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灌溉用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)及模型的探討與應(yīng)用

文檔作者：徐園1 苑騰飛2 文檔來(lái)源： 1．天津大學(xué)建筑工程學(xué)院 2．三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年03月03日
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·技術(shù)與應(yīng)用· 海河水利2016．No．6
DOI：10．3969／j．issn．1004-7328．2016．06．012
灌溉用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)及模型的探討與應(yīng)用
徐園1，苑騰飛2
(1．天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津300072；2．三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖北宜昌443002)
摘要：我國(guó)農(nóng)業(yè)用水緊缺與浪費(fèi)現(xiàn)象同時(shí)存在，提高農(nóng)業(yè)用水效率對(duì)于緩解水資源危機(jī)、建設(shè)節(jié)水型社會(huì)具有
重要意義。開(kāi)展灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)是提高農(nóng)業(yè)用水效率的基礎(chǔ)工作。結(jié)合灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水過(guò)程及特點(diǎn)，提出
了灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用主成分分析方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行降維處理，使指標(biāo)體系更具科學(xué)性、合理
性。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析理論，以每公頃農(nóng)業(yè)用水情況作為投入因子、農(nóng)作物每公頃凈用水情況作為
產(chǎn)出因子，應(yīng)用于東北的中型灌區(qū)南崴子灌區(qū)，華北的大型灌區(qū)里自沽灌區(qū)，西北的中型灌區(qū)雙樹(shù)西灌區(qū)、小型
灌區(qū)干橋?yàn)彻鄥^(qū)和山城渠灌區(qū)，使用DEAP軟件進(jìn)行測(cè)算，得出東北、華北、西北各典型灌區(qū)的用水效率情況，所
得結(jié)論與實(shí)際灌區(qū)基本吻合，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法在農(nóng)田灌溉用水效率評(píng)價(jià)中的合理性和可行性。
關(guān)鍵詞：灌溉用水；效率；評(píng)價(jià)指標(biāo)；評(píng)價(jià)模型；數(shù)據(jù)包絡(luò)
中圖分類(lèi)號(hào)：TV93；$274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—7328(2016)06—0035—06
Discussion and Application of Evaluation Index and Model of Irrigation Water Efficiency
XU Yuanl，YUAN Teng—fei2
(J．Tianjin University，SchoolofCivilEngineering，Tianjin300072，China；2．Three Gorges University，
Civil EngineeringandArchitecture Faculty，Yichan9443002，China)
Abstract：With the shortage and wasting phenomenon of agricultural water CO-existing in our country，it is of great significance
to ease water crisis and build water-saving society through improving the efficiency of agricultural water using．It is a
fundamental work to launch the agriculture water use efficiency evaluation in irrigation district for improving the efficiency
of agricultural water．Based on the agriculture water using process and characteristics，it is put forward of using efficiency
