為探索不確定環(huán)境下通過灌溉水資源優(yōu)化配置方法促進灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,選取黑龍江省錦西灌區(qū)為研究區(qū)域,以隨機規(guī)劃、多目標規(guī)劃等方法為基礎展開研究。結果表明:優(yōu)化后不同供水情景下,灌區(qū)灌溉總耗水量節(jié)約1.3～3.9億m³,灌溉水資源生產(chǎn)力提高0.85～1.01 kg/m3,可促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益增長0.18～6.90億元,且優(yōu)化后各配水方案中生態(tài)配水量控制在0.4億m3以上,降低農(nóng)業(yè)污染物排放量1.28～3.13萬t,灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境顯著改善。優(yōu)化后,不同情景、不同模糊隸屬度函數(shù)所對應的各灌溉水資源配置方案的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益均存在明顯差異,不確定性要素對灌區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展影響顯著。以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益、水資源利用均衡性指數(shù)、農(nóng)業(yè)水分生產(chǎn)力、農(nóng)業(yè)污染物排放強度、GWP排放量以及農(nóng)業(yè)水資源利用比率為主要指標,對優(yōu)化后各配水方案的綜合可持續(xù)性進行分析,確定各供水情景下的最優(yōu)配水方案,最優(yōu)方案的可持續(xù)性指數(shù)均高于0.4。最優(yōu)配水方案可在穩(wěn)定灌區(qū)糧食產(chǎn)量的基礎上,有效提高水資源利用效率,改善灌區(qū)生態(tài)環(huán)境,保障灌區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)機械學報. 2020,51(10)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

水資源配置經(jīng)濟效益Fig．2Economicbenefitsofwaterallocation

優(yōu)化獲得的不同情景下的錦西灌區(qū)水資源優(yōu)化配置方案的均衡性指數(shù)如圖4所示，整體而言，不同情景下的錦西灌區(qū)水資源優(yōu)化配置方案的均衡性指數(shù)的最終結果整體位于0.2～0.4之間，說明灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的均衡性良好，這將成為灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。圖4Gini系數(shù)及農(nóng)業(yè)水資源利用比率Fig．4ValuesofGiniandAWUＲ3.2.3生態(tài)環(huán)境效益分析灌區(qū)的生態(tài)環(huán)境效益主要從區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源利用比率、農(nóng)業(yè)排水中污染物排放強度以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程溫室氣體排放量3方面進行綜合分析。(1)區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源利用比率區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源利用比率(Agriculturalwaterutilizationratio，AWUＲ)是指區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源使用量和可利用量之比，可以反映區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源綜合使用狀況、開發(fā)程度和可持續(xù)程度，其計算公式為f4=∑4i=1∑3j=1Qsurij+∑4i=1∑3j=1Qgroij+∑4i=1∑2k=1QEWikQsurT+QgroT(12)優(yōu)化前后，各方案所對應的區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源利用比率如圖4所示，現(xiàn)狀期比率為0.75，優(yōu)化后，區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源利用比率為0.56～0.69，且隨供水水平的增加而下降，表明水資源可持續(xù)利用程度顯著提升。由圖4可知，在低、中流量水平時，基于曲線隸屬度函數(shù)的水資源配置方案更優(yōu)，而在高流量水平時，基于非線性隸屬度函數(shù)的優(yōu)化方案更優(yōu)。(2)農(nóng)業(yè)排水中污染物排放強度農(nóng)業(yè)排水中污染物排放強度(f5)是衡量生態(tài)灌區(qū)健康程度的重要衡量指標，可通過式(3)計算(f5=fp)，其結果如圖5所示。對灌區(qū)農(nóng)業(yè)排水中的主要污染物氮、磷、氨氮和CODcr的排放強度進行統(tǒng)計。由圖可知，?

圖5污染物及GWP排放量Fig．5PollutantsandGWP灌溉方案較優(yōu)，但在中流量、高流量水平下，基于曲線隸屬度函數(shù)對應的灌溉方案溫室氣體排放量控制較好。3.2.4灌區(qū)水資源配置方案可持續(xù)性分析灌區(qū)水資源配置方案的可持續(xù)性是一個耦合經(jīng)濟、社會、環(huán)境等要素的綜合性指標［23－24］。采用可圖6可持續(xù)性指數(shù)變化曲線Fig．6Changingcurveofsustainabilityindexes持續(xù)指數(shù)法，從經(jīng)濟、社會、環(huán)境3方面對各配水方案所對應的灌區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展程度進行綜合性分析，并選取不同流量情景下的最優(yōu)方案。灌區(qū)綜合可持續(xù)性指數(shù)fS計算式為fS=6∏6m=1f"槡m(14)其中f"m=fm－fminmfmaxm－fminm(極大最優(yōu)指標)1－fm－fminmfmaxm－fminm(極小最優(yōu)指標)(15)式中f"m———fm的無量綱值fmaxm———指標上限值fminm———指標下限值fS＞0.6表示灌區(qū)綜合可持續(xù)性良好;0.4＜fS≤0.6表示灌區(qū)綜合可持續(xù)性較好;0.3＜fS≤0.4表示灌區(qū)綜合可持續(xù)性中等;0.1＜fS≤0.3表示灌區(qū)綜合可持續(xù)性較低;fS≤0.1表示灌區(qū)綜合可持續(xù)性較差［25］。計算可得不同流量情景下各個配水方案所對應的錦西灌區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性指數(shù)，如圖6所示。由圖可知，同一流量情景下基于不同隸屬度關系的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置方案的綜合可持續(xù)性存在顯著差異，圖中綠色標記點表示某一具體流量情景下灌區(qū)水資源優(yōu)化配置方案綜合可持續(xù)性指數(shù)的最優(yōu)值，即為該情景下的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置最優(yōu)方案。由此，可得不同供水情景下，錦西灌區(qū)農(nóng)業(yè)水?

【參考文獻】：
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本文編號：3142076