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我国灌区水资源优化配置研究进展
摘要:针对灌区水资源配置特点,着重从灌区水资源优化配置的内容和方法 两个方面进行了分析和总结。分析了灌区在不同行业、不同水源及不同作物间进 行水资源优化配置实践时,不同于其他区域水资源优化配置的特征;认为灌区水 资源优化配置研究中,水资源模拟技术复杂、目的性不强,单独的规划优化技术 缺乏对取用耗排过程的描述,并口优化的结果难以贴近实际。建议在未来的研究 屮,应深化灌区自然一人工二元水循环模拟研究,耦合模拟仿真、规划优化和评 价等多种技术,突出灌区水资源配置研究中生态环境效益的认知。
关键词:水文学;优化配置;灌区;水循环模拟;评价
“保障国家粮食安全,核心在灌区。”灌区以占全国耕地4 9 %的面积,生 产了约占全国总量7 5 %的粮食和9 0 %以上的经济作物。目前,灌区缺水现象 十分突出,灌区内水土资源分配不均,有限的水资源缺乏统一调配,水源工程不 能最大限度地发挥作用。因此,将有限的灌溉水量在时空上进行合理分配,提高 灌区灌溉效益显得尤为重要[1 ]。一般认为水资源配置是指在流域或特定的区 域范围内,遵循有效性、公平性和可持续性的原则,利用各种工程与非工程措施, 按照市场经济的规律和资源配置准则,通过合理抑制需求、保障有效供给、维护 和改善生态环境质量等手段和措施,对多种可利用水源在区域间和各用水部门间 进行的调配[2]。灌区水资源优化配置是区域水资源优化配置的重要方面,与 流域或区域水资源配置既存在联系乂存在明显不同。流域或区域水资源配置时, 农业作为用水行业之一,与工业、牛活、服务业等其他行业一起,在社会经济目 标前提下,参与用水分配。而灌区进行水资源配置吋,农业灌溉用水是绝对的用 水大户,在社会经济冃标前提下,更强调农业用水的基础性与重要性。流域或区 域水资源配置时,一般根据水系、水利工程的分布或者行业用水特征,给出单元 区域或者行业水量分配方案即可,而灌区水资源配置考虑的因素更多,配置方案 更详细。在农业用水保证的基础上,不仅要考虑降雨、来水与作物牛长阶段的匹 配,还要考虑灌区内水利工程的空间分布;不仅要考虑农业生产效益条件下的作 物种植结构,还要考虑粮食安全前提下粮食作物播种面积的稳定。本研究主要针 对灌区水资源配置的特点,对灌区水资源优化配置研究现状进行梳理,弄清楚目 前存在的主要问题,提出灌区水资源优化配置的发展趋势。
1灌区水资源优化配置内容
1?1不同用水户的水资源优化配置
1.11行业间的水资源优化配置
随着灌区范围及功能逐渐扩大,许多灌区不仅需要向农业供水,还兼顾工业、 城镇生活、服务业甚至生态环境供水。在灌区供水量不能满足所需水量时,就会 在不同行业、不同部门产生竞争用水问题。中国自2 0世纪6 0年代,开始了以 水库优化调度为先导的水资源配置研究。半个世纪以来,以国家科技攻关项目为 导向,屮国水资源配置研究先后经历了:单纯供需平衡、基于宏观经济的优化配 置、面向生态的合理配置3个主要阶段。当前,人们在关注水资源对经济建设保 障作用的同时,开始重视经济发展与生态环境的用水协调,相应地,水量配置的 对象也扩展到同时配置国民经济用水和牛态环境用水。灌区主要是对扣除工业、 生活和服务业用水后的农业灌溉用水进行优化配置,大部分研究或者忽略了生态 用水,或者将生态用水归入农业用水。随着灌区生态环境的恶化以及对生态用水 的重视,越来越多的灌区水资源优化配置研究开始将生态需水纳入配置范围,尤 其是在干旱灌区。近些年,有学者提出了生态灌区的概念,将灌区生态用水提升 到一个新的高度,水资源配置的口径也进一步扩大。如赖明华[3 ]以综合效益 最大为目标,兼顾工业、牛活、农业、牛态环境各部门的用水要求,建立了灌区 水资源优化配置模型;石建勋[4 ]在对灌区各类生态用水进行定量化的基础上, 运用系统分析方法建立了考虑灌区生态需水的水资源优化配置模型。彭飞等[5] 在干旱灌区建立了生态目标、经济目标和社会目标最大的多目标水资源优化配置 模型。
1 2作物水资源优化配置通过水资源在时间和空间上的配置,使得作物灌 溉制度或者种植结构得到优化,是灌区水资源优化配置的重要落脚点,也是不同 于城市、区域或流域水资源优化配置的最突出特征。早期的作物水资源优化配置 仅研究单一作物的灌溉水量优化,并未考虑灌区所有作物的结构优化问题,也即 灌溉制度的优化。作物进行灌溉的根木目的是给农田补充水分以满足作物牛长需 求,获得较高产量。在肥料、光照、耕地、管理措施等相同的条件下,作物生长 季节的供水总量及供水量在全生育期内的分配,对农作物总产量有较大影响,作 物减产程度随不同作物不同生育阶段的缺水程度而变化。研究作物产量与灌溉供 水之间的关系,目的在于合理利用有限水资源,实现有限水量在作物生长期内合 理配置,从而达到
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