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区域农业水土资源利用潜力估算方法探讨——以河套灌区为例

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:36566
  • 论文编号:el2022010911575828201
  • 日期:2022-01-09
  • 来源:上海论文网

农业水土工程论文哪里有?笔者认为水土资源相辅相存,又互相制约。在我国干旱半干旱地区,土地利用潜力受制于水资源,水土资源利用潜力分别测算往往顾此失彼,常常出现一些地方盲目发展灌溉面积,水土资源不匹配,加剧当地生态环境恶化的情况。所以本文对区域水土资源利用潜力估算方法和水土资源优化配置方法的研究对于区域内水利或农业相关规划的制定,以及国家人、财、物等资源的科学配置,提高水土资源利用效率均具有重要意义。


第一章绪论


1.2存在的问题及研究趋势

区域农业水土资源潜力研究难点重点集中在农业水土资源潜力的整体性和系统性研究方面,上述研究大多是将水资源和土地资源分开单独研究,而将两者结合起来开展区域水土资源开发利用潜力及其时空分布的研究成果较少,目前研究主要集中在农业水资源利用潜力,对水资源—土地利用—作物系统之间的耦合效应研究较少,所建立的潜力评价模型仍属于具有统计属性的集总式模型,如何借鉴已经成熟的分布式水文模型的有效结构和较为成熟的技术,建立不同尺度和不同情景下的区域农业水土资源潜力计算模型是水土资源高效利用研究的重要发展方向。另外,气候变化也已对区域农业水土资源利用产生了重要影响,如何定量分析不同气候变化情景下的区域水土资源开发利用潜力也是该方面研究的重点和难点。

水土资源耦合或优化配置研究,作为区域农业可持续发展的重要内容已受到广泛重视,相关计算评价方法和模型的研究已成为研究重点,但仍存在以下问题:(1)以往开展的水土资源优化配置研究多是土地资源或水资源与环境效应耦合(郑重,2008)的单方面研究,而从微观和宏观二个尺度上进行水土资源优化配置及其与环境耦合效应研究的工作较少。区域水土资源优化配置是一个复杂的系统问题,不仅涉及到利用何种方法构建优化配置模型问题,同时也涉及到从田块到区域尺度的尺度转换问题,在优化模型研究方面由于自然条件的复杂性和人类活动深刻的影响,加之基础数据零乱、数据资源共享存在障碍等原因,导致其模型适用性受到一定限制,对宏观与微观尺度优化配置的转换方法的研究非常有必要;(2)以往研究多注重水土资源数量结构的耦合,所得出的结果多采用总量表示,而轻视水土资源配置空间格局的优化,收集数据时较少考虑其空间分布;(3)水土耦合的配置目标最终应该通过水土资源利用的经济效益、社会效益和生态效益三方面来体现,而以往研究缺乏将三者联系起来的技术纽带和节点。

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第三章农业水土资源多目标优化配置模型


3.1水土资源优化配置概述

资源配置是指按照一定原则相对合理地将各种资源分配到各使用者,使有限的资源产出最大的效用。资源优化配置包括资源在不同时间不同空间的最优分配两方面,应做到空间分布合理,部门分配得当,开发时间最合适,经济效益、生态效益、社会效益及综合效益最佳。水土资源优化配置是指在特定条件下按照可持续发展原则,考虑当地水土资源特点,通过重新调整农业结构和布局,制定科学合理的农业水土资源开发规划,同时利用各种先进的科学技术手段,对区域有限的水土资源在时间和空间上进行重新安排和组合,在维持水土资源系统生态环境相对安全稳定,保证可持续发展的前提下提高水土资源利用效率,配置结果最终要达到经济效益、社会效益和生态环境效益目标的统一协调的目的。

2000年以来,有关区域的水土资源优化配置研究项目陆续展开。包括中国科学院的“西部生态环境演变规律与水土资源可持续利用研究”项目和“东北地区农业水土资源优化调控机制与技术体系研究”项目(中国科学院,2003)以及中国工程院的“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究”项目(中国工程院“西北水资源项目组”,2006)和“东北地区有关水土资源配置、生态与环境保护和可持续发展的若干战略问题研究”项目(中国工程院“东北水资源”项目组,2006)。

