耿艳辉等 西北地区水土资源优化配置问题探讨

在各种信息获取、处理和表达技术构建水土资源优化配 置的决策支持系统中, 3S 技术是其中最主要的技术, 近年来 成为人们研究的重点。如利用多时相卫星和航空遥感图像及 地面实测数据和水文气象资料, 对黄河流域典型地区进行的 水土资源定量、半定量动态研究, 为进一步进行水土资源配 置提供了辅助决策支持[9]; 综合运用“3S”技术, 可以建立用 于资源管理的环境模型库和水土资源管理决策支持系统, 并 在 G IS 支持下, 将节水农业技术、耕作技术、平衡施肥技术等 与区域空间结构及资源的环境条件有机地结合起来, 实现区 域水土资源的优化配置[10, 11]; 基于 G IS、R S 和地学模型, 可 以建立集成的流域水土资源信息系统[ 12 ]。 1. 2. 3 区域水土资源优化配置模式研究
水土资源优化配置是在一定条件下, 依据可持续发展与 因地制宜原则, 依据水土资源的特性和系统原理, 通过调整 农业内部结构和布局, 制定合理的农业开发计划, 并辅以各 种先进的技术手段, 对区域有限的水资源和土地资源在时空
上进行安排、设计、组合和布局, 以提高水土资源利用效益, 维持土地生态系统的相对平衡, 实现水土资源的可持续利 用。 配置结果最终要实现经济效益、社会效益和生态环境效 益目标的协调和统一。 1. 2 水土资源优化配置研究的主要进展 1. 2. 1 水土资源优化配置模型研究
D iscuss ion on O ptima l A lloca tion of Land and W a ter Resources in Northwestern Ch ina
GEN G Yan2hu i1,M IN Q ing2w en2
(1. S hand ong N orm a l U n iv ersity , J inan 250014, C h ina; 2. Institu te of Geog rap h ic S ciences and N a tu ra l R esou rces R esea rch , CA S , B eij ing 100101, C h ina)
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第3期
耿艳辉等: 西北地区水土资源优化配置问题探讨
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基于系统动力学理论的。 基于系统工程理论的水土资源优化配置模型, 应用较
早。1939 年出现的线性规划模型, 是最早使用并仍广泛应用 的优化决策模型。一般线性规划方法多用于水土资源优化配 置中的农业内部结构的优化。如通过建立非线性、非凸函数, 以线性规划方法求解, 构造的咸淡水地区种植结构优化模 型[2]; 运用线性规划方法和系统工程原理, 从节水的角度出 发进行农业内部结构优化, 并进一步优化农、林、牧结构的模 型[3]; 利用灰色系统理论与线性规划相结合, 建立的水土资 源优化配置模型[ 4 ] 等。动态规划则可以解决多阶段规划决策 问题, 例如最优灌溉制度的确定等[5]。
区域层次上的水土资源优化配置模式, 目前较多的是针 对生态环境脆弱地区的研究。如对新疆水土资源的开发利用 研究[14]; 依据陕西关中灌区水土资源的利用适宜性和主要 作物的生态适应性, 所设计出的 3 种优化模式: 政策约束调 控和实施技术调控的综合性人工调控模式, 水土平衡优化组 合模式, 分区灌溉优化配水模式[15]; 关于实施退耕还林后西 北干旱区水土资源开发基本思路的讨论[ 16 ] 等。
第 11 卷第 3 期 2004 年 9 月
水土保持研究 R esea rch of So il and W a ter Con serva tion
西北地区水土资源优化配置问题探讨
V o l. 11 N o. 3
Sep.