evaluation index system of agriculture water in irrigation district，and the principal component analysis method is adopted to
conduct dimensionality reduction on index，making the index system more reasonable and scientific．On this basis，with per
hectare agricultural using water as inputs，crops per hectare net using water as output factors，the data envelopment analysis(
DEA)theory is applied to the study and investigation of Nanwaizi irrigation area of medium·sized irrigation area in
Northeast China，large—sized Lizigu irrigation area in North China，medium—sized Shuangshuxi irrigation area，small-sized irrigation
areas，such as Ganqiaowan and Shanchengqu in Northwest of China．The water use efficiency is calculated through
DEAP software in the typical irrigation areas of Northeast，Nonh China and Northwest of China．And with the final calcula．
tion basically being consistent with that of real irrigation areas，the rationality and feasibility is verified of the data envelop．
ment analysis(DEA)method applied in the evaluation of irrigation water use efficiency．
Key words：irrigation water；efficiency；evaluation index；evaluation model；data envelopment
水是重要性的基礎(chǔ)資源，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有
重要的支撐和保障意義。我國(guó)水資源問(wèn)題嚴(yán)重，在缺
收稿日期：2016_—09一12
作者簡(jiǎn)介：徐園(1989一)，男，碩士研究生，主要從事水文與水資源方面
的研究。
水的同時(shí)普遍存在著用水浪費(fèi)、用水效率低等現(xiàn)
象。作為第一產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)用水占60％1)2上，其中90％
用于農(nóng)田灌溉，并且浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在，因此提高灌
溉水利用效率對(duì)于解決我國(guó)缺水問(wèn)題至關(guān)重要。
灌溉用水效率指標(biāo)綜合反映了用水管理水平、
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
·36· 徐園，苑騰飛：灌溉用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)及模型的探討與應(yīng)用2016年12月
灌溉技術(shù)水平和不同尺度灌溉工程狀況等，是準(zhǔn)確
評(píng)價(jià)灌溉用水有效利用程度的重要基礎(chǔ)。在灌溉用
水利用效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)方面，以往國(guó)內(nèi)外學(xué)者與部
門(mén)對(duì)此進(jìn)行了很多研究，但主要存在概念容易混淆、
指標(biāo)數(shù)值不易獲取等問(wèn)題，并不適用于灌區(qū)的實(shí)際
用水效率研究。所以，合理界定現(xiàn)有的灌溉用水效
率評(píng)價(jià)指標(biāo)、選取適合的評(píng)價(jià)模型非常必要。
關(guān)于灌溉用水效率的表述和測(cè)度方法不一、進(jìn)展
不一而且研究角度呈現(xiàn)多元化，以至于沒(méi)有明確統(tǒng)
一的定義。至今還缺乏一整套系統(tǒng)的方法，這給以
后水資源管理制度的落實(shí)帶來(lái)了非常不利的影響。
在國(guó)外，灌溉用水效率是灌溉用水充分利用程
度的一個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。在Israelsen定義的基礎(chǔ)上，
