好水川流域作物种植结构优化研究

为了加强好水川流域农业水资源管理,优化与农业密切相关的作物种植结构,促进水资源优化配置,根据该流域的自然、社会、经济等条件,建立了作物综合效益评价指标体系,并采用多层次决策分析法确定了各指标的权重。基于模糊多目标优化理论建立了该流域作物种植结构的优化模型,对该流域主要作物结构优化进行了计算。结果表明:流域内小麦、玉米、豌豆、胡麻、土豆5种主要作物的最优种植面积为337.33、318.80、71.87、189.87、308.80 hm2。     

基于大系统分解协调法的水资源优化配置研究

针对黄河下游灌区资源型缺水及水资源供需矛盾等问题,以邢家渡引黄灌区为例,进行需水预测和对现状年及未来规划水平年的水资源供需平衡分析,通过建立大系统数学模型,形成区域、农业两层子系统,合理分配农业、工业、生活、生态用水部门之间的配水量,优化农作物的种植结构,提出水资源最佳配置方案。结果表明:优化后粮食作物(小麦和玉米)的种植面积比例有所减小,经济作物(棉花)的种植面积比例有所增大;枯水期、平水期引黄水和地下水为农业的主要水源,丰水期地表水为农业的主要水源;各类用水部门用水满足率均大于50%,除农业外其他部门均不小于85%,优化效果明显。优化调度模型既考虑经济效益,又考虑水资源高效可持续利用,使水资源优化配置科学合理。     

基于水约束的种植结构优化方法综述

我国水少地多，农业用水占总用水量的一半以上，农业水资源短缺问题受到越来越广泛的关注。通过种植结构调整可以实现对水资源、农作物面积以及土地资源的优化配置。综述了种植结构优化在国内外的发展概况，并总结分析了种植结构优化目标的确定方法及模型求解的传统与智能算法，最后探讨了种植结构优化发展中的一些问题，并对未来研究的方向进行了展望。     

“三条红线”控制指标下玛纳斯县主要农作物种植结构优化方案研究

近年来新疆玛纳斯县水资源供需矛盾尤为突出。文章分析了玛纳斯县农业种植结构特点,采 用线性规划法对主要农作物进行结构优化;在最严格水资源管理下,结合“三条红线”各项指标,提出 2020水平年、2030水平年种植结构调整优化方案。结果表明,粮食作物中玉米的种植比例要提高,小麦 的种植比例可以维持现状;经济作物中要减少棉花的种植比例,小幅度地增加葵花和甜菜的种植面积。     

干旱区面向生态的水资源合理配置模型与应用

本文基于生态系统服务的动态生态价值评估的基础上,提出了内陆河流域生态用水效益的计算方法,建立了内陆河流域基于生态效益和经济效益统一度量的水资源合理配置模型。考虑内陆河流域水资源多次转化、多次重复利用的特点,将计算单元种植结构优化模型嵌套在水资源转化模拟模型中,实现模拟模型与优化模型的耦合。以甘肃省河西走廊石羊河流域为例,获得了流域水资源在不同区域间与生态用水和经济用水间的合理分配方案。为探索干旱区内陆河流域面向生态的水资源合理配置提供了新的途径。     

基于模糊优选和可信性的农业水资源多目标优化配置模型

干旱半干旱流域内社会、经济和生态问题多是由水资源匮乏或管理不当导致的,因此寻求有效的水资源管理方法至关重要。针对农业水资源配置过程的多目标性和不确定性问题,建立了一个多目标模糊可信性优化模型(MFCP)。该模型不仅通过定量分析不同目标在农业发展中的权重,对决策变量的综合效益进行模糊优选,还基于模糊可信理论处理了模糊参数。所开发的MFCP模型应用于甘肃省武威市民勤灌区进行实证研究,构建了以经济、生态和社会效益为目标、以水土资源自然禀赋限制等为约束的水资源优化配置模型。结果表明,可以通过减小玉米和葵花种植面积、增大瓜类和蔬菜的面积达到区域综合效益最优。以2015年为例,与优化前现状相比,优化后的方案在减少11.1%的种植总面积的情况下,能节约水量12.6%、提高经济收益13.8%。     

流域水资源供需双侧调控模型及应用

针对水资源常规配置中供需分离、配置与调度结合不紧密,难以支撑流域水资源严格管理的问题,提出流域水资源供需双侧调控模型.在需水侧,通过建立供水量和效益函数关系,并考虑水土资源等约束条件,构建农业种植结构与灌溉制度优化模型;在供水侧,采用模拟与优化、配置与调度相结合的两阶段建模路径,构建多水源配置与水库群优化调度模型;通过...     