, 2004
①
耿艳辉1, 闵庆文2
(1. 山东师范大学, 济南 250014; 2. 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101)
Abstract: N o rthw estern reg ion is one of the ho t a rea s in conducting the Stra tegy of W estern D evelopm en t. T he sho rtage of w a ter resou rce no t on ly restricts econom ic g row th and socia l p rog ress seriou sly there, bu t a lso is the key rea son cau sing eco 2 environm en ta l p rob lem s such a s so il and w a ter lo ss, land desertifica tion, deg rada tion of eco system services and so on. T herefo re, it is p ivo ta l to fu lly con struct a com fo rtab le society tha t rea lizing the op tim a l a lloca tion of land and w a ter resou rces and, on the ba sis of th is, so lving the con trad iction betw een the developm en t of ag ricu ltu re and an im a l hu sband ry and the land and w a ter resou rces, betw een the reg iona l econom ic g row th and eco 2environm en ta l con serva tion. V iew ing from the concep t, conno ta tion and m ethod s of op tim a l a lloca tion of land and w a ter resou rces, the fundam en ta l though ts w ere p rovided to N o rthw estern reg ion s w h ich includes to p ay m uch a tten tion to the ra tiona l and efficien t u tiliza tion of the w a ter resou rces, to p rom o te synch ro advance of econom ic and eco log ica l benefits, to en su re eco log ica l w a ter requ irem en t and eco log ica l safety, and to im p rove the a lloca tion m odels of land and w a ter resou rces th rough op tim a l app roaches. Key words: land and w a ter resou rces; op tim a l a lloca tion of resou rces; su sta inab le developm en t; W estern D evelopm en t;
2 西北地区水土资源利用中的问题
2. 1 西北地区水土资源状况 西北地区地域辽阔、土地资源丰富, 但降水稀少, 蒸发强
烈, 成为土地资源利用的限制因子。 年降水总量是全国平均
的 1 4 强, 水资源总量占全国的 8. 16% , 内陆流域产流模数 相当于全国的 1 7, 是全国地表径流最小的地区, 尤其是西
绝对数 104 km 2 9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ. 0 11. 4 3. 4 3. 5 0. 6 0. 81 3. 1
比重 %
100. 0 12. 0 3. 6 3. 7 0. 6 0. 9 3. 3
耕地 水 绝对数 104 km 2 24. 9 0. 4 0. 2 0. 1
系统动力学以系统论、信息反馈论、决策论、系统力学和 仿真技术为基础, 以计算机仿真为手段, 模拟系统动态过程, 是一种定性与定量相结合, 系统、分析、综合与推理集成的方 法, 并配有专门的D YNAM O 软件。 这种方法在资源承载力 分析和动态优化中得到了广泛使用[6], 其中资源优化配置研 究方面, 更多的是对方案的评价选优。 如通过建立区域水土 资源协调开发的 SD 模型, 可以求出一定水资源利用状况下 最大的可垦耕地面积, 并确立相应的耗水结构、作物种植结 构和农、林、牧结构[7]; 将水土资源开发利用系统分为人口、 水土资源开发利用、粮食、环境子系统, 可以利用 SD 模型进 行模拟调试及多方案的仿真实验[ 8 ]。 1. 2. 2 基于“3S”技术的决策支持系统研究
N o rthw estern Ch ina
1 水土资源优化配置及其研究进展
1. 1 水土资源优化配置的概念与内涵 资源配置是指根据一定原则合理分配各种资源到各个用
户单位使有限的资源产生最大的效能。 资源优化配置包括资源 在空间或不同部门之间的最优配置和资源在不同时段上的最优 分布两个方面[1], 应做到代际分配合理, 部门配置得当, 空间布 局合理, 开发时段最佳, 经济、社会和生态综合效益最佳。
典型的水土资源优化配置模式两类: 一是战略层面上 的, 二是区域层次上的。
对于战略层面上的水土资源优化配置模式, 比较有代表 性的是将实施农业水土资源高效持续配置模式归纳为“实现 四个结合, 建设六大体系”, 即专业化与多元化结合、开源与节 约相结合、资源开发与保护相结合、国内资源与国际资源结 合, 在此基础上建立农业资源高效持续配置的生产体系、布局 体系、技术体系、管理体系、保护体系和消费体系[ 13 ]。