1977年ICID提出了灌溉效率標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將總灌溉
效率劃分為輸水效率、配水效率和田間灌水效率，總
灌溉效率為三者之積?。傳統(tǒng)意義的灌溉用水效率
是指農(nóng)作物所消耗的灌溉用水量比上灌溉總供水量
所得的比率。我國(guó)使用的灌溉用水利用系數(shù)與此概
念相類(lèi)似。之后，Haas、Bun等又提出了儲(chǔ)水效率和田
間潛在灌水效率等灌溉效率指標(biāo)【z’3，。盡管在以后，不
同的灌溉效率指標(biāo)被研究者提出，并且其側(cè)重點(diǎn)各
有不同，但是跟前期定義的出發(fā)點(diǎn)并沒(méi)有太多差異。
在國(guó)內(nèi)，20世紀(jì)五六十年代形成了我們國(guó)家目
前現(xiàn)行的灌溉用水利用系數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與計(jì)算的
方法，當(dāng)時(shí)大部分參考前蘇聯(lián)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系而建
立。這一指標(biāo)在國(guó)內(nèi)被廣泛用來(lái)評(píng)價(jià)灌溉水利用效
率。而研究確定灌溉水利用系數(shù)的主要難點(diǎn)在于測(cè)
定及評(píng)價(jià)渠系水的利用系數(shù)。很多學(xué)者還對(duì)并聯(lián)渠
系輸水、渠道越級(jí)輸水等情況下渠系水的利用系數(shù)
的計(jì)算分析和修正等進(jìn)行了研究探討，如高傳昌等
提出將渠系劃分為串聯(lián)、等效并聯(lián)和非等效并聯(lián)分
別引用不同的公式計(jì)算141。汪富貴提出用3個(gè)系數(shù)
分別反映渠系越級(jí)現(xiàn)象、回歸水利用以及灌溉管理
水平，再用這3個(gè)系數(shù)同灌溉水利用系數(shù)的連乘積
獲得修正的灌溉水利用系數(shù)”，。沈小誼等提出用動(dòng)
態(tài)空間模型的方法計(jì)算灌溉水利用系數(shù)，考慮了回
歸水、氣候、流量、管理水平和工程變化等因素的影
響陋I。沈逸軒等提出年灌溉水利用系數(shù)的定義，指1
年灌溉過(guò)程中被作物消耗水量的總和與灌區(qū)內(nèi)灌溉
供水總和的比值，并給出相應(yīng)計(jì)算方法”1。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些學(xué)者對(duì)灌溉用水效率的評(píng)
價(jià)方法進(jìn)行過(guò)諸多研究，如許朗等運(yùn)用隨機(jī)前沿分
析方法從農(nóng)戶的微觀層面對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉用水效
率進(jìn)行測(cè)算，并在此基礎(chǔ)上用Tobit模型對(duì)影響灌溉
用水效率的因素進(jìn)行深入分析阻】；李浩鑫等采用突
變理論評(píng)價(jià)方法、熵值法和層次分析法進(jìn)行灌溉用
水效率評(píng)價(jià)，再以Spearman等級(jí)相關(guān)系數(shù)作為檢驗(yàn)
標(biāo)準(zhǔn)，利用平均值法、Board法、Copeland法、模糊
Board法4種組合評(píng)價(jià)方法對(duì)單一評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行組
合，反復(fù)迭代，得到各灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率綜合評(píng)價(jià)排
序p，；劉軍等以新疆昌吉州呼圖壁縣軍塘湖示范區(qū)
143戶棉農(nóng)為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)研，采用隨機(jī)前
沿生產(chǎn)函數(shù)模型測(cè)算示范區(qū)棉花的灌溉用水效率”川；
焦勇等引入基于信息熵的可變模糊評(píng)價(jià)，分別進(jìn)行相
對(duì)隸屬度評(píng)價(jià)、可變模糊評(píng)價(jià)、綜合隸屬度評(píng)價(jià)，從而
形成對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的綜合評(píng)價(jià)?，；李浩鑫、邵東國(guó)
等在構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，嘗Copula i瑟i數(shù)
應(yīng)用于灌溉用水效率評(píng)價(jià)，針對(duì)多元變量導(dǎo)致Copula
函數(shù)參數(shù)求解困難的問(wèn)題，采用主成分分析法提取主
成分因子，形成新的指標(biāo)體系，從而建立PCA—Copula
評(píng)價(jià)方法，對(duì)灌溉用水效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)12，。
