一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法技术

本发明专利技术公开了一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法，包括以下步骤：S1：计算目标区域目标时间序列内农作物的总水足迹；S2：选择农作物水足迹的影响因素，根据各影响因素的指标构建指标体系；S3：采用柯布

【技术实现步骤摘要】
一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法


[0001]本专利技术涉及水资源评价与社会水资源管理
，特别涉及一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法。

技术介绍

[0002]全球农业用水占总用水量约百分之七十，农业用水是人类开发利用水资源系统以及影响生态系统的主要扰动因素，科学地定量农业用水是合理配置与调控区域水资源开发利用的基础工作。长期以来，我国依赖传统逐级统计的用水量计算方法，实践证明其准确性有待改进。2002年荷兰学者Hoekstra首次提出水足迹概念，源于虚拟水理论方法的水足迹概念理论与方法为真实测量农业用水量提供了一种新思路和新方法，水足迹理论不仅考虑了水量和水质的问题，也可以真实地反映一个地区或一个国家对水资源的真实需求和占用情况，用以表达人类对水资源系统水资源量的压力大小。
[0003]人类需求的不断增长变化与经济社会发展政策方针，是促使社会水循环演变的根本驱动力，区域社会水循环的过程与结构演变是这些驱动力的结果。通过对社会水循环基本要素相互作用过程及其影响因素作用机制的分析，可探索社会水循环过程的演变机理。传统的分析方法：主成分分析、熵值法以及层次分析法存在着相应的局限性，例如：需确保变量降维后的信息量须保持在一个较高水平上，且被提取的主成分必须都能够给出符合突际背景和意义的解释，否则主成分将空有信息量而无实际含义；提取的主成分个数(m)通常应明显小于原始变量个数(p)，除非p本身较小；主成分的因子负荷的符号有正有负时，综合评价函数意义就不明确。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法，包括以下步骤：
[0007]S1：计算目标区域目标时间序列内农作物的总水足迹；
[0008]S2：选择农作物水足迹的影响因素，根据各影响因素的指标构建指标体系；
[0009]S3：采用柯布
‑
道格拉斯生产函数计算所述指标体系中各指标的弹性系数；
[0010]S4：根据各指标的弹性系数计算结果以及各指标的平均变化率，计算各指标的贡献率；
[0011]S5：根据所述贡献率判断农作物水足迹演变的驱动力，贡献率越大的指标对农作物水足迹演变的驱动力越强。
[0012]作为优选，步骤S1中，所述水足迹基本参数包括农作物生产期的长度、农作物蒸发蒸腾量、有效降雨量、农作物单位面积产量。
[0013]作为优选，步骤S1中，所述总水足迹通过下式进行计算：
[0014]WFP＝WFP
blue
+WFP
green
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0015][0016][0017]式中：WFP为农作物的总水足迹，m3/kg；WFP
blue
为蓝水足迹，m3/kg；WFP
green
为绿水足迹，m3/kg；lgp为生长期的长度，以日计量；ET
c
为农作物蒸发蒸腾量，mm；P
eff
为有效降雨量，mm；Y为农作物单位面积产量，ton/ha。
[0018]作为优选，步骤S2中，所述影响因素包括农业投入因素、农业水利工程因素、其他因素；
[0019]所述农业投入因素的指标包括化肥施用折纯量、农机总动力投入、农村用电量；
[0020]所述农业水利工程因素的指标包括灌溉用水库数量、灌溉蓄水量、灌溉渠道长度、机井数量；
[0021]所述其他因素的指标包括人口数量、区域城市化水平、农业增加值、灌溉水利用效率、单位面积粮食产量、有效灌溉面积；
[0022]所述指标体系包括所述农业投入因素的至少一种指标、所述农业水利工程因素的至少一种指标、以及所述其他因素的至少一种指标。
[0023]作为优选，步骤S3中，所述柯布
‑
道格拉斯生产函数为：
[0024][0025]式中：WFP为农作物的总水足迹；A为综合技术水平；K
i
为农业投入因素选择的相应指标，0＜i≤3，i为整数；L
j
为农业水利工程相应指标，0＜j≤4，j为整数；E
n
为其他因素相应指标，0＜n≤6，n为整数；α
i
、β
j
和γ
n
分别代表K
i
、L
j
和E
n
的弹性系数。
[0026]作为优选，步骤S3中，计算所述指标体系中各指标的弹性系数时，对所述柯布
‑
道格拉斯生产函数的等式两边取对数，得到：
[0027][0028]作为优选，步骤S4中，所述贡献率通过下式进行计算：
[0029][0030]式中：C为指标对农作物总水足迹的贡献率；δ为指标的弹性系数；B
r
为指标的平均变化率；Y
r
为农作物总水足迹的平均增长率。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]本专利技术能够通过柯布
‑
道格拉斯生产函数量化分析流域农作物水足迹演变的驱动力，更加准确的确定农作物水足迹演变影响因子；与传统的层次分析和熵值分析相比，能够更加准确的给出各影响因子对农作物水足迹的弹性系数，即各影响因子对农业水足迹所带来的影响；除此之外，还可以结合各因素不同时期的增加速率，量化各时段相关因素对农业水足迹的贡献程度和大小。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法的流程示意图；
[0035]图2为本专利技术一个具体实施例中水足迹的计算结果示意图；
[0036]图3为本专利技术一个具体实施例中各指标弹性系数和贡献率的计算结果示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。本专利技术公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0038]如图1所示，本专利技术提供一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法，包括以下步骤：
[0039]S1：计算目标区域目标时间序列内农作物的总水足迹。
[0040]在一个具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：计算目标区域目标时间序列内农作物的总水足迹；S2：选择农作物水足迹的影响因素，根据各影响因素的指标构建指标体系；S3：采用柯布
‑
道格拉斯生产函数计算所述指标体系中各指标的弹性系数；S4：根据各指标的弹性系数计算结果以及各指标的平均变化率，计算各指标的贡献率；S5：根据所述贡献率判断农作物水足迹演变的驱动力，贡献率越大的指标对农作物水足迹演变的驱动力越强。2.根据权利要求1所述的量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法，其特征在于，步骤S1中，所述总水足迹通过下式进行计算：WFP＝WFP
blue
+WFP
green
ꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)式中：WFP为农作物的总水足迹，m3/kg；WFP
blue
为蓝水足迹，m3/kg；WFP
green
为绿水足迹，m3/kg；lgp为生长期的长度，以日计量；ET
c
为农作物蒸发蒸腾量，mm；P
eff
为有效降雨量，mm；Y为农作物单位面积产量，ton/ha。3.根据权利要求1所述的量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法，其特征在于，步骤S2中，所述影响因素包括农业投入因素、农业水利工程因素、其他因素；所述农业投入因素的指标包括化肥施用折纯量、农机总动力投入、农村用电量；所述农业水利工程因素的指标包括灌溉用水库数量、灌溉蓄水量、灌溉渠道长度、机井数量；所述其他因素...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙爱华，庞宁，张沛，谷新晨，邓晓雅，张云蕾，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：