基于水资源利用的红寺堡灌区作物种植优化

为了优化配置红寺堡灌区的作物种植结构,在分析灌区现状作物种植结构的基础上,采用单目标模型的形式,结合多目标模型的思想,建立了基于水资源利用的作物种植结构优化模型,并计算了灌区2008年和2015年在灌溉保证率为75%的最优作物种植结构。结果表明:在总种植面积不变的情况下,优化后小麦、玉米、薯豆类、葡萄、油葵等作物的种植面积有所减少,拱棚蔬菜、甘草等作物的种植面积有所增加。2008年和2015年红寺堡灌区优化后较现状种植结构不仅可以分别节约水量1 617.4万m3和1 821.7万m3,而且可以分别增加农业收益9 577万元和11 281.1万元。     

水足迹视角下西北旱区种植结构协同调整

以西北旱区为例，采用水足迹模型，分析主要农作物的耗水特点，并以水资源消耗量最小、生态安全和经济 效益最大化为目标，构建以耕地资源、水资源和食物安全为约束条件的多目标规划模型对种植结构进行优化。结 果表明：2000—2020 年西北旱区主要作物产量增长 2.41 倍，种植面积增长 1.24 倍，粮食作物和经济作物的种植比 例由 2:1 向 1:1 转变，种植结构由专一化向多样化发展；作物生产水足迹总量从 838.70 亿 m3增至 1109.05 亿 m3， 其中蓝水足迹占比高达 79.09?%，农业生产面临着巨大的水资源压力；调整作物种植结构，适当将蔬菜、薯类和豆 类的种植面积提高 140.593 万?hm2、1.863 万?hm2和 0.340 万?hm2，水资源消耗量可减少 107.25 亿 m3，生态效益可提高 27.47 亿元，经济效益可提高 470.74 亿元。研究结果对促进西北旱区农业结构优化调整和水资源可持续利用具 有重要的参考价值。     

石羊河流域水资源可持续利用对策探讨

根据石羊河流域水资源开发利用现状,分析了水资源缺乏的原因及造成的危害,提出了加强对水资源的统一管理;实行水资源优化配置;积极争取外流域调水;优化农业种植结构和资源配置等水资源保护和可持续利用的对策。     

基于水足迹的湿地生态需水保障对策

采用定额法核算白洋淀流域2003年、2007年和2011年的水足迹,重点分析白洋淀流域内农业、工业和第三产业的水足迹结构。结果表明,白洋淀流域的虚拟水足迹从2003年的83.86亿m³增加到2007年的95.87亿m³, 2011年的108.21亿m³。从消费比例来看,农业用水所占比例最大,平均值达到69%;第二产业用水占24%左右,第三产业用水占7%左右。 提出解决白洋淀流域不同类型湿地生态需水的策略:调整流域种植结构,减少高污染、高耗水部门,提高农业灌溉效率和水资源重复利用率等,每年可节约5.95亿m³的水量,可以保障白羊淀流域湿地生态系统基本的生态需水。     

2000—2015年三江平原粮食生产时空变化特征及驱动因素分析

粮食是人类赖以生存和发展的物质基础,揭示粮食主产区粮食生产时空变化特征及其影响因素,可为种植结构调整和优化提供决策基础。选取我国农业生产基地之一三江平原为研究对象,基于2000—2015年县域粮食种植面积及产量数据,采用动态分析、空间分析等方法,分析了主要粮食作物产量及结构的时空格局变化。采用因素分解、多元统计分析方法研究了种植面积、单产和结构调整对粮食产量增长的贡献及驱动种植结构调整的间接因素。结果表明:2000—2015年三江平原粮食作物种植面积和产量分别增加119.0%、232.5%,其中水稻种植面积和产量分别增加了196.2%、178.7%,玉米种植面积和产量分别增加了476.4%、546.0%,而大豆种植面积和产量分别减少了47.8%、35.9%;水稻、玉米、大豆占粮食作物种植面积的比例由2000年的25.1%、21.0%、40.5%演变为2015年的34.0%、55.3%、9.7%;种植面积增加和种植结构变化对粮食总产贡献率分别为65.2%和27.0%;单位面积农机动力、作物价格/替代作物价格比例、人均GDP等是影响粮食生产时空变化和种植结构变化主要因素。研究成果可为优化种植结构提供决策信息。     

基于LP-PSO的塔里木河流域农业种植结构优化研究

依据"适水发展"的水土资源配置原则,以最严格水资源管理制度的总水量作为控制线,考虑粮食安全,以经济产出效益最优为目标,基于线性规划和粒子群算法(Linear Programming and Particle Swarm Optimization,简称LP-PSO)构建种植结构优化模型,引入水土资源互动耦合指数对模型优化结果进行评价,并以塔里木河流域为例进行模型应用。研究结果表明:(1)基于LP-PSO算法的种植结构优化模型,搜索结果较优,可为相关部门指导种植业结构调整提供技术支撑和理论依据;(2)为进一步实现塔里木河流域种植结构优化,宜压减棉花、枣、小麦等作物种植比例,增加甜菜、大豆、苹果、稻谷等作物种植比例;(3)在没有额外水源及基于现有的"三条红线"用水总量控制约束下,流域到2020年可承载的最优灌溉面积约为240万hm~2,届时"退地"规模将超过110万hm~2,各方面压力较大,因此宜放宽对塔里木河流域2020年的最严格水资源管理制度控制指标考核,而以2030年作为种植业规模调整的最终目标,通过15年左右的时间逐步实现。     