筆者總結(jié)了灌溉水利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)
價(jià)方法的研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有指標(biāo)體系的不足及
在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，選取合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分
析每個(gè)指標(biāo)的影響因素，建立數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的綜合
評(píng)價(jià)模型，選擇東北、西北和華北的典型灌區(qū)進(jìn)行實(shí)
例應(yīng)用，探討指標(biāo)體系和該模型的合理性。
1農(nóng)田灌溉用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)研究
1．1農(nóng)田灌溉用水效率影響因素分析
(1)灌區(qū)規(guī)模是指灌區(qū)控制面積的大與小。渠
系水有效利用系數(shù)除由各級(jí)渠道的水文地質(zhì)、附屬
建筑物工程狀況、作物種類(lèi)、灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、管理水
平、土質(zhì)、氣象狀況決定外，還由灌區(qū)規(guī)模的大小所
決定。一般而言，大型灌區(qū)面積比較大，各級(jí)渠道的
長(zhǎng)度和數(shù)量就會(huì)增加，在輸配水過(guò)程中損失量較大，
這就使有效利用系數(shù)變得較低，即灌溉用水效率會(huì)
降低。反之，灌區(qū)面積較小時(shí)，渠道數(shù)量較少，長(zhǎng)度
較短，輸水損失較小，其灌溉用水效率就大。
(2)防滲措施。在我國(guó)目前農(nóng)田輸水的主要方
式是渠道輸水。渠系水利用系數(shù)直接由渠道不同的
防滲標(biāo)準(zhǔn)決定，研究表明，對(duì)于同一渠段，在渠道的
管理水平和水文地質(zhì)等都一樣的情況下，防滲前后
每千米渠道水利用系數(shù)具有明顯的變化，并且，對(duì)于
不同防滲措施的渠道來(lái)說(shuō)，其利用系數(shù)相差也較大。
(3)水價(jià)到位程度直接影響著灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)
展。當(dāng)前，大多數(shù)灌區(qū)的水價(jià)一般都比成本水價(jià)低，
這主要由農(nóng)業(yè)灌溉供水的特殊性和服務(wù)性所決定。
目前所實(shí)行的水價(jià)沒(méi)有依據(jù)成本水價(jià)實(shí)行，這主要
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2016．No．6 海河水利·37·
為了減輕農(nóng)村農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。然而，由于現(xiàn)行的
水價(jià)較低，還難以達(dá)到成本價(jià)格，這可能致使生產(chǎn)者
不會(huì)去考慮節(jié)水措施，以致水的利用率不高。因此，
務(wù)必深化對(duì)水價(jià)的改革，達(dá)到良性用水的目的，從而
減輕我國(guó)水資源短缺的壓力。
(4)工程配套率為實(shí)際渠道防滲長(zhǎng)度占應(yīng)防滲
渠道長(zhǎng)度的比重及實(shí)際建筑物的座數(shù)占設(shè)計(jì)建筑物
座數(shù)的比例。防滲渠道占的比例越大，渠系水利用
系數(shù)越大。
(5)工程完好率指建筑物完好無(wú)損的座數(shù)占總
的建筑物座數(shù)的百分比。建筑物的完好率反映工程
的完好情況，直接影響著灌溉水利用效率。
(6)節(jié)水灌溉面積比指節(jié)水灌溉面積占有效灌
溉面積的百分比。在相同的灌溉面積下，當(dāng)節(jié)水灌
溉面積比例增大時(shí)，灌溉用水量會(huì)相應(yīng)減少，進(jìn)而提
高了灌溉用水效率。
(7)水費(fèi)實(shí)收率。農(nóng)業(yè)水費(fèi)實(shí)際收取率較低下，一
方面由于缺乏監(jiān)管力度加上管理秩序較混亂，另一
方面由于渠系供水計(jì)量設(shè)施跟不上，且實(shí)收與應(yīng)收
水費(fèi)相差較多。由于運(yùn)行管理費(fèi)不能自給，灌區(qū)設(shè)
施不能得到正常的維修和養(yǎng)護(hù)，自然效益就會(huì)衰減。
另外，單位員工管理灌溉面積、用水者協(xié)會(huì)管理
灌溉面積比重、地下水位變動(dòng)、水質(zhì)及灌溉用水計(jì)劃
的合理性、灌區(qū)水資源承載力、灌區(qū)管理人員的業(yè)務(wù)
素質(zhì)等都會(huì)影響灌溉用水效率。
在我國(guó)，因大中型灌區(qū)存在問(wèn)題導(dǎo)致灌區(qū)用水效
率低下，而國(guó)家正實(shí)施大中型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改
