基于改進密切值法的大型灌區運行狀況綜合評價

劉少林

（陜西寶雞峽引渭灌溉管理局 陜西 扶風 722200）

1 引言

我國大型灌區在國民經濟發展和農業生產中發揮著巨大作用，2004年大型灌區提供的供水量為1865億m3，約占全國供水總量的1/3，其灌溉用水量達到1373億m3[1]，約為全國灌溉用水總量的38%[2]。但由于年久失修，加上多年來資金投入不足，管理體制不順等原因，目前我國大部分灌區存在的主要問題有工程建設標準低[3]、灌排設施老化損壞嚴重、灌溉可利用水量減少、灌溉技術落后、灌區工程建設缺乏合理的規劃、水價制度不健全、農田生態環境問題突出等[4]。所以，需要對大型灌區運行狀況進行綜合評價。

目前，廣泛運用的評價大型灌區運行狀況的方法，如層次分析法[5]、可拓評價法[6]、生態足跡法[7]、數據包絡法[8]、人工神經網絡法等[9]，這些方法計算過程都比較復雜繁瑣,改進密切值法運算過程簡明直觀，與密切值法相比避免了人為確定綜合評價結果等級的主觀性和采取等權處理的方式而使結果有失偏差的情況。因此，本文將應用改進密切值法對陜西省大型自流渠灌區洛惠渠進行實例驗證。

2 改進密切值法的基本原理

改進密切值法的基本原理是將所有決策方案指標值和指標等級標準值進行規范化處理后，找出決策方案和指標等級標準值的最優點和最劣點的位置，再計算出各方案和指標等級標準值距最優點和最劣點的距離，來排序各決策方案和指標等級標準值的優劣次序，從而將多指標轉化成一個從總體上衡量其優劣的單一綜合值進行評價。根據排序結果可以得出大型灌區各年的運行狀況以及存在的問題，通過實例驗證表明此方法是合理可行的。

3 改進密切值法的基本步驟

改進密切值法[10-12]是一種多目標、多層次的優選方法。適用于多層次、多指標的評價系統。此方法原理簡單、概念清晰、易于計算，同時不需要確定隸屬函數等主觀性參數，從而使評價結果更具客觀性，而大型灌區綜合評價是一種典型的多目標多屬性決策問題。改進密切值法基本步驟如下:

（1）建立綜合評價的初始矩陣。設待評價指標為 n個，其總指標數列為 X1，X2，…Xn設選取的待評價目標為 m個，則有 D1，D2，…Dn；連同n個評價指標的h級分級標準組成的矩陣D：

（2）建立無量綱規范化評價矩陣。把有量綱的初始矩陣通過數學方法轉換為以正負數表示的數學矩陣Z，令：

式中，“+”表示正向指標，“-”表示逆向指標；

Zij為指標序列的目標差值率；

dij為第i個決策方案的第j個指標值；

Ej為第j個指標的目標值；

Xi為正向指標時，評價值越大，評價結果越好；

Xj為逆向指標時，評價值越大，評價結果越差。

由上式計算得到各元素Zij組成規范化矩陣Z：

（4）確定第i個評價對象與最優點和最劣點的歐式距離：

式中，Wj為第j個指標的綜合權重值，通過主觀的G1法[13]和客觀的變異系數法[14]確定，然后通過博弈論法[15]將兩者綜合集成得到。

（5）確定各評價對象的密切值

（6）根據各評價對象的密切值，來對各評價對象進行排序，密切值越小，越優，反之，密切值越大，越差。

4 改進密切值法在洛惠渠灌區的實例研究

洛惠渠灌區地處陜西關中平原東端、北洛河下游。灌溉范圍東起黃河老岸，西至蒲、富縣界；北起渭北臺塬，南抵洛水，東北與東雷灌區毗鄰，西南與交口抽渭灌區相連，灌區總面積750km2。自澄城縣莊頭村引北洛河水，洛河自灌區中部穿過，將灌區分成洛東、洛西兩個自然部分，洛東500km2，洛西250km2。灌溉大荔、蒲城、澄城三縣74.32萬畝農田。灌區總土地面積112.5萬畝，其中耕地面積86萬畝，鹽荒地8.3萬畝。設施灌溉面積74.32萬畝。

