基于變異系數(shù)改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)法的石津灌區(qū)渠道防滲綜合效益評(píng)價(jià)

（保定市望都灌溉試驗(yàn)站，河北望都，072450） 陳 麗

（中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京市，101500） 趙小點(diǎn)

我國(guó)“十三五”規(guī)劃將發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，節(jié)水農(nóng)業(yè)，改善農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀作為重要議題，加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，利用好全省地下水超采綜合治理的機(jī)遇，重點(diǎn)對(duì)灌區(qū)進(jìn)行全面改造與配套，提升灌區(qū)防洪抗旱能力，提高灌區(qū)灌溉用水效率和效益對(duì)于發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)至關(guān)重要。石津灌區(qū)作為河北省灌溉面積最大的灌區(qū)具有良好的自然、水源、管理?xiàng)l件以及灌排工程形式，結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)方法對(duì)石津灌區(qū)的渠道防滲綜合效益進(jìn)行量化，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)度方法進(jìn)行賦權(quán)使評(píng)價(jià)結(jié)果摒棄人為因素的影響，研究結(jié)果更接近真實(shí)情況，對(duì)于指導(dǎo)灌區(qū)渠道防滲工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 模型建立

1.1 求解權(quán)重值

變異系數(shù)法是利用指標(biāo)在各評(píng)價(jià)對(duì)象之間的差異大小，即它所包含的信息量來(lái)確定權(quán)重的。某指標(biāo)在各評(píng)價(jià)對(duì)象之間的差異越大，其分辨能力越強(qiáng)，在評(píng)價(jià)中發(fā)揮的作用越大，那么應(yīng)該賦予的權(quán)重越大。反之，指標(biāo)在各評(píng)價(jià)對(duì)象之間的差異越小，其分辨能力越弱，在評(píng)價(jià)中發(fā)揮的作用越小，那么應(yīng)該賦予的權(quán)重越小。將這種差異量化，就可以得到相應(yīng)的權(quán)重。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，通常采用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)衡量變異程度。但是，由于各指標(biāo)數(shù)量級(jí)不同，標(biāo)準(zhǔn)差也就不具備了可比性，所以，采用變異系數(shù)來(lái)度量各指標(biāo)之間的變異程度。最后，將變異系數(shù)做歸一化處理，得到各指標(biāo)權(quán)重，具體步驟如下[1]。設(shè)待評(píng)價(jià)項(xiàng)目有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo){A1，A2, AjAn},m個(gè)被評(píng)價(jià)方案{C1，C2CiCm}

各指標(biāo)變異系數(shù)為：

將變異系數(shù)歸一化處理，得到權(quán)重：

1.2 改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度分析方法

傳統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)度分析[2]的方法是考慮各個(gè)方案與標(biāo)準(zhǔn)方案的關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小以確定各備選方案的關(guān)聯(lián)度，最后得到最理想方案，在傳統(tǒng)方法中，并不考慮每個(gè)方案中各指標(biāo)的重要性程度，而在實(shí)際工程中，各個(gè)指標(biāo)因素的重要性程度是不同的，所以本研究在關(guān)聯(lián)度分析中，加入權(quán)重改進(jìn)傳統(tǒng)關(guān)聯(lián)度分析方法，更合理的確定最優(yōu)法案[3]。該方法的具體計(jì)算步驟如下。

（1）建立數(shù)據(jù)矩陣

第一列為標(biāo)準(zhǔn)列，選取各方案中各指標(biāo)的最優(yōu)值作為標(biāo)準(zhǔn)列，其余各方案數(shù)據(jù)構(gòu)成比較數(shù)列。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化處理

把標(biāo)準(zhǔn)列化為1，其余比較數(shù)列除以標(biāo)準(zhǔn)列。

（3）求差矩陣

各指標(biāo)的cij，求出其余標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列中c0j的差值的絕對(duì)值，記作△ij

（4)找到差矩陣中的最大值和最小值△max和△min

（5）計(jì)算關(guān)聯(lián)度系數(shù)

ρ為分辨系數(shù)，取值范圍為（0,1），本文中取0.3

（6）關(guān)聯(lián)度系數(shù)加權(quán)