造工程建設(shè)及小型農(nóng)田水利工程建設(shè)，用以提高灌區(qū)
灌溉用水效率。因此，非常有必要建立起農(nóng)田灌溉用
水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)大、中、小型灌區(qū)的灌溉用水
效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，為大中型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工
程建設(shè)及小型農(nóng)田水利工程建設(shè)提供理論依據(jù)。
1．2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
在DEA模型中評(píng)價(jià)指標(biāo)由投入指標(biāo)與產(chǎn)出指
標(biāo)組成。筆者建立了7個(gè)投人指標(biāo)，即有效灌溉面
積、農(nóng)田灌溉用水量、節(jié)水灌溉面積、(干支渠)渠道
防滲長(zhǎng)度、干支渠建筑物配套率、量水設(shè)施配備率、
水費(fèi)實(shí)收率；1個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)，即作物總凈水量。
2數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)的C2R模型
1978年，發(fā)表在《歐洲運(yùn)籌學(xué)》雜志上的一篇論
文：“Measuring the efficiency of decision making units”
(決策單元的有效性度量)正式提出了運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)
新領(lǐng)域——數(shù)據(jù)包絡(luò)分析，該模型簡(jiǎn)稱C2R模型。
DEA方法處理多輸入，尤其是在處理多輸出問(wèn)
題能力方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。DEA采用數(shù)學(xué)規(guī)劃
模型來(lái)評(píng)價(jià)擁有多個(gè)輸入指標(biāo)尤其是多個(gè)輸出指標(biāo)
的“部門(mén)”或“單位”(稱為“決策單元”，即decision
making unit，簡(jiǎn)記DMU)間的相對(duì)有效性(稱為DEA
有效)。實(shí)際上，“效率”或“相對(duì)有效性”的概念也是
加權(quán)意義上的產(chǎn)出投入比。
C2R模型是第一個(gè)DEA模型，也是當(dāng)今最具代
表性的經(jīng)典DEA模型之一，具有建模思路清晰、模
型形式簡(jiǎn)單、理論完善的特點(diǎn)n引。設(shè)有n個(gè)具有可
比性的DMU，每個(gè)DMU都有m種類(lèi)型的“輸入”和s
種類(lèi)型的“輸出”?？睘镈MUj對(duì)第f種輸入的投
入量(而>0)；Y口為DMUi對(duì)第r種輸出的產(chǎn)出量
(Y“>0)；72i為第i種輸人的權(quán)值；U，為第r種輸
出的權(quán)值。用瑪和巧分別表示DMUj的輸入向量
和輸出向量，"和u分別表示與m種投入和s種輸
出對(duì)應(yīng)的權(quán)向量，即xj=(XIj,X2『，．．．，Xmy)2、巧2
@l，，y2，，?，y巧)1、V2(vl，I)2，?，1，m)1、U=(“l(fā)，U2，?，“。)1 a
其中，i=1，2，?，m；i=1，2，?，n；r=1，2，?，s。
DMUj的效率評(píng)價(jià)指數(shù)為：
“7K
h，=1÷(，=1，2，?，n) (1) 。
V1馮
對(duì)于％，適當(dāng)選取權(quán)數(shù)v和u，使得％≤1(j=1，
2，?，n)。則評(píng)價(jià)DMUjo效率的數(shù)學(xué)模型為：
式(2)
max(u7Yo)
◆x、
1愛(ài)≤·?，?∽ (2)
L≥o v≥o
等價(jià)于如下線性規(guī)劃問(wèn)題：
Imax／比rYo
j∞7再一∥r巧≥o u2l’2，?，D
(3)
f∥％=1
CO≥0“≥0
式(3)的對(duì)偶規(guī)劃為：
min0
Σ每t弓乃≤％
(4)
Σ，n：。巧乃≥Yo
乃≥0 U2 1，2，?，力
式中：t U=1，2，?，n)為DMU的全變量；0為DMU
的效率評(píng)價(jià)指數(shù)。
引入松弛變量S一和∥，將不等式約束轉(zhuǎn)化成
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
·38· 徐園，苑騰飛：灌溉用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)及模型的探討與應(yīng)用2016年12月
等式約束：
min0
Σj；lxjaj+s一=％
Σ?；t巧乃-S+=％ (5)
乃≥0 U2 1，2，?，n)
S?！? S+≥0
3典型灌區(qū)灌溉用水效率評(píng)價(jià)