洛惠渠灌區長久運行以來存在著工程設計標準偏低、配套不全，年久失修，對灌區的運行管理不到位，管理體制不健全，導致了灌區出現了老化損壞嚴重，設備完好率低，進而產生灌溉水利用率低，有效灌溉面積逐漸減少，生態環境遭破壞等問題。因此，結合洛惠渠灌區的特點，通過全面調查研究后，建立合理實用的評價指標體系，并對大型灌區運行狀況進行綜合評價研究，對灌區續建配套節水改造、管理改革、水土環境建設和大型灌區的可持續發展，都具有十分重要的意義。

目前，廣泛運用的評價大型灌區運行狀況的方法，計算過程都比較復雜繁瑣,改進密切值法運算過程簡明直觀，與密切值法相比避免了人為確定綜合評價結果等級的主觀性和采取等權處理的方式而使結果有失偏差的情況。因此，本文將應用改進密切值法對陜西省大型自流渠灌區洛惠渠進行實例驗證。

應用改進密切值法對洛惠渠灌區在2007年～2012年的綜合運行狀況進行評價，首先，確立的洛惠渠灌區評價指標體系包括工程性指標、管理性指標、節水與經濟性指標及生態性指標4個一級指標，并將這4個一級指標進一步細化，劃分為24個二級指標，從而建立的無量綱規范化評價矩陣。

通過改進密切值法的模型計算，根據前文（4）～（6）式得到洛惠渠灌區在2007年～2012年和4個分級標準的最優點和最劣點的歐式距離及密切值，如表1。

表1 洛惠渠灌區在不同年份和4個分級標準所對應的歐氏距離和密切值

表2 改進密切值法與可拓評價法評價結果對比

改進密切值法評價結果中，密切值越小，即越優，由表1評價結果可知，2007年～2009年洛惠渠灌區運行狀況為中等，2010年～2012年洛惠渠灌區運行狀況為良好，隨著時間的推移，洛惠渠灌區評價級別從中等逐漸變為良好，隨著年份的增長洛惠渠灌區的運行狀況越來越好，這也符合洛惠渠灌區的客觀實際和發展規律。

從表2評價結果可以看出：改進密切值法與可拓評價法評價結果基本一致,都在2007年～2009年洛惠渠灌區運行狀況為中等，在2010年～2012年洛惠渠灌區運行狀況為良好，都隨著時間的推移，洛惠渠灌區評價級別從中等逐漸變為良好，隨著年份的增長洛惠渠灌區的運行狀況越來越好，這也符合洛惠渠灌區的客觀實際和發展規律，說明改進密切值法在大型灌區運行狀況綜合評價中是可行的。

5 結論

應用改進密切值法，通過以陜西省大型自流渠灌區洛惠渠為實例進行驗證，評價結果顯示洛惠渠灌區在2007，2008，2009，2010，2011，2012年 的 密 切 值 分 別 為14.5118，12.4747，8.5373，4.7428，3.8251，3.0488，運行狀況級別分別為中等，中等，中等，良好，良好，良好。而且改進密切值法評價結果與可拓評價法結果基本一致，都隨著時間的推移，洛惠渠灌區評價級別從中等逐漸變為良好，運行狀況越來越好，這也符合洛惠渠灌區的客觀實際和發展規律，且該方法運算過程簡明直觀，與密切值法相比避免了人為確定綜合評價結果等級的主觀性。

改進密切值方法具有原理清晰,數據結果合理,計算過程簡便易行等優點,與密切值法相比避免了人為確定綜合評價結果等級的主觀性。同時,改進密切方法將多評價指標轉換綜合為單個評價因子,使得評價過程更簡便,評價結果對洛惠渠灌區各個年份按優劣性排序,使各個年份綜合評價結果之間有很好的對比性。陜西水利

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