沈春玲，戚核帥，溫進化

（1.麗水市水利局，浙江 麗水 323000；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計研究院），浙江 杭州 310020）

1 問題的提出

用水總量統(tǒng)計是水資源管理的常規(guī)工作，各級地方水利部門每年都要開展用水量分析、統(tǒng)計、校核等工作，并定期向社會發(fā)布。同時，用水總量統(tǒng)計成果也是各地落實最嚴格水資源管理制度用水總量目標考核的重要依據(jù)。以麗水市為例，農(nóng)業(yè)用水量約占全市用水總量的64.7%，農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計是麗水市用水總量統(tǒng)計的重點。但在南方豐水地區(qū)，灌區(qū)一般都存在水源數(shù)量多、水源供水隨機性強等特點，且受水資源監(jiān)控計量設(shè)施建設(shè)資金少及后期運行管理難度大等因素制約，要按照辦資管〔2020〕76號《關(guān)于做好用水統(tǒng)計調(diào)查制度實施工作的通知》要求，對灌區(qū)水源供水量進行全面監(jiān)控進而精確統(tǒng)計農(nóng)業(yè)用水量，存在較大的難度。

目前，農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計方法主要可分為2類[1]：一是基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，多數(shù)采用典型調(diào)查或現(xiàn)行灌溉定額與實灌面積進行匡算[2]，是目前用水統(tǒng)計工作中最常用的方法；二是基于水循環(huán)過程的物理模型方法，常見的有SWAT模型[3]等，但建模對灌區(qū)基礎(chǔ)資料的支撐情況具有較高要求。根據(jù)麗水市灌區(qū)管理的實際情況，普遍采用以農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算等為依據(jù)的定額推算方式，但現(xiàn)行測算統(tǒng)計工作主要基于典型渠段或田塊推算得到灌區(qū)水量，由于灌區(qū)渠系的多樣性和復(fù)雜性，難以反映事物的全貌[4]，統(tǒng)計方式相對粗放。

本文以麗水市為例，基于農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算等樣點灌區(qū)數(shù)據(jù)成果，在分析篩選農(nóng)業(yè)用水量主要影響因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣象水文、種植結(jié)構(gòu)、管理實際等情況引入相應(yīng)影響系數(shù)，對傳統(tǒng)灌溉定額推算方法進行改進，提出麗水市農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計方法，為同類型地區(qū)農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計工作提供參考。

2 研究區(qū)域概況

麗水市地處浙江省西南浙閩兩省結(jié)合部，位于東經(jīng)118o41′～120o26′、北緯27o25′～28o57′。東南與溫州市接壤，西南與福建省寧德市、南平市毗鄰，西北與衢州市相接，北部與金華市交界，東北與臺州市相連。屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，熱量豐富，降水充沛，四季分明。

麗水市均為中小型灌區(qū)，以自流型灌區(qū)為主。其中，3 333.3～10 000.0 hm2的中型自流灌區(qū)2處，666.7～3 333.3 hm2的中型自流灌區(qū)8處，666.7 hm2以下的小型自流及提水灌區(qū)共有3 843處。全市有效灌溉面積為95 066.0 hm2，以種植水稻為主，主要農(nóng)作物還包括豆類、薯類、油菜籽、藥材、蔬菜、瓜類等。

3 改進思路

參考美國采用的灌溉面積×灌溉定額估算，綜合考慮不同作物的耗水差異、氣候條件等不確定因素的方法[5]，通過影響因素分析與篩選，對傳統(tǒng)定額法進行改進，提出適用于麗水市實際情況的農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計方法。

3.1 數(shù)據(jù)來源與處理

選取麗水市19個樣點灌區(qū)作為研究數(shù)據(jù)來源。由于灌區(qū)基礎(chǔ)條件基本維持穩(wěn)定，且同一區(qū)域內(nèi)灌溉技術(shù)及管理水平也基本相當，結(jié)合數(shù)據(jù)獲取的可靠性以及實際管理的可行性，選取近5 a（2014—2018年）有效灌溉面積、播種面積、降水深、代表灌區(qū)基礎(chǔ)條件的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、代表麗水市種植結(jié)構(gòu)特征的水稻種植面積、茶葉種植面積、蔬菜種植面積、其他種植面積作為數(shù)據(jù)樣本，并對其進行無量綱化處理。各樣點灌區(qū)基本情況見表1。

表1 麗水市樣點灌區(qū)基本情況表

續(xù)表1

3.2 影響因素分析

目前農(nóng)業(yè)用水影響因素分析的常用方法有多元線性回歸法和Tobit模型等。首先采取全要素分析的方式，將選取的全部影響因素納入分析樣本，然后在全要素分析結(jié)果基礎(chǔ)上，結(jié)合影響因素物理意義的判斷，通過樣本篩選組合分析后，得到農(nóng)業(yè)用水主要影響因素。

3.2.1 多元線性回歸法

多元線性回歸[6]是計量經(jīng)濟學(xué)里最基本的回歸方法，是利用線性回歸方程的最小平方函數(shù)對多個自變量和因變量之間關(guān)系進行建模的一種回歸分析，應(yīng)用于經(jīng)濟、水文、氣象等多個領(lǐng)域，是目前應(yīng)用廣泛的回歸分析方法。

以二元線性回歸模型為例：

式中：Y為因變量；X為自變量；b為對應(yīng)變量的回歸系數(shù)。

3.2.2 Tobit模型

Tobit模型[7]是美國諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎獲得者James Tobin在分析家庭耐用品支出情況時對Probit回歸進行的一種推廣，能夠很好地解決受限或截斷因變量的模型構(gòu)建問題，在農(nóng)業(yè)用水效率的影響因素分析中廣泛應(yīng)用。

