基于EViews模型的不同畦塊的灌溉定額預(yù)測(cè)分析

張建新，張發(fā)榮，張玉霞

(甘肅省疏勒河流域水資源管理局，甘肅 玉門 735211)

水是生命的源泉，也是人類生存的必要條件和一切生產(chǎn)活動(dòng)的重要資源。疏勒河流域位于甘肅河西走廊西端，是河西走廊三大內(nèi)陸河流之一，總流域面積17萬(wàn)km2。流域內(nèi)多年平均降水量不足50mm，蒸發(fā)量卻高達(dá)2897～3264mm，屬典型的干旱內(nèi)陸氣候，水資源十分短缺。從20世紀(jì)90年代開始，疏勒河灌區(qū)的農(nóng)業(yè)種植面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致中游的灌溉用水量不斷增加，下游的水量急劇減少，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。為了減少農(nóng)業(yè)灌溉用水，保護(hù)疏勒河下游敦煌地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，從20世紀(jì)末至今，疏勒河流域水資源管理局積極開展灌區(qū)的節(jié)水灌溉工作，尤其在灌區(qū)推廣小畦灌、溝灌、膜上灌等常規(guī)節(jié)水措施并取得了良好的效果。

我國(guó)北方干旱區(qū)，由于水資源緊缺，通常采用小畦灌方式，這是一種比較常見(jiàn)的節(jié)水灌溉技術(shù)。小畦灌優(yōu)點(diǎn)很多，在節(jié)水增產(chǎn)方面更是有著顯著的效果。為了研究不同畦灌面積的灌水定額和灌溉定額，找出最優(yōu)的畦灌面積，疏勒河流域水資源管理局近十幾年對(duì)灌區(qū)內(nèi)不同作物的需水規(guī)律和土壤條件進(jìn)行研究分析，在確保降水和土壤水得到充分利用、作物產(chǎn)量增加的前提下，對(duì)灌區(qū)主要作物的灌溉指標(biāo)開展了對(duì)比實(shí)驗(yàn)和測(cè)定工作。本文結(jié)合疏勒河流域開展常規(guī)節(jié)水灌溉的實(shí)際情況，根據(jù)昌馬灌區(qū)實(shí)測(cè)取得的不同畦灌面積的灌溉定額，利用EViews模型建立灌溉定額與畦塊面積的數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)不同畦灌面積的灌溉定額并試圖建立高效的灌溉制度。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于疏勒河流域昌馬灌區(qū)玉門市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)示范區(qū)內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)有耕地面積22.0hm2。其中：0.13hm2以下耕地18.97hm2，占到試驗(yàn)區(qū)總面積86.23%，0.13hm2以上耕地3.03hm2，占試驗(yàn)區(qū)總面積的13.77%。灌溉渠系為昌馬東干一支一斗三農(nóng)渠，支斗農(nóng)渠均為襯砌渠道，渠道襯砌率高，工程設(shè)施完好率96%。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)有小麥、玉米、食葵、茴香、洋蔥、枸杞、花卉、啤酒花、孜然等9種灌區(qū)主要農(nóng)作物。試驗(yàn)區(qū)的地塊面積、農(nóng)作物的種植種類和灌溉制度在疏勒河流域具有較好的代表性。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行綜合分析后，選用的試驗(yàn)方法是灌溉田間對(duì)比，并選取了在灌區(qū)有代表意義的大、中、小三種規(guī)格的試驗(yàn)小區(qū)，參照SL 13—2004《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的面積至少為60m2。小麥作為典型的北方農(nóng)作物，最終被確定為試驗(yàn)材料。每年在小麥播種前，工作人員對(duì)試驗(yàn)的地塊規(guī)格進(jìn)行測(cè)量。每年選取的地塊，都包含有0.17hm2以上的大地塊，0.10～0.17hm2的中地塊，0.10hm2以下的小地塊。試驗(yàn)時(shí)間一般從春灌第一輪水開始至冬灌結(jié)束。采用活動(dòng)量水堰或渠道斷面量水，分塊計(jì)量的方式，依據(jù)灌區(qū)配水計(jì)劃，如實(shí)計(jì)量每一輪次選取的試驗(yàn)小區(qū)的灌水時(shí)間、灌水方量，得到小麥在不同試驗(yàn)小區(qū)的灌水輪次、灌水定額、灌溉定額以及試驗(yàn)區(qū)綜合灌水定額、灌溉定額。

1.3 模型的建立

目前，描述農(nóng)作物灌溉定額和畦塊面積的模型比較少，通過(guò)查找文獻(xiàn)，常見(jiàn)的多為一元線性回歸模型。在對(duì)影響灌溉定額的主要因素分析后，可以發(fā)現(xiàn)畦塊面積的大小和灌溉定額具有明顯的線性關(guān)系，在不考慮其他影響因素的情況下，可以對(duì)二者建立一元線性回歸模型進(jìn)行分析。

