基于农业节水的干旱区绿洲可持续发展研究——以渭干河流域为例

建立节水型社会是中国的一项基本政策,也是解决渭干河流域水资源可持续利用问题的战略选择。渭干河流域是典型的灌溉农业区,农业灌溉大部分仍采用粗放型的土渠输水、大水漫灌方式,水资源流失严重,灌溉定额偏高,渠系入渗量高达14.01亿m3,农业节水潜力很大。在现有水量不可能增加的情况下,调整农业内部种植结构,发展节水农业是解决区域水资源短缺的有力措施。通过对2015年和2020年工业、城市化和生态用水进行预测,确定农田灌溉可用水量。选取渭干河流域9种种植面积最大的农作物,参考作物蒸散量及作物系数,得出各类农作物的实际需水量,并与现有灌溉量比较,发现现有灌溉量远大于作物的实际需水量,通过节水灌溉和水渠改造,可节约用水10.59亿m3。而且研究区的粮食种植面积亦远大于需求,即使未来10年不再扩大粮食种植面积,也比需求面积多出近2万hm2,如根据实际需求去调整,可节约1.05亿m3的水量,能极大缓解水资源紧缺的局面,将灌溉量控制在可用水量范围内,为加快城市化和工业化进程,保护区域生态提供充足的水资源保证。     

甘肃秦王川灌区农业节水途径探讨

 甘肃秦王川灌区水资源紧缺,兰州新区城镇化建设加速水资源消耗趋势,使灌区水资源供需矛盾日渐突出,农业节水势在必行。根据中国西北干旱地区农业节水取得的成效和灌区农业生产节水试验,提出适宜于秦王川灌区农业节水的5条具体途径:①发展以地面灌溉为主的先进灌溉技术;②渠道衬砌;③农业节水技术与地膜覆盖栽培技术相结合;④推行膜下滴灌技术;⑤倡导节水文化,共建节水型社会。通过这些农业节水技术的实施,使秦王川灌区从简单的农业灌溉,转变为农业、城乡生活、生态、工业等多元用水格局,促进灌区经济可持续发展。     

基于投入产出表的中国水资源消耗结构路径分析

为了解各部门在生产链中水资源的具体消耗路径和在消耗路径中所发挥的作用以及维持生产链中水资源消耗的关键部门,论文基于2017年投入产出表和相关气象数据,在农业用水中加入绿水资源消耗量,利用投入产出模型和结构路径分析(structural path analysis, SPA)法分析中国42个部门水资源消耗的总量和结构,以及水资源在生产链中消耗的具体路径。结果表明：① 城镇居民消费和进口的水足迹最高,其次为农村居民消费,大多数水足迹较高的部门,都是以居民消费为主,进口水资源弥补了国内部分生产用水的消耗,但水资源短缺的形势仍然严峻;② 生产链前5个层级的水足迹消耗占比为95%左右,其中部门内部消耗占比最大,水足迹随层级数的增加而下降,水资源反馈循环程度较弱;③ 从部门生产链看,部门内部的水足迹占比最大,部门流入和流出水足迹差值较大,部门之间普遍存在单向依赖特征,关联网络不够稳定;④ 从最终消费角度看,农业部门内部水足迹占比最大,是生产链中重要的衔接结点,多样化的消费需求增加上游部门的水资源压力。研究为调整节水政策和提升水资源配置与管理能力提供了一定的理论基础。     

基于系统动力学模型的塔里木河流域水资源承载力研究

水资源承载力的定量评估是确保干旱地区水资源可持续利用的关键前提。选取我国最大的内陆干旱区流域——塔里木河流域为研究区域,结合其特殊的地理环境和供水与需水特征,构建系统动力学模型,基于实地调研、统计年鉴与水资源公报数据,以水资源红线为约束,对塔里木河流域水资源承载力的历史状况与未来趋势进行了定量评估和预测。结果显示:塔里木河流域及其所属各地(州)历史期内(2008—2016年)水资源均呈现轻度超载状态,且在未来(2017—2030年)将进一步加剧。在当前的政策背景下,如使该区水资源于2030年达到可承载的状态,则需在该地区扩大农业节水设施建设规模并着力发展农业节水灌溉技术,并力争在2030年实现灌溉用水定额达到5.70×10~3m~3·hm~(-2)以下,农业灌溉面积降低至2.60×10~6hm~2以下。同时,农业节水与产业转型应是该地区未来社会经济发展的2个需要重点考虑的方向。     