Tobit模型如下：

式中：Y、Y*為因變量；X為自變量；α為截距項；β為未知參數(shù)；ε為擾動項。

3.3 統(tǒng)計方法改進

根據(jù)農(nóng)業(yè)用水影響因素的影響特征關(guān)系，引入水文特征系數(shù)、種植結(jié)構(gòu)系數(shù)、管理水平系數(shù)等，以適用不同年型、不同區(qū)域、不同種植結(jié)構(gòu)的情況，提升方法的通用性與可靠性。改進定額法的一般表達式如下：

式中：W為區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量，萬m3；f1、f2、f3分別為水文特征系數(shù)、種植結(jié)構(gòu)系數(shù)、管理水平系數(shù)；S為區(qū)域灌溉面積，萬hm2；Q為平均灌溉用水量，m3/hm2。

根據(jù)農(nóng)業(yè)用水影響因素的物理特征，結(jié)合管理實際和數(shù)據(jù)量化情況，確定水文特征系數(shù)、種植結(jié)構(gòu)系數(shù)和管理水平系數(shù)的指標定義如下：

（1）水文特征系數(shù)采用蒸發(fā)降水比，即蒸發(fā)強度與降水深度之比。

（2）種植結(jié)構(gòu)系數(shù)采用體現(xiàn)水稻種植結(jié)構(gòu)特征的指標，為保證統(tǒng)計指標的規(guī)范合理性，以及規(guī)避全是水稻種植或全非水稻種植的情況，以“（播種面積+水稻種植面積）/播種面積”作為計算指標。

（3）基于數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)量化的考慮，采用農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)的倒數(shù)作為管理水平 系數(shù)。

4 結(jié)果與分析

4.1 農(nóng)業(yè)用水量影響因素分析

4.1.1 全要素分析

多元線性回歸法全要素分析結(jié)果見表2；Tobit模型法全要素分析結(jié)果見表3。

由表2～3可知，2種方法在全要素分析中呈現(xiàn)出較大分歧。其中，多元線性回歸法中播種面積（相關(guān)性弱）、有效灌溉面積（P＞|t| =0.068）、茶葉種植面積（P＞|t|=0.814）呈現(xiàn)非顯著性的影響程度；Tobit模型法中有效灌溉面積（P＞|t|=0.056）、水稻種植面積（P＞|t|=0.566）、其他作物種植面積（相關(guān)性弱）呈現(xiàn)非顯著性的影響程度。

表2 多元線性回歸法全要素分析結(jié)果表

表3 Tobit模型法全要素分析結(jié)果表

4.1.2 主成分要素分析

經(jīng)樣本篩選組合后，以有效灌溉面積、年降水深、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、播種面積、水稻種植面積為主成分要素，分析如下：

多元線性回歸法主成分要素分析結(jié)果見表4，Tobit模型法主成分要素分析結(jié)果見表5。

表4 多元線性回歸法主成分要素分析結(jié)果表

表5 Tobit模型法主成分要素分析結(jié)果表

續(xù)表5

由表4～5可知，對于主成分要素的影響因素分析，2種方法表現(xiàn)出較高的一致性。根據(jù)P＞|t|指標的分析，各主成分要素都呈現(xiàn)出較為顯著的影響程度，其中年降水深和播種面積要素的影響程度相對偏弱。根據(jù)變量影響系數(shù)指標的分析，農(nóng)業(yè)用水量與有效灌溉面積、播種面積、水稻種植面積呈正相關(guān)影響，而與年降水深、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)呈負相關(guān)影響，并且有效灌溉面積是農(nóng)業(yè)用水量最主要的影響因素。

4.2 農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計分析

以農(nóng)業(yè)用水量主要影響因素作為統(tǒng)計分析樣本，采用改進定額法，利用Stata軟件進行模型構(gòu)建和求解，得到麗水市農(nóng)業(yè)用水量改進定額統(tǒng)計模型如下：

式中：W為區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量，萬m3；X2為年降水深，mm；E為蒸發(fā)量，mm；X3為農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)；X4為播種面積，萬hm2；X5為水稻種植面積，萬hm2；S為有效灌溉面積，萬hm2。

根據(jù)麗水市農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計結(jié)果（見圖1），分別采取“全市統(tǒng)計”和“典型測算+非典型統(tǒng)計”2種方式，對比分析麗水市水資源公報2014—2018年農(nóng)業(yè)用水量得到：統(tǒng)計結(jié)果年際間呈現(xiàn)一定偏差，但總體尚可，平均統(tǒng)計偏差在-8.0%左右；研究采取的2種統(tǒng)計方式，統(tǒng)計結(jié)果基本一致。

圖1 麗水市農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計結(jié)果對比圖

5 結(jié) 語

本文在用水影響因素分析和定額改進的基礎(chǔ)上，通過基于麗水市樣點灌區(qū)數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計方法的探索與實踐，得到主要結(jié)論如下：1農(nóng)業(yè)用水量受水文特征、種植結(jié)構(gòu)、管理水平等密切影響，采用多元線性回歸法和Tobit模型法對影響因素的影響顯著性分析，可較好地確定影響區(qū)域農(nóng)業(yè)用水的主要因素；2通過引入水文特征系數(shù)、種植結(jié)構(gòu)系數(shù)、管理水平系數(shù)等影響系數(shù)提出的農(nóng)業(yè)用水改進定額統(tǒng)計法，總體表現(xiàn)較好，可為麗水市農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計工作提供支撐。