2 渠道防滲綜合效益分析

將混凝土材料和抗凍脹、保溫材料均勻組合在一起，或使用其中一種、或只使用混凝土；對(duì)于伸縮縫與防滲主材料組合[4]以不同襯砌形式間形成單因素變量為原則，并遵循有關(guān)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定，結(jié)合石津灌區(qū)當(dāng)?shù)赝寥馈鉁亍⒌叵滤坏茸匀粭l件，渠道的大小、耐久性、防滲性、防凍害性等工程要求，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)論證。分別對(duì)比保溫板、土工布、混凝土類(lèi)型和伸縮縫等對(duì)于工程的影響，形成6種防滲襯砌形式，6種襯砌形式防滲效果試驗(yàn)均安排在同一渠道即四干三分干南四支渠道上進(jìn)行，具體防滲襯砌措施見(jiàn)表1[5]。

運(yùn)用上述方法對(duì)渠道防滲進(jìn)行綜合效益分析，選用對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水效益影響比較重要的輸水損失、單位投資節(jié)水量、灌溉水有效利用系數(shù)三個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建出滿(mǎn)足水利工程綜合評(píng)價(jià)分析的指標(biāo)體系，六種防滲形式的指標(biāo)值見(jiàn)表2[5]。

根據(jù)表格中不同襯砌形式的各指標(biāo)變化，通過(guò)變異系數(shù)法計(jì)算得到輸水損失、單位投資節(jié)水量、灌溉水有效利用系數(shù)權(quán)重分別為0.336、0.332、0.332。

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式1.6并計(jì)算，確定判斷矩

關(guān)聯(lián)度系數(shù)加權(quán)A=W*R=（0.336 0.332 0.332）

表1 石津灌區(qū)渠道防滲措施

表2 石津灌區(qū)渠道防滲評(píng)價(jià)指標(biāo)值

求得六種渠道防滲形式的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

結(jié)合計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，襯砌形式2得到的評(píng)價(jià)結(jié)果值最高為0.926，是六種渠道防滲形式中最優(yōu)的選擇。灌區(qū)在渠道改造過(guò)程中采用現(xiàn)澆混凝土加保溫板對(duì)渠道進(jìn)行襯砌，并選用樹(shù)脂油膏加砂漿進(jìn)行伸縮縫防滲處理，可以有效兼顧節(jié)水和減少輸水損失的特點(diǎn)，有利于提高灌溉水有效利用系數(shù)，適合在灌區(qū)內(nèi)進(jìn)行推廣使用。

3 結(jié)論

通過(guò)分析石津灌區(qū)渠道防滲綜合效益，在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出新的評(píng)價(jià)方法。

（1）采用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到了具體的評(píng)價(jià)結(jié)果，更加客觀合理，避免了主觀認(rèn)為的隨意性。

（2）作者構(gòu)建了基于變異系數(shù)改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析的數(shù)學(xué)模型，該方法需要的數(shù)據(jù)量不大，便于分析計(jì)算。

（3）結(jié)合石津灌區(qū)渠道防滲工程進(jìn)行了分析，論證了方法的可行性，并給出了灌區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉有效的渠道防滲方法，這一評(píng)價(jià)結(jié)果與灌區(qū)的實(shí)際工程情況也比較相符，在實(shí)踐應(yīng)用中是完全合理可行的，有利于在其他灌區(qū)的防滲工程中推廣應(yīng)用。

[1]曹瑋.科技獎(jiǎng)勵(lì)立體式綜合評(píng)價(jià)方法研究[D].湖南：湖南大學(xué).2009.

[2]邵慧敏等.灰色理論在萬(wàn)安水庫(kù)移民收入分析中的運(yùn)用[J].人民長(zhǎng)江.2008（6），110.

[3]陳麗,路金喜等.基于熵—AHP灰色關(guān)聯(lián)法的水利水電工程社會(huì)評(píng)價(jià)[J].水電能源科學(xué).2011(07)

[4]王煥明.灌區(qū)節(jié)水改造中渠道防滲新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理.2008(12):42244.

[5]趙小點(diǎn).石津灌區(qū)渠道防滲效果與灌溉用水效率研究[D].河北：河北農(nóng)業(yè)大學(xué).2013.