筆者選取東北的南崴子灌區(qū)，華北的里自沽灌
區(qū)，西北的雙樹(shù)西渠灌區(qū)、干橋?yàn)彻鄥^(qū)和山城渠灌區(qū)
為典型灌區(qū)，采用上述c2R模型，進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用研究。
3．1原始數(shù)據(jù)
通過(guò)查閱統(tǒng)計(jì)年鑒、管理部門(mén)提供的相關(guān)報(bào)告、
灌區(qū)實(shí)地調(diào)研等途徑，可獲取上述投入指標(biāo)和產(chǎn)出
指標(biāo)的原始值，見(jiàn)表1。其中，灌區(qū)分類(lèi)根據(jù)我國(guó)水
利行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，控制面積在20 000 hm2以上的
灌區(qū)為大型灌區(qū)，控制面積在667～20 000 hm2的灌
區(qū)為中型灌區(qū)，控制面積在667 hm2以下的灌區(qū)為小
型灌區(qū)。因此，據(jù)此并結(jié)合灌區(qū)資料可知東北的南
崴子灌區(qū)，華北的里自沽灌區(qū)，西北的雙樹(shù)西渠灌
區(qū)、干橋?yàn)彻鄥^(qū)和山城渠灌區(qū)分別為中型、大型、中
型、小型和小型灌區(qū)。
表1典型灌區(qū)投入、產(chǎn)出指標(biāo)原始值
3．2計(jì)算過(guò)程
將表1中投入、產(chǎn)出指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)
包絡(luò)分析的C2R模型進(jìn)行計(jì)算。
具體步驟如下：
第一步，利用主成分分析法進(jìn)行指標(biāo)降維處
理。DEA方法的輸人／輸出指標(biāo)應(yīng)具有很強(qiáng)的代表
性u(píng)41。若某個(gè)指標(biāo)與其他輸入(出)指標(biāo)有比較大的
相關(guān)性時(shí)，就認(rèn)為其他指標(biāo)已在很大程度上包含了
該指標(biāo)，從而可將它從輸入(出)指標(biāo)中去除。另外，
DEA方法還對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量有所限制，輸人、輸
出指標(biāo)的總數(shù)應(yīng)不多于決策單元個(gè)數(shù)的一半㈣。為
此，筆者采用主成分分析法對(duì)輸入指標(biāo)進(jìn)行降維處
理。主成分分析降維的步驟可概括為：首先，將原始
的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣z；其次，根據(jù)
公式R=ZTZ／(n一1)得到變量的相關(guān)系數(shù)矩陣R；再
次，求該矩陣R的特征根及相應(yīng)的特征向量；最后，
將所得特征值排序，并計(jì)算方差貢獻(xiàn)率(計(jì)算方法為
用第后個(gè)特征值除以特征值總和)，進(jìn)而可得累計(jì)方
差貢獻(xiàn)率(計(jì)算方法為前后個(gè)特征值之和除以特征
值總和)，從而確定主成分的個(gè)數(shù)。主成分個(gè)數(shù)由累
計(jì)方差貢獻(xiàn)率決定，一般取80％一95％，筆者取
85％，即累計(jì)方差貢獻(xiàn)率大于等于85％。運(yùn)用Mat—
lab軟件對(duì)投入指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得出各對(duì)應(yīng)投
人指標(biāo)的特征值和方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2各對(duì)應(yīng)投入指標(biāo)的特征值和方差貢獻(xiàn)率
筆者選取累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85％，即累計(jì)方差
貢獻(xiàn)率大于等于85％。因此，保留有效灌溉面積和
農(nóng)田灌溉用水量為主要影響指標(biāo)，即二者反映了投
入指標(biāo)的絕大部分信息，而用二者的比值即畝均灌
溉用水量作為最終的投入因子，既保留了投人指標(biāo)
信息的完整性，又簡(jiǎn)化了分析過(guò)程。文獻(xiàn)【16]選取
畝均收益作為產(chǎn)出變量，筆者在此基礎(chǔ)上，將產(chǎn)出指
標(biāo)總凈水量比上有效灌溉面積即每公頃作物凈用水
量作為產(chǎn)出因子，保證了投入因子與產(chǎn)出因子的統(tǒng)
一性，使評(píng)價(jià)更具科學(xué)性。綜上，即選取每公頃灌溉
用水量(墨)作為投入因子，每公頃作物凈用水量
(y1)作為產(chǎn)出因子。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
海河水利·39·
第二步，計(jì)算獲取典型灌區(qū)的2個(gè)主要影響因
子即每公頃灌溉用水量(K)和每公頃作物凈用水
量(y1)的原始值，見(jiàn)表3。
表3投入和產(chǎn)出指標(biāo)原始值
指標(biāo)螳士； 里自沽南崴子山城渠雙樹(shù)西渠干橋?yàn)?