黄河流域节水高效农业建设的紧迫性及途径探讨

黄河流域由于水资源短缺,供需矛盾日益尖锐。本文在分析黄河流域水资源开发利用现状与建设高效节水农业紧迫性的基础上,对黄河流域建设节水高效农业的潜力进行了评价,并根据黄河流域上、中、下游水资源特点和农业生产现状对其节水高效农业的建设途径进行了探讨。建设高效节水的现代灌溉农业和现代旱地农业是黄河流域农业用水战略的必然选择。研究结果和结论对该区域维持21世纪农业可持续发展具有重要意义。     

基于水资源约束的中国城镇化SD模型与模拟

中国城镇化正处于快速发展阶段,尽管经济和社会发展主控要素还在发挥重要作用,但水资源在生产、生活和生态方面发挥主控作用的局面愈益明显。在中国城镇化系统动力学（system dynamics,SD）模型基础上,从水资源供给、需求和水环境等层面将水资源作为主控要素嵌入原有模型中,拓展出基于水资源约束的中国城镇化SD模型,并对水资源利用进行了多情景模拟。结果表明：① 系统存流量和灵敏度检验证明模型模拟效果良好,具有可操作性。② 部门用水效率一定时,产业发展对水资源供需平衡的影响比人口增长更为明显。③ 在实行节水农业、节水工业、高生活需水、高生态环境需水和高再生水利用的综合协调方案中,2050年中国城镇化的发展约共需6789.70亿 m³水资源,基本实现水资源供需平衡。     

中国华北和西北地区水量短缺对农业的压力及对策

华北平原的耕地占全国的 31.19% ,人口占全国的 2 6 .0 1,但水资源只占全国的 6 .14 % ,水资源的供需矛盾很大。而西北地区的水资源分布不均 ,内陆河流域的引水率过高造成了河水断流、湖泊干涸和土地沙漠化。至 2 0 5 0年 ,全国工业和城镇用水将消耗 5 0 %的供水 ,农业用水将比现在减少 ,但黄河流域和西北农业需水量将比2 0 0 0年增加 73× 10 8m3 ,保障农业用水的难度将比现在更大。要避免中国干旱区农业用水的短缺 ,需采取从中国南部的长江流域调水到华北、提高水资源的利用效率、应用节水灌溉技术、调整种植结构和在城市循环用水、净化工业和生活废水等措施     

民勤绿洲生态重建目标下土地利用和农业结构调整的政策选择

水资源过度利用引起的土地退化日益威胁着绿洲地区的经济社会可持续发展.为恢复绿洲生态环境,压缩农业用水势在必行.然而压缩用水后如何保障农民收入成为实现可持续发展的关键问题之一.应用Bio-economic模型,定量模拟了压缩农业用水后农户对土地利用和农业结构调整、推广节水技术、增加非农就业机会等政策措施的行为响应.结果显示,压缩农业用水后农民收入将下降到压缩前的53%;调整农业结构、推广闸管灌等节水灌溉技术和增加非农就业机会,可以在不同程度上缓解压缩农业用水造成的农民收入损失.不同区域农户响应行为有所差异,应因地制宜地采取配套措施.劳动力相对紧张、人均收入较高的泉山区,可提供一次性补贴鼓励闸管灌的采用;人多地少、集约化程度较高的坝区,应在加强推广闸管灌技术的同时,增加非农就业机会;生态脆弱的湖区,政策重点应放在劳动力转移上.上述措施最终只能使农民收入恢复到压缩用水前的75%,因此应该考虑给农民提供生态补偿,并积极探索增加农民收入的新途径.     

