基于EViews模型的不同畦块的灌溉定额预测分析

张建新，张发荣，张玉霞

(甘肃省疏勒河流域水资源管理局，甘肃 玉门 735211)

水是生命的源泉，也是人类生存的必要条件和一切生产活动的重要资源。疏勒河流域位于甘肃河西走廊西端，是河西走廊三大内陆河流之一，总流域面积17万km2。流域内多年平均降水量不足50mm，蒸发量却高达2897～3264mm，属典型的干旱内陆气候，水资源十分短缺。从20世纪90年代开始，疏勒河灌区的农业种植面积不断扩大，导致中游的灌溉用水量不断增加，下游的水量急剧减少，对当地的生态环境造成了严重的影响。为了减少农业灌溉用水，保护疏勒河下游敦煌地区的生态环境，从20世纪末至今，疏勒河流域水资源管理局积极开展灌区的节水灌溉工作，尤其在灌区推广小畦灌、沟灌、膜上灌等常规节水措施并取得了良好的效果。

我国北方干旱区，由于水资源紧缺，通常采用小畦灌方式，这是一种比较常见的节水灌溉技术。小畦灌优点很多，在节水增产方面更是有着显著的效果。为了研究不同畦灌面积的灌水定额和灌溉定额，找出最优的畦灌面积，疏勒河流域水资源管理局近十几年对灌区内不同作物的需水规律和土壤条件进行研究分析，在确保降水和土壤水得到充分利用、作物产量增加的前提下，对灌区主要作物的灌溉指标开展了对比实验和测定工作。本文结合疏勒河流域开展常规节水灌溉的实际情况，根据昌马灌区实测取得的不同畦灌面积的灌溉定额，利用EViews模型建立灌溉定额与畦块面积的数学模型，预测不同畦灌面积的灌溉定额并试图建立高效的灌溉制度。

1 试验设计与方法

1.1 试验区概况

试验区位于疏勒河流域昌马灌区玉门市节水型社会建设示范区内，该区域内有耕地面积22.0hm2。其中：0.13hm2以下耕地18.97hm2，占到试验区总面积86.23%，0.13hm2以上耕地3.03hm2，占试验区总面积的13.77%。灌溉渠系为昌马东干一支一斗三农渠，支斗农渠均为衬砌渠道，渠道衬砌率高，工程设施完好率96%。试验区内有小麦、玉米、食葵、茴香、洋葱、枸杞、花卉、啤酒花、孜然等9种灌区主要农作物。试验区的地块面积、农作物的种植种类和灌溉制度在疏勒河流域具有较好的代表性。

1.2 田间试验设计

对试验区进行综合分析后，选用的试验方法是灌溉田间对比，并选取了在灌区有代表意义的大、中、小三种规格的试验小区，参照SL 13—2004《灌溉试验规范》，每个试验小区的面积至少为60m2。小麦作为典型的北方农作物，最终被确定为试验材料。每年在小麦播种前，工作人员对试验的地块规格进行测量。每年选取的地块，都包含有0.17hm2以上的大地块，0.10～0.17hm2的中地块，0.10hm2以下的小地块。试验时间一般从春灌第一轮水开始至冬灌结束。采用活动量水堰或渠道断面量水，分块计量的方式，依据灌区配水计划，如实计量每一轮次选取的试验小区的灌水时间、灌水方量，得到小麦在不同试验小区的灌水轮次、灌水定额、灌溉定额以及试验区综合灌水定额、灌溉定额。

1.3 模型的建立

目前，描述农作物灌溉定额和畦块面积的模型比较少，通过查找文献，常见的多为一元线性回归模型。在对影响灌溉定额的主要因素分析后，可以发现畦块面积的大小和灌溉定额具有明显的线性关系，在不考虑其他影响因素的情况下，可以对二者建立一元线性回归模型进行分析。

假设灌溉定额与畦块面积存在着下述关系：

Yi=β0+β1Xi+μi

(1)

式中，Yi—灌溉定额;Xi—畦块面积;β0、β1—参数;μi—随机扰动项。

通过建立一元线性回归模型，利用计量经济学EViews模型，求解模型中的系数，并进行相关系数的检验。本文采用的EViews模型中需要的数据，主要来自昌马灌区每年实测的不同畦块面积的小麦灌溉定额。从2011年开始，选取典型的不同试验小区的小麦灌溉定额，共计18个小区，具体数值见表1。

表1 不同畦块面积的小麦灌溉定额

根据以上数据，作小麦的灌溉定额和畦块面积散点图，如图1所示。

图1 小麦的灌溉定额和畦块面积散点图

从图1可以看出，小麦的灌溉定额和畦块面积大体呈线性关系，所以将表1的数据输入EViews模型，得到模型的相关数据，见表2。

表2 小麦灌溉定额和畦块面积的回归结果

2 结果与分析

2.1 模型的检验

2.1.1拟合优度的度量

参数估计结果为：

Yi=9321.185+779.3444Xi

t=(82.67857)(15.42387)

R2=0.936982F=237.8956

S.E.=183.1807DW=1.831716

通过对回归方程中的相关系数R2进行分析，发现R2为0.936982，证明上述模型对样本数据的拟合度较高。方程中F值为237.8956，F值较高，说明畦块面积X对灌溉定额Y有显著影响。

2.1.2对回归系数的t检验

由于

(2)

(3)

t检验：

H0：β1=0H1：β1≠0

2.2 对疏勒河流域大、中、小三种典型畦块的灌溉定额点预测

根据田间试验设计，我们将疏勒河流域的小麦畦块分为0.17hm2以上的大畦块，0.10～0.17hm2的中畦块，0.10hm2以下的小畦块。在三种不同大小的畦块中，我们分别选取m1=0.17hm2、m2=0.13hm2、m3=0.10hm2的三种畦块面积，根据模型建立的回归方程，预测三种典型畦块面积的小麦灌溉定额。

由上述计算可知：当疏勒河流域的小麦畦块面积分别为0.17、0.13、0.10hm2时，它们的灌溉定额分别为9453.6735、9422.4998、9399.1194m3/hm2。

2.3 对疏勒河流域常见畦块的灌溉定额区间预测

在疏勒河流域，小麦畦块面积占比最大的是0.13hm2的畦块，所以我们对m2=0.13hm2的平均畦块面积的灌溉定额区间进行预测。由于

因为

则置信度为0.95的平均畦块面积为E(ym2)的置信区间是

从而得出预测结果，疏勒河流域种植的小麦若普遍采用0.13hm2的畦块面积，需要的灌溉定额的点估计值为9422.4998m3。平均灌溉定额的置信区间估计是在[9324.0894,9520.9102]m3之间。

3 结语

通过对疏勒河流域不同畦块面积的灌溉定额研究，利用试验区取得的数据，借助EViews模型，建立了疏勒河流域关于小麦的灌溉定额和畦块面积的一元线性回归模型。根据模型的回归结果可知，拟合值和实际值比较接近，该模型的拟合优度较高。根据回归系数的t检验，小麦畦块面积的大小对小麦的灌溉定额具有显著的影响。最后，根据上述数据图形，可以预测疏勒河流域较为常见的单个畦块面积为0.13hm2的小麦灌溉定额为9422.4998m3/hm2，小麦的畦块面积平均为0.13hm2时的灌溉定额区间为[9324.0894,9520.9102]m3之间。这些预测数据对流域管理机构编制配水计划，制定小麦的灌溉制度具有一定的现实意义。