基于改进密切值法的大型灌区运行状况综合评价

刘少林

（陕西宝鸡峡引渭灌溉管理局 陕西 扶风 722200）

1 引言

我国大型灌区在国民经济发展和农业生产中发挥着巨大作用，2004年大型灌区提供的供水量为1865亿m3，约占全国供水总量的1/3，其灌溉用水量达到1373亿m3[1]，约为全国灌溉用水总量的38%[2]。但由于年久失修，加上多年来资金投入不足，管理体制不顺等原因，目前我国大部分灌区存在的主要问题有工程建设标准低[3]、灌排设施老化损坏严重、灌溉可利用水量减少、灌溉技术落后、灌区工程建设缺乏合理的规划、水价制度不健全、农田生态环境问题突出等[4]。所以，需要对大型灌区运行状况进行综合评价。

目前，广泛运用的评价大型灌区运行状况的方法，如层次分析法[5]、可拓评价法[6]、生态足迹法[7]、数据包络法[8]、人工神经网络法等[9]，这些方法计算过程都比较复杂繁琐,改进密切值法运算过程简明直观，与密切值法相比避免了人为确定综合评价结果等级的主观性和采取等权处理的方式而使结果有失偏差的情况。因此，本文将应用改进密切值法对陕西省大型自流渠灌区洛惠渠进行实例验证。

2 改进密切值法的基本原理

改进密切值法的基本原理是将所有决策方案指标值和指标等级标准值进行规范化处理后，找出决策方案和指标等级标准值的最优点和最劣点的位置，再计算出各方案和指标等级标准值距最优点和最劣点的距离，来排序各决策方案和指标等级标准值的优劣次序，从而将多指标转化成一个从总体上衡量其优劣的单一综合值进行评价。根据排序结果可以得出大型灌区各年的运行状况以及存在的问题，通过实例验证表明此方法是合理可行的。

3 改进密切值法的基本步骤

改进密切值法[10-12]是一种多目标、多层次的优选方法。适用于多层次、多指标的评价系统。此方法原理简单、概念清晰、易于计算，同时不需要确定隶属函数等主观性参数，从而使评价结果更具客观性，而大型灌区综合评价是一种典型的多目标多属性决策问题。改进密切值法基本步骤如下:

（1）建立综合评价的初始矩阵。设待评价指标为 n个，其总指标数列为 X1，X2，…Xn设选取的待评价目标为 m个，则有 D1，D2，…Dn；连同n个评价指标的h级分级标准组成的矩阵D：

（2）建立无量纲规范化评价矩阵。把有量纲的初始矩阵通过数学方法转换为以正负数表示的数学矩阵Z，令：

式中，“+”表示正向指标，“-”表示逆向指标；

Zij为指标序列的目标差值率；

dij为第i个决策方案的第j个指标值；

Ej为第j个指标的目标值；

Xi为正向指标时，评价值越大，评价结果越好；

Xj为逆向指标时，评价值越大，评价结果越差。

由上式计算得到各元素Zij组成规范化矩阵Z：

（4）确定第i个评价对象与最优点和最劣点的欧式距离：

式中，Wj为第j个指标的综合权重值，通过主观的G1法[13]和客观的变异系数法[14]确定，然后通过博弈论法[15]将两者综合集成得到。

（5）确定各评价对象的密切值

（6）根据各评价对象的密切值，来对各评价对象进行排序，密切值越小，越优，反之，密切值越大，越差。

4 改进密切值法在洛惠渠灌区的实例研究

洛惠渠灌区地处陕西关中平原东端、北洛河下游。灌溉范围东起黄河老岸，西至蒲、富县界；北起渭北台塬，南抵洛水，东北与东雷灌区毗邻，西南与交口抽渭灌区相连，灌区总面积750km2。自澄城县庄头村引北洛河水，洛河自灌区中部穿过，将灌区分成洛东、洛西两个自然部分，洛东500km2，洛西250km2。灌溉大荔、蒲城、澄城三县74.32万亩农田。灌区总土地面积112.5万亩，其中耕地面积86万亩，盐荒地8.3万亩。设施灌溉面积74.32万亩。

