基于投影追踪模型的灌溉用水影响因子分析

2016-09-01王呈会辽宁省水文局辽宁沈阳110003

东北水利水电 2016年8期

王呈会（辽宁省水文局，辽宁沈阳 110003）

基于投影追踪模型的灌溉用水影响因子分析

王呈会
（辽宁省水文局，辽宁沈阳 110003）

文中构建投影追踪模型，对辽宁灌区用水影响因子进行投影追踪计算，确定不同指标的投影值，分析不同指标对灌区用水的影响程度。研究结果表明：投影追踪模型可较好的计算不同指标的投影追踪值，可定量计算出不同指标对灌区用水系数的影响度，计算结果合理，与灌区实际情况吻合。

投影追踪模型；用水影响因子；辽宁灌区

1　引言

当前，在最严格的水资源管理制度下，如何有效进行水资源管理和规划，是当前许多学者研究的热点，我国作为农业大国，农业灌溉用水的管理和规划更加重要。灌区农业灌溉用水因子较多，如何定量计算各因子对灌区用水影响程度，一直是研究的难点和热点。一般采用专家打分机制进行各指标的影响权重，这样的方法具有一定的主观性，存在一定的缺陷。而当前，具有数学统计原理的数学模型，被运用水资源领域影响度的分析计算中，并取得一定的研究成果。这其中，投影追踪模型由于可以将多个影响要素转为单一综合要素，且计算原理简单的特点，逐渐被运用于水资源许多领域的影响要素分析中，但是在农业灌溉用水因子影响程度分析的研究还较少，在辽宁灌区还未进行相关研究，辽宁地区水资源量较少，因此有效规划和管理农业灌溉用水十分必要，而这一必要措施的前提是对灌区用水影响因子进行定量分析。为此，引入投影追踪模型，以辽宁某灌区为例，定量分析了各指标对农业灌溉用水的影响程度。

2　投影追踪模型原理

投影追踪模型可以将不同的指标值的多维影响因子进行综合转换成单一的综合影响值，因此该模型可以对灌溉用水影响因子进行定量的分析。且能够针对这些变量因子进行权重分析，确定影响程度。投影追踪模型首先构建投影追踪的指标函数，通过优化求解得到最优化的投影方向，结合最优化的投影方向确定不同影响因子的投影值，并最终采用各个投影方向的分量投影值及各个因子投影值的大小，来计算确定各个因子的排位顺序，从而对各个因子进行定量分析评价。模型的主要计算分为以下几个步骤：

1）投影指标的确定和计算：通过以下两个方式进行投影指标的计算和确定，表达式为：

2）在指标确定的基础上，需要确定投影追踪模型的构造函数，该构造函数需要把x（x，j）的各个影响因子综合成一组综合指标值a=｛a（1），a （2），…，a（j）｝表示的是一维投影方向上的综合指标值的组合，可应用Z（i）来表达，计算表达式为：

结合｛Z（i）i=1，2，…，n｝综合值的大小，对农业灌溉用水的综合利用水的系数进行综合影响因子的分析。

3）优化投影构造函数的确定：该函数是确定最优化的投影函数的方向，最优化的投影方向可以通过优化求解来进行确定，最优化的目标求解函数的表达式为：

4）结合以上最优化的投影方向代入公式（3）中，就可以将各个灌区的片区农业灌溉用水的影响因子进行指标投影分析计算，得到各个指标的投影影响因子Z（i），Z（i）的值越大，表示为该因子对农业灌溉用水的影响程度越高。

3　模型应用

3.1影响指标的选择

对于灌区用水系数影响因素角度，在模型分析时，结合灌区用水实际情况和灌区用水调查情况进行指标的优选，一般选对灌溉用水系数影响程度较大的指标。选取5个典型灌区作为分析区域，选取4个指标作为投影追踪指标的分析指标，分别为井渠所占比例、灌溉节水改造工程比例、灌溉节水的比例和渠道衬砌的状况。

3.2计算结果

利用选取的4个农业灌区用水影响因子，构建不同因子的投影追踪模型，利用构建的投影追踪函数，对不同因子进行投影追踪计算，确定不同因子对农业灌溉用水影响程度，不同影响因子的指标值见表1。在不同指标值确定后，结合方程（3）进行指标的处理过程。结合投影追踪函数求得不同指标的投影追踪指标值，计算结果见表。

从表1中可以看出，5个片区各个指标的比重不同，而各个指标对于投影追踪模型计算精度的高低至关重要，从表2中可以看出，灌区中1号片区投影值较大，这是因为在1号片区灌溉面积和灌溉渠道衬砌度较高，而3号片区投影指标投影值较小，而该片区灌溉面积和灌溉渠道衬砌度在5个片区中都较低。可见，对于该灌区而言，灌区灌溉面积和灌溉渠道衬砌度对1号灌区用水系数影响程度最高，其次为灌溉节水工程比例，井渠所占比例和灌溉节水比例影响相对较小。