類(lèi)型
循孫
(大型) (中型) (小型) (中型)(小型)
熬鼎菜酴川蚍，4900 s 366腫2 370．59 3 6zs 嘉祟燃㈨s．84 4 999．ss·493．，，2 087．65 2 622．50
第三步，根據(jù)降維后的投入指標(biāo)及表3，應(yīng)用數(shù)
據(jù)包絡(luò)分析的C2R模型，即式(5)，使用DEAP軟件
可求得各個(gè)決策單元的p值，它是無(wú)量綱的，且
0<0≤1，-1代表生產(chǎn)有效配置狀態(tài)，即用水效
率較高效，對(duì)各灌區(qū)灌水效率的測(cè)算實(shí)際上就是其
與有效配置狀態(tài)的差異程度，對(duì)應(yīng)的0值越小表明
該灌區(qū)用水效率越低。各灌區(qū)0值，見(jiàn)表4。
表4典型灌區(qū)用水效率
煳區(qū)貓褥糌鬻尹忍
綜合效率值(口)0．428 0．638 0．502 1 0．823
3．3計(jì)算結(jié)果分析
從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，雙樹(shù)西渠灌區(qū)用水效率較高
效，干橋?yàn)彻鄥^(qū)用水效率接近高效，南崴子灌區(qū)用水
效率低效，山城渠灌區(qū)、里自沽灌區(qū)用水效率較低
效。山城渠、里自沽、南崴子灌區(qū)灌溉用水效率較低
的原因是：灌區(qū)防滲設(shè)施及措施不到位，節(jié)水灌溉面
積比例太低，農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)不合理，用水管理水平
不高，這些都影響了灌區(qū)的灌溉用水效率。當(dāng)農(nóng)作
物種植結(jié)構(gòu)合理時(shí)，農(nóng)作物的凈用水量就會(huì)大大提
高，從而其灌溉用水效率自然會(huì)提高；當(dāng)渠道防滲長(zhǎng)
度增大時(shí)，在輸水過(guò)程中損耗的水量會(huì)降低，自然用
水效率會(huì)提高；當(dāng)節(jié)水灌溉面積比增大時(shí)，這就使得
用水過(guò)程中的損失量得到減少，自然也就提高了用
水效率。而對(duì)于雙樹(shù)西渠灌區(qū)，因其節(jié)水灌溉面積
比例較高、渠道防滲長(zhǎng)度及干支渠建筑物配套率較
高，說(shuō)明節(jié)水灌溉方面做得很好，值得推廣，但種植
結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步改善，田間的節(jié)水灌溉技術(shù)還未
廣泛引進(jìn)。干橋?yàn)彻鄥^(qū)用水效率接近高效的原因
是：該灌區(qū)干支渠全部防滲襯砌，節(jié)水灌溉面積比例
較高，種植結(jié)構(gòu)比較合理，用水管理水平較高，作物
水分生產(chǎn)率高，是當(dāng)?shù)丶Z食、蔬菜的主要高產(chǎn)區(qū)。
4結(jié)論
我國(guó)農(nóng)業(yè)用水緊缺與浪費(fèi)現(xiàn)象同時(shí)存在，農(nóng)業(yè)
高效用水迫在眉睫，開(kāi)展灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)對(duì)
于解決農(nóng)業(yè)缺水問(wèn)題、緩解水資源危機(jī)都具有很重
要的現(xiàn)實(shí)意義。然而目前，還未形成較為通用的評(píng)
價(jià)指標(biāo)體系以及評(píng)價(jià)方法。鑒于此，筆者嘗試做了
如下工作：
(1)在實(shí)際的應(yīng)用中，像多指標(biāo)的這類(lèi)問(wèn)題的研
究是經(jīng)常碰到的，且在大多數(shù)的情況下，不同指標(biāo)之
間是相關(guān)聯(lián)的。由于指標(biāo)多并且指標(biāo)間具有一定的
相關(guān)性，這就增加了分析問(wèn)題的難度。主成分分析
就是將原有的指標(biāo)重新組合成一組全新的無(wú)關(guān)聯(lián)的
綜合性指標(biāo)來(lái)替代原有的指標(biāo)，并且根據(jù)實(shí)際需要
從中選取少量的綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)較多地反映原有
指標(biāo)的信息。筆者采用此方法對(duì)投入指標(biāo)進(jìn)行降
維，大大降低了評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，使評(píng)價(jià)簡(jiǎn)單化。
(2)在數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的
成品軟件DEAP進(jìn)行計(jì)算，大大減少了計(jì)算量，使評(píng)
價(jià)更方便、高效、快捷、實(shí)用。
(3)將此模型應(yīng)用于東北的中型灌區(qū)南崴子灌
區(qū)，華北的大型灌區(qū)里自沽灌區(qū)，西北的中型灌區(qū)雙
樹(shù)西渠灌區(qū)、小型灌區(qū)干橋?yàn)彻鄥^(qū)和山城渠灌區(qū)，評(píng)
價(jià)結(jié)果與實(shí)際灌區(qū)情況基本吻合。
(4)在灌溉用水效率評(píng)價(jià)的應(yīng)用中通過(guò)引入主
成分分析法和DEA模型，提供了定量的分析方法。
通過(guò)主成分分析法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行降維，不僅避免