洛惠渠灌区长久运行以来存在着工程设计标准偏低、配套不全，年久失修，对灌区的运行管理不到位，管理体制不健全，导致了灌区出现了老化损坏严重，设备完好率低，进而产生灌溉水利用率低，有效灌溉面积逐渐减少，生态环境遭破坏等问题。因此，结合洛惠渠灌区的特点，通过全面调查研究后，建立合理实用的评价指标体系，并对大型灌区运行状况进行综合评价研究，对灌区续建配套节水改造、管理改革、水土环境建设和大型灌区的可持续发展，都具有十分重要的意义。

目前，广泛运用的评价大型灌区运行状况的方法，计算过程都比较复杂繁琐,改进密切值法运算过程简明直观，与密切值法相比避免了人为确定综合评价结果等级的主观性和采取等权处理的方式而使结果有失偏差的情况。因此，本文将应用改进密切值法对陕西省大型自流渠灌区洛惠渠进行实例验证。

应用改进密切值法对洛惠渠灌区在2007年～2012年的综合运行状况进行评价，首先，确立的洛惠渠灌区评价指标体系包括工程性指标、管理性指标、节水与经济性指标及生态性指标4个一级指标，并将这4个一级指标进一步细化，划分为24个二级指标，从而建立的无量纲规范化评价矩阵。

通过改进密切值法的模型计算，根据前文（4）～（6）式得到洛惠渠灌区在2007年～2012年和4个分级标准的最优点和最劣点的欧式距离及密切值，如表1。

表1 洛惠渠灌区在不同年份和4个分级标准所对应的欧氏距离和密切值

表2 改进密切值法与可拓评价法评价结果对比

改进密切值法评价结果中，密切值越小，即越优，由表1评价结果可知，2007年～2009年洛惠渠灌区运行状况为中等，2010年～2012年洛惠渠灌区运行状况为良好，随着时间的推移，洛惠渠灌区评价级别从中等逐渐变为良好，随着年份的增长洛惠渠灌区的运行状况越来越好，这也符合洛惠渠灌区的客观实际和发展规律。

从表2评价结果可以看出：改进密切值法与可拓评价法评价结果基本一致,都在2007年～2009年洛惠渠灌区运行状况为中等，在2010年～2012年洛惠渠灌区运行状况为良好，都随着时间的推移，洛惠渠灌区评价级别从中等逐渐变为良好，随着年份的增长洛惠渠灌区的运行状况越来越好，这也符合洛惠渠灌区的客观实际和发展规律，说明改进密切值法在大型灌区运行状况综合评价中是可行的。

5 结论

应用改进密切值法，通过以陕西省大型自流渠灌区洛惠渠为实例进行验证，评价结果显示洛惠渠灌区在2007，2008，2009，2010，2011，2012年 的 密 切 值 分 别 为14.5118，12.4747，8.5373，4.7428，3.8251，3.0488，运行状况级别分别为中等，中等，中等，良好，良好，良好。而且改进密切值法评价结果与可拓评价法结果基本一致，都随着时间的推移，洛惠渠灌区评价级别从中等逐渐变为良好，运行状况越来越好，这也符合洛惠渠灌区的客观实际和发展规律，且该方法运算过程简明直观，与密切值法相比避免了人为确定综合评价结果等级的主观性。

改进密切值方法具有原理清晰,数据结果合理,计算过程简便易行等优点,与密切值法相比避免了人为确定综合评价结果等级的主观性。同时,改进密切方法将多评价指标转换综合为单个评价因子,使得评价过程更简便,评价结果对洛惠渠灌区各个年份按优劣性排序,使各个年份综合评价结果之间有很好的对比性。陕西水利

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