关于优化配置,目前已经有许多广泛应用的理论和方法。按照数学方法分可分为系统工程方法和系统动力学方法;按照应用目的主要分为以提高灌溉效率为目的的模型、以农业结构调整为目的的模型,以及以水土资源开发利用为目的的模型。


第四章不同气候情景河套灌区水土资源潜力分布


4.1河套灌区概况

4.1.1自然地理概况

灌区地势平坦开阔、局部略有起伏,总的地势自西南向东北微倾,北部总排干一带地势较为低洼,东端的乌梁素海作为退排水的承泄区。

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4.2河套灌区种植业相关参数

本文所进行的河套灌区水土资源利用潜力计算相关说明:

(1)由于林牧业用地相对固定因此本文的研究对象为灌溉面积中的农业种植面积部分,即514007hm2。

(1)以2010年为现状年,2015年为近期规划年,2020年为远期规划年;根据国家社会经济中长期规划,中国社会经济情景与提出的区域可持续发展情景(B2—中低排放情景)十分接近。而中国利用RCM进行降尺度分析,主要集中在(中高)与(中低)两个排放情景上。因此设置两种气候变化情景:排放情景和排放情景,计算规划年不同碳排放情景相对于现状年的农业水土资源利用潜力。

(3)为了体现不同水平年不同气候情景水土要素变化(水资源变化、节水灌溉技术发展、种植结构变化、水土资源匹配关系变化)对水土资源利用潜力的影响,使计算所得的农业水土资源利用潜力具有可比性,假设这三个年份的经济要素相同,即假设这三个年份的作物价格、作物单位面积产量、单位耕地面积成本投入都相同。


第五章结论与讨论


5.1结论

水土资源是人类赖以生产与生活的基础,也是生态系统中最活跃和影响最广泛的因素,又是有限的自然资源。水土资源相辅相存,又互相制约。在我国干旱半干旱地区,土地利用潜力受制于水资源,水土资源利用潜力分别测算往往顾此失彼,常常出现一些地方盲目发展灌溉面积,水土资源不匹配,加剧当地生态环境恶化的情况。所以本文对区域水土资源利用潜力估算方法和水土资源优化配置方法的研究对于区域内水利或农业相关规划的制定,以及国家人、财、物等资源的科学配置,提高水土资源利用效率均具有重要意义。回顾全文,主要研究工作和成果简述如下:

(1)在探讨水土资源匹配内涵及影响因素的基础上,考虑种植结构、作物灌溉需水量、灌溉水利用系数和区域可用水量之间的关系,提出了水土资源匹配指数及其计算方法。当水土资源匹配指数等于时匹配程度最理想;当该值小于时,农业水资源处于相对亏缺的状态,应当调整种植结构压缩高耗水作物播种面积、增加水资源供应量或者发展节水灌溉技术提高灌溉水利用系数反之,当该值大于时,农业水资源处于相对富余的状态,应该扩大灌溉面积

(2)以水土资源匹配指数为核心,提出了的水土资源利用潜力的内涵和计算方法,在满足耕地面积、水资源、粮食需求等约束条件下,综合考虑经济效益、社会效益及生态效益,构建了满意度函数,以满意度函数值最大为目标进行水土资源的优化配置和水土资源潜力的计算,并运用效益补偿理论将粮食播种面积转换成社会效益,以经济效益、社会效益、生态效益相加得到综合效益,并以与现状年的综合效益差值作为未来水平年的水土资源利用潜力值。

(3)以河套灌区为例进行了应用研究。在大量收集河套灌区基础资料的基础上,选取年为现状年,分析了现状年种植业、水资源状况以及社会经济状况,并进一步分析了现状年的水土资源匹配状况,分别以年和年为近期和远期水平年,计算得出河套灌区不同情景下的水土资源综合潜力及水土资源优化配置结果,实现了河套灌区水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明河套灌区年和年在、排放情景下都具有一定水土资源利用潜力,其中以年情景下的综合效益(万元)和潜力值(万元)为最大;各灌域的经济效益、生态效益都有所增加,而社会效益的增减情况各不相同,各灌域的水土资源利用潜力也各不相同,永济灌域和乌拉特灌域各排放情景下的潜力值都较大。

参考文献(略)

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