了指標(biāo)間的線性相關(guān)性，還使計(jì)算、分析問(wèn)題簡(jiǎn)單
化。但不足之處也是較明顯的，在降維的過(guò)程中會(huì)
使原有的指標(biāo)體系的部分信息丟失。
(5)用水效率不高的典型灌區(qū)，主要存在以下幾
方面問(wèn)題：①大多使用大水漫灌的灌溉方式，很少使
用田間節(jié)水灌溉技術(shù)；②渠道防滲率較低，渠道建筑
物配套率較低；③大多沒(méi)有水量計(jì)量設(shè)施；④實(shí)際水
價(jià)過(guò)于低下，遠(yuǎn)低于成本水價(jià)；⑤水費(fèi)實(shí)收率不高；
⑥種植結(jié)構(gòu)不合理，作物水分生產(chǎn)效率低下。
總之，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際灌區(qū)基本吻合，驗(yàn)證了數(shù)
據(jù)包絡(luò)分析方法在農(nóng)田灌溉用水效率評(píng)價(jià)中的合理
性和可行性。但同時(shí)，筆者僅選擇了5個(gè)灌區(qū)作為
研究對(duì)象進(jìn)行分析，樣本個(gè)數(shù)的多少可能會(huì)對(duì)DEA
評(píng)價(jià)方法與其他方法評(píng)價(jià)結(jié)果的一致性造成影響，
在以后的研究中還需進(jìn)一步驗(yàn)證方法的適用性。
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(上接第31頁(yè))潘家口水庫(kù)防洪搶險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案和潘網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)，從根本上解決問(wèn)題。
家口水庫(kù)突發(fā)水污染事件應(yīng)急預(yù)案等。6結(jié)語(yǔ)
5．3劃定水源地保護(hù)區(qū)，取締網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)南水北調(diào)中線工程建成通水后，天津市開(kāi)始使
盡快落實(shí)潘家口水庫(kù)水源地保護(hù)區(qū)劃定工作， 用引灤、引江水雙水源，這種情況勢(shì)必對(duì)引灤工程綜
取締網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)。潘家口水庫(kù)于2007年被水利部列合效益產(chǎn)生影響。隨著潘家口水庫(kù)網(wǎng)箱規(guī)模的不斷
入水源地保護(hù)區(qū)名錄，但截至到目前為止，尚未得到擴(kuò)大，水庫(kù)水質(zhì)持續(xù)惡化，并嚴(yán)重影響到工程防洪安
省級(jí)以上人民政府的批復(fù)，也沒(méi)有制定針對(duì)保護(hù)區(qū)全，解決這一問(wèn)題需從多方面進(jìn)行努力，但關(guān)鍵在
的管理辦法或條例。潘家口水庫(kù)水源地保護(hù)區(qū)未劃于，徹底取締網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)，從根本上消除潘家口水庫(kù)水
定已成為制約水源地保護(hù)的瓶頸。因此，必須盡快質(zhì)惡化和影響防洪的威脅，保證天津、唐山兩市引水
落實(shí)此項(xiàng)工作，依法對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的各類(lèi)污染行為進(jìn)安全，確保工程安全度汛，充分發(fā)揮潘家口水庫(kù)的興
行治理，有效地消減氮、磷等污染負(fù)荷量，徹底取締利效益和綜合利用效益。
(上接第34頁(yè))
4結(jié)語(yǔ)
PMC在我國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域越來(lái)越受到關(guān)注，它
不僅為業(yè)主提供了很好的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方式，更重要
的是可以充分發(fā)揮設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單
位在項(xiàng)目管理方面的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，能有效地減輕業(yè)主
負(fù)擔(dān)。
通過(guò)對(duì)貴州省水利工程領(lǐng)域PMC的幾年發(fā)展
情況調(diào)研發(fā)現(xiàn)，PMC正在朝著固定總價(jià)承包合同模
式發(fā)展，PMC承包商直接與施工承包商和物資供應(yīng)
商簽訂合同，承擔(dān)起更多的業(yè)主責(zé)任和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，
固定總價(jià)PMC合同實(shí)施中仍存在一些問(wèn)題點(diǎn)，需要
更多政策層面的支持，PMC承包商也需要進(jìn)一步加
強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，提高管理水平。
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