民乐县水资源优化配置与农业结构调整问题探讨

通过对民乐县农业结构调整调查和现状水资源开发利用分析研究，提出了适合于民乐县经济结构调整的思路及水资源与结构调整的优化配置，农业灌溉面积在控制总面积基数不变的基础上，积极调整农业产业结构，压缩粮食作物种植比列，扩大林草种植面积和配水，增加生态用水比例，是促进水资源高效利用和实现水资源优化配置及哥持续发展的根本途径。     

基于单位象元尺度的黑龙港流域农用地下水资源供需分析

水资源匮乏和土地资源相对贫瘠是黑龙港流域最为严重的资源环境问题,基于对研究区遥感图像进行监督分类后得到的农业种植结构的分析,并运用作物缺水量和地下水资源供需短缺量、供需比的计算模型,开展了单位象元尺度的农业水资源供需平衡研究。结果表明,研究区冬小麦、水果和蔬菜分布较多的区域缺水最为严重,缺水量2 400m3/hm2以上的达到1.45万km2,占总面积的42.2%。据此,提出了区域水土资源优化配置方案,即在水资源短缺、土壤盐渍化或沙化地区,以种植耐干旱和耐盐咸的作物为主;在水资源丰沛、土壤有机质含量高和保蓄能力强的地区,以种植对水土资源要求高的作物为主。     

基于遥感数据的海河流域近30年土地利用变化及归因分析

为探索海河流域土地覆被变化及其归因,基于欧空局土地覆被时序图,分析了近30年不同土地覆被的空间特征与变化规律。1992—2020年土地覆被变化最为明显的为城镇和耕地,其中城镇面积占流域总面积的比例增加了6.0%,耕地面积占比减少了4.7%,林地、草地和水体面积占比均呈减小趋势。强人类活动是影响城镇化进程加快、耕地面积减少、水体萎缩等变化的主要驱动因子。研究结果可为流域水资源转换过程分析、管理及开发利用评价提供基础支撑。     

石羊河流域水资源变化分析与保护利用建议

水资源保护利用是石羊河流域重点治理的核心。对石羊河各条河流出山口流量统计分析表明,石羊河天然径流量基本稳定;下游蔡旗水文站近50年年径流量从4亿～5亿m~3下降到1亿m~3左右,其水量减少原因是上中游消耗过大。流域内人口、耕地比20世纪50年代翻了一番多,人均水资源占有量降到了700多m~3,民勤县人均地表水资源量不到200 m~3,水资源供需矛盾突出。当前农业用水占总用水量的86.2%,相同产值情况下,石羊河流域农业用水量是工业用水量的23.6倍。提出了以调整农业种植结构、推进节水型社会建设和制定科学合理的流域水资源管理制度为思路的水资源保护利用对策。     

基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律

为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions,WEP-N）和水资源评价方法,对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较,松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3,减幅达到 22.2%。其中, 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为 96.9%,不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水 资源总量减少的 82.6%,冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域,而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。     

云水资源利用对北三河流域农田灌溉需水影响分析

为探究不同降水频率、不同增雨情景下的农田灌溉用水差异,采用Penman-Monteith公式构建农田灌溉需水预测模型,研究北三河流域11个计算分区在95%、75%、50%等3种降水频率,及未增雨、增雨5%、增雨10%、增雨15%等4种情景下的灌溉需水变化。研究结果表明:北三河流域云水资源丰富且降水效率不高,故存在巨大的开发潜力;4—9月作物需水量较大;作物种植结构与种植面积影响农田灌溉需水量;北三河流域农田灌溉需水量夏季最多,春秋次之,冬季最少。云水资源与农田灌溉结合应用,同时优化作物种植结构,效益可观;枯水年、特枯水年夏季适宜对北三河全流域增雨,春秋两季适宜对河北潮白河山区、河北蓟运河山区、唐山平原区、天津平原区等局部地区增雨。云水资源的利用为灌溉用水提供了新的来源渠道,同时也为水资源的优化配置提供了新思路。     

青海省东部典型小流域水资源开发利用研究

清水河流域是青海省东部典型小流域,随着社会经济的发展,用水矛盾日益突出.通过分析流域自然、经济和水资源开发利用情况,发现水资源开发利用存在水利基础设施建设相对滞后、农业种植结构单一、生态建设重视不足3个方面的问题,据此提出了建设骨干性调蓄工程、优化种植结构、加强宣传引导等建议.