王呈會（遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003）

基于投影追蹤模型的灌溉用水影響因子分析

王呈會
（遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003）

文中構(gòu)建投影追蹤模型，對遼寧灌區(qū)用水影響因子進行投影追蹤計算，確定不同指標的投影值，分析不同指標對灌區(qū)用水的影響程度。研究結(jié)果表明：投影追蹤模型可較好的計算不同指標的投影追蹤值，可定量計算出不同指標對灌區(qū)用水系數(shù)的影響度，計算結(jié)果合理，與灌區(qū)實際情況吻合。

投影追蹤模型；用水影響因子；遼寧灌區(qū)

1　引言

當前，在最嚴格的水資源管理制度下，如何有效進行水資源管理和規(guī)劃，是當前許多學者研究的熱點，我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)灌溉用水的管理和規(guī)劃更加重要。灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水因子較多，如何定量計算各因子對灌區(qū)用水影響程度，一直是研究的難點和熱點。一般采用專家打分機制進行各指標的影響權(quán)重，這樣的方法具有一定的主觀性，存在一定的缺陷。而當前，具有數(shù)學統(tǒng)計原理的數(shù)學模型，被運用水資源領(lǐng)域影響度的分析計算中，并取得一定的研究成果。這其中，投影追蹤模型由于可以將多個影響要素轉(zhuǎn)為單一綜合要素，且計算原理簡單的特點，逐漸被運用于水資源許多領(lǐng)域的影響要素分析中，但是在農(nóng)業(yè)灌溉用水因子影響程度分析的研究還較少，在遼寧灌區(qū)還未進行相關(guān)研究，遼寧地區(qū)水資源量較少，因此有效規(guī)劃和管理農(nóng)業(yè)灌溉用水十分必要，而這一必要措施的前提是對灌區(qū)用水影響因子進行定量分析。為此，引入投影追蹤模型，以遼寧某灌區(qū)為例，定量分析了各指標對農(nóng)業(yè)灌溉用水的影響程度。

2　投影追蹤模型原理

投影追蹤模型可以將不同的指標值的多維影響因子進行綜合轉(zhuǎn)換成單一的綜合影響值，因此該模型可以對灌溉用水影響因子進行定量的分析。且能夠針對這些變量因子進行權(quán)重分析，確定影響程度。投影追蹤模型首先構(gòu)建投影追蹤的指標函數(shù)，通過優(yōu)化求解得到最優(yōu)化的投影方向，結(jié)合最優(yōu)化的投影方向確定不同影響因子的投影值，并最終采用各個投影方向的分量投影值及各個因子投影值的大小，來計算確定各個因子的排位順序，從而對各個因子進行定量分析評價。模型的主要計算分為以下幾個步驟：

1）投影指標的確定和計算：通過以下兩個方式進行投影指標的計算和確定，表達式為：

2）在指標確定的基礎(chǔ)上，需要確定投影追蹤模型的構(gòu)造函數(shù)，該構(gòu)造函數(shù)需要把x（x，j）的各個影響因子綜合成一組綜合指標值a=｛a（1），a （2），…，a（j）｝表示的是一維投影方向上的綜合指標值的組合，可應用Z（i）來表達，計算表達式為：

結(jié)合｛Z（i）i=1，2，…，n｝綜合值的大小，對農(nóng)業(yè)灌溉用水的綜合利用水的系數(shù)進行綜合影響因子的分析。

3）優(yōu)化投影構(gòu)造函數(shù)的確定：該函數(shù)是確定最優(yōu)化的投影函數(shù)的方向，最優(yōu)化的投影方向可以通過優(yōu)化求解來進行確定，最優(yōu)化的目標求解函數(shù)的表達式為：

4）結(jié)合以上最優(yōu)化的投影方向代入公式（3）中，就可以將各個灌區(qū)的片區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水的影響因子進行指標投影分析計算，得到各個指標的投影影響因子Z（i），Z（i）的值越大，表示為該因子對農(nóng)業(yè)灌溉用水的影響程度越高。

3　模型應用

3.1影響指標的選擇

對于灌區(qū)用水系數(shù)影響因素角度，在模型分析時，結(jié)合灌區(qū)用水實際情況和灌區(qū)用水調(diào)查情況進行指標的優(yōu)選，一般選對灌溉用水系數(shù)影響程度較大的指標。選取5個典型灌區(qū)作為分析區(qū)域，選取4個指標作為投影追蹤指標的分析指標，分別為井渠所占比例、灌溉節(jié)水改造工程比例、灌溉節(jié)水的比例和渠道襯砌的狀況。

3.2計算結(jié)果

利用選取的4個農(nóng)業(yè)灌區(qū)用水影響因子，構(gòu)建不同因子的投影追蹤模型，利用構(gòu)建的投影追蹤函數(shù)，對不同因子進行投影追蹤計算，確定不同因子對農(nóng)業(yè)灌溉用水影響程度，不同影響因子的指標值見表1。在不同指標值確定后，結(jié)合方程（3）進行指標的處理過程。結(jié)合投影追蹤函數(shù)求得不同指標的投影追蹤指標值，計算結(jié)果見表。

從表1中可以看出，5個片區(qū)各個指標的比重不同，而各個指標對于投影追蹤模型計算精度的高低至關(guān)重要，從表2中可以看出，灌區(qū)中1號片區(qū)投影值較大，這是因為在1號片區(qū)灌溉面積和灌溉渠道襯砌度較高，而3號片區(qū)投影指標投影值較小，而該片區(qū)灌溉面積和灌溉渠道襯砌度在5個片區(qū)中都較低。可見，對于該灌區(qū)而言，灌區(qū)灌溉面積和灌溉渠道襯砌度對1號灌區(qū)用水系數(shù)影響程度最高，其次為灌溉節(jié)水工程比例，井渠所占比例和灌溉節(jié)水比例影響相對較小。

表1　灌區(qū)灌溉用水影響因子的指標值

表2　灌區(qū)灌溉影響因子的投影追蹤指標值

4　結(jié)論

結(jié)合遼寧灌區(qū)用水實際情況，優(yōu)選5個灌區(qū)用水系數(shù)影響指標，運用投影追蹤模型定量計算了各指標對灌區(qū)用水的影響程度，研究取得以下結(jié)論：

1）投影追蹤模型可對各指標的影響程度進行定量計算、分析各指標影響程度的大小，適用于灌區(qū)用水系數(shù)影響程度的分析，計算結(jié)果和實際情況較為吻合。

2）對于遼寧灌區(qū)而言，灌溉面積和灌區(qū)節(jié)水比例對灌區(qū)用水系數(shù)影響程度均較高，而井渠所占比例影響程度較小。

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