrinkingwatersupplybasedonSWOT-TOPSISmethodcombinedwithAHP-Entropy:AcaseinHebeiProvince[J].EnvironmentalEarthSciences,2016,75(1):1-11.
黄永江，屈忠义※
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