假設(shè)灌溉定額與畦塊面積存在著下述關(guān)系：

Yi=β0+β1Xi+μi

(1)

式中，Yi—灌溉定額;Xi—畦塊面積;β0、β1—參數(shù);μi—隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

通過(guò)建立一元線性回歸模型，利用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)EViews模型，求解模型中的系數(shù)，并進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)。本文采用的EViews模型中需要的數(shù)據(jù)，主要來(lái)自昌馬灌區(qū)每年實(shí)測(cè)的不同畦塊面積的小麥灌溉定額。從2011年開始，選取典型的不同試驗(yàn)小區(qū)的小麥灌溉定額，共計(jì)18個(gè)小區(qū)，具體數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 不同畦塊面積的小麥灌溉定額

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，作小麥的灌溉定額和畦塊面積散點(diǎn)圖，如圖1所示。

圖1 小麥的灌溉定額和畦塊面積散點(diǎn)圖

從圖1可以看出，小麥的灌溉定額和畦塊面積大體呈線性關(guān)系，所以將表1的數(shù)據(jù)輸入EViews模型，得到模型的相關(guān)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。

表2 小麥灌溉定額和畦塊面積的回歸結(jié)果

2 結(jié)果與分析

2.1 模型的檢驗(yàn)

2.1.1擬合優(yōu)度的度量

參數(shù)估計(jì)結(jié)果為：

Yi=9321.185+779.3444Xi

t=(82.67857)(15.42387)

R2=0.936982F=237.8956

S.E.=183.1807DW=1.831716

通過(guò)對(duì)回歸方程中的相關(guān)系數(shù)R2進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)R2為0.936982，證明上述模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)的擬合度較高。方程中F值為237.8956，F(xiàn)值較高，說(shuō)明畦塊面積X對(duì)灌溉定額Y有顯著影響。

2.1.2對(duì)回歸系數(shù)的t檢驗(yàn)

由于

(2)

(3)

t檢驗(yàn)：

H0：β1=0H1：β1≠0

2.2 對(duì)疏勒河流域大、中、小三種典型畦塊的灌溉定額點(diǎn)預(yù)測(cè)

根據(jù)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)，我們將疏勒河流域的小麥畦塊分為0.17hm2以上的大畦塊，0.10～0.17hm2的中畦塊，0.10hm2以下的小畦塊。在三種不同大小的畦塊中，我們分別選取m1=0.17hm2、m2=0.13hm2、m3=0.10hm2的三種畦塊面積，根據(jù)模型建立的回歸方程，預(yù)測(cè)三種典型畦塊面積的小麥灌溉定額。

由上述計(jì)算可知：當(dāng)疏勒河流域的小麥畦塊面積分別為0.17、0.13、0.10hm2時(shí)，它們的灌溉定額分別為9453.6735、9422.4998、9399.1194m3/hm2。

2.3 對(duì)疏勒河流域常見(jiàn)畦塊的灌溉定額區(qū)間預(yù)測(cè)

在疏勒河流域，小麥畦塊面積占比最大的是0.13hm2的畦塊，所以我們對(duì)m2=0.13hm2的平均畦塊面積的灌溉定額區(qū)間進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于

因?yàn)?/p>

則置信度為0.95的平均畦塊面積為E(ym2)的置信區(qū)間是

從而得出預(yù)測(cè)結(jié)果，疏勒河流域種植的小麥若普遍采用0.13hm2的畦塊面積，需要的灌溉定額的點(diǎn)估計(jì)值為9422.4998m3。平均灌溉定額的置信區(qū)間估計(jì)是在[9324.0894,9520.9102]m3之間。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)疏勒河流域不同畦塊面積的灌溉定額研究，利用試驗(yàn)區(qū)取得的數(shù)據(jù)，借助EViews模型，建立了疏勒河流域關(guān)于小麥的灌溉定額和畦塊面積的一元線性回歸模型。根據(jù)模型的回歸結(jié)果可知，擬合值和實(shí)際值比較接近，該模型的擬合優(yōu)度較高。根據(jù)回歸系數(shù)的t檢驗(yàn)，小麥畦塊面積的大小對(duì)小麥的灌溉定額具有顯著的影響。最后，根據(jù)上述數(shù)據(jù)圖形，可以預(yù)測(cè)疏勒河流域較為常見(jiàn)的單個(gè)畦塊面積為0.13hm2的小麥灌溉定額為9422.4998m3/hm2，小麥的畦塊面積平均為0.13hm2時(shí)的灌溉定額區(qū)間為[9324.0894,9520.9102]m3之間。這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)流域管理機(jī)構(gòu)編制配水計(jì)劃，制定小麥的灌溉制度具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。