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基于AHP模型河套灌区引黄用水量主要影响因子的确定

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  摘 要:通过对河套灌区诸多影响引黄用水因素的分析,提取15个评价指标,采用AHP中精度较高的e^(0/5)~e^(8/5)标度法,选取权重较大的5个因子作为建立影响河套灌区引黄水量变化模型的关键因子,为河套灌区引黄用水统计预测模型的建立提供可靠依据。
  关键词:AHP模型;河套灌区;主要影响因子
  中图分类号:TV213.4 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)10-0194-02
  0 前言
  层次分析法(AHP)是对一些较为复杂、较为模糊的问题做出决策的简易方法,它适用于那些在系统工程中对于非定量事件难于完全作定量分析的问题。
  在进行引水量统计预测问题的系统分析中,面临的是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂而往往缺少定量数据的系统。因此选择层次分析法中较高精度的e^(0/5)~e^(8/5)标度法进行主要影响因子的筛选是有效且可行的。
  运用AHP建模,主要按以下四个步骤进行:
  (1)构建递阶层次结构模型;(2)构造各层次中相应的判断矩阵;1)目标层(最高层):问题的预定目标;2)要素层(中间层):影响目标实现的要素;3)指标层(最低层):衡量要素层促使目标实现的指标;(3)层次单排序及一致性检验;(4)层次总排序及一致性检验。
  1 AHP模型结构建立
  影响河套灌区引黄水量的因子众多。通过对河套灌区诸多影响引黄用水因素的分析、提取,可从用水管理、供水管理、工程建设、水源及气候五个方面,15个评价指标,作为该灌区引黄用水影响因子的评价指标,由此构造AHP结构模型。该模型包含决策目标层、中间层要素和指标层。
  决策目标层:说明河套灌区引黄用水主要影响因子。引黄用水量影响因子结构图见图1。
  中间层要素:说明包括用水管理、供水管理、工程建设、水源及气候等方面对河套灌区引黄用水主要影响因子的影响效果。
  指标层:衡量包括用水管理、供水管理、工程建设、水源及气候等方面对引黄用水主要影响因子影响的15项指标。
  2 判断矩阵的构造及赋值
  通过专家打分法构造判断矩阵及赋值。从AHP模型的中间层开始至指标层,对隶属于上一层所有指标的同层因素逐一赋值评分。本文判断矩阵采用较高精度要求的多准则e^(0/5)~e^(8/5)标度法。
  3 各层权重的确定
  经过分析计算得出所有判断矩阵对应的权重向量:
  决策目标——河套灌区引黄用水影响因子评价因素的权重向量为:Ws=(0.3421,0.1373,0.2622,0.1453,0.1227)。决策目标层判断矩阵见表1;决策目标判断矩阵权重见图2。
  次级目标——水源评价因素权重向量为:W1=(0.4596, 0.3290,0.2001)。
  次级目标——工程建设评价因素权重向量为:W2=(0.2676, 0.4267,0.3057)。
  次级目标——气候评价指标权重向量为:W3=(0.3548, 0.2905,0.3548)。
  次级目标——用水管理评价指标权重向量为:W4=(0.3328, 0.3114,0.3558)。
  次级目标——供水管理评价指标权重向量为:W5=(0.3558, 0.3328,0.3114)。
  4 一致性检验
  式中:
  CR—判断矩阵随机一致性比率;
  CI—判断矩阵一般一致性指标,由公式计算;
  RI—判断矩阵平均随机一致性指标。
  当CR<0.10时,可认为比较判断矩阵是具有一致性,说明权数的分配是十分合理的;反之,就需要进行判断矩阵的调整,直到具有较为满意合理的一致性。
  经计算,CR1=0.0709,CR2=0.0042,CR3=0.0001,CR4=0.0172,CR5=0.0678,均<0.10,通过一致性检验。
  5 模型指标权重结果
  根据中间层要素和指标层的权重分析,利用AHP模型,计算出每个指标对河套灌区引黄用水量主要影响因子的权重。
  CR总=0.0709,CR总<0.1,通过一致性检验,说明所有判断矩阵均具有较为合理的一致性,经过计算分析的总排序权值可作为每个指标对河套灌区引黄用水影响因子的权重,如表2。
  就中间层因素的四项因素而言,水源条件第一,权重32.32%,气候条件第二,權重27.42%,工程建设、用水管理和供水管理影响程度较小,且大体相当,分别为12.73%、16.34%和11.17%。就指标层而言,影响水源条件的主要因素分别为地表径流和降水,其层内权重分别为47.60%、33.21%;影响气候条件的主要影响因素为日照时长、湿度、温度,影响程度分别为35.42%、29.12%、35.46%;影响工程建设的主要因素为渠系水利用系数和干渠衬砌率,其层内权重分别为42.77%、30.57%;影响用水管理的主要因素分别为种植结构和灌溉面积,其层内权重分别为32.95%、35.24%;影响供水管理的主要因素分别为管理体制和水费,其层内权重分别为33.01%、31.28%。引黄用水影响因子权重对比见图3。
  通过层次分析法选取影响因素的权重较大的5个因子即:径流、降水、日照时长、温度、湿度作为建立影响河套灌区引黄水量变化模型的关键因子,能为河套灌区引黄用水统计预测模型的建立提供可靠依据。
  参考文献
  [1] 张炳江.层次分析法及其应用案例[M].2014.
  [2] 范群芳,董增川,杜芙蓉.层次分析法在初始水权第二层次配置中的应用[J].水电能源科学,2008(02):28-31.
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