基于技术效率及影子价格的农业灌溉弹性需水研究——以黑龙江省为例

基于黑龙江省13个地市2000~2015年的农业投入和产出数据,采用随机非参数包络分析法（StoNED）,估算黑龙江省农业灌溉用水的技术效率和影子价格,提出了基于技术效率和影子价格的农业灌溉用水弹性需求分析模型,研究表明：在相同的产出条件下,2015年农业灌溉用水技术效率无效比2000年降低了23.68 %、农业灌溉用水技术效率有效提高了25.02%;哈尔滨市的农业灌溉用水技术效率最高,达到了0.978 8;齐齐哈尔市的农业灌溉用水技术效率最低,为0.685 4;黑龙江省农业灌溉用水影子价格平均值在2.04~3.86元/m³之间波动,各地市农业灌溉用水影子价格平均值波动性较大,其极差达到了11.92 元/m³;当其他投入保持不变的条件下,黑龙江省农业灌溉用水价格、农业总产出和农业用水技术效率每增加1%,农业灌溉用水量将分别减少4.64%、增加1.10%和减少0.20%。     

黑河流域水资源承载力分析计算与对策

根据干旱区水资源开发利用阶段可用水资源的计算方法和内陆河流域社会经济发展及其需水预测,分析计算了黑河流域中游地区的水资源承载力。结果表明,当完成水资源开发利用第二阶段,可用水资源在首先保证未来50 a内流域中游地区人口、环境和工业等部门发展的需水后,农业灌溉用水的总量将还有所增加,水资源不会成为社会经济发展的制约因素,可以使绿洲和农业走可持续发展道路。但东干流中游张掖盆地,因要在下世纪初完成分水指标,在下世纪的前20 a农业灌溉用水有缺口,但只要加大农业节水力度,在此期间提前完成农业节水目标的60%,就能顺利渡过今后20 a的社会经济快速发展时期。如果在2050年能按计划完成流域社会经济发展的预测目标,则届时流域人均国内生产总值将超过一万美元,可以达到世界中等发达国家的水平。     

干旱区农业用水价格形成机制的经济学分析

目前由于农业用水价格严重背离价值,导致农业用水的利用效率低下、浪费严重。只有水价实现价值回归并建立有效的市场机制,才能促进人们在追求个人利益的同时,自觉地、主动地、合理地利用和节约水资源。本文运用经济学理论,对现行农业用水价格的不合理性以及在水价政策实施中的失效成因进行分析,指出农业用水价格扭曲的负面影响,现行的农业用水补助机制丝毫没有引起生产者对水资源利用的外部性的关注。系统地阐述了边际成本和平均成本决定下的农业水价形成机制,分析了农业用水定价的地区差异性。提出应该在逐步考虑农业用水的环境外部性收益和机会成本的基础上,建立符合市场经济条件并与绿色GDP核算体系相适应的水价体系。     

清代河西走廊的水利制度和技术

清代河西走廊年降水量平均约200 mm,靠天然降水不能满足农业生产,农业灌溉主要依靠石羊河、黑河和疏勒河三大内陆河。为了高效利用水资源,实行了一些较为合理的水利制度,如四级负责制、农闲时的修渠制、浇地时的红牌制、计粮均水制、计亩均水制、计工均水制、奖罚严明制和流域统一管理制,并总结出了一些先进的水利技术。如引水时凿洞通水,飞槽渡水,偃水上流;行水时衬砌防渗,植树固沙;灌溉时串灌、漫灌、块灌、畦灌、沟灌综合运用,灌溉不足时相地移坵;验苗察土晴晒泡水法;保护水源涵养森林等。总结历史的经验和教训,今天河西走廊应实行全流域管理制,在不适宜水利开发的地区,坚决实行退耕还林或退耕还草,争取建立一个“资源节约型,环境友好型”的河西社会。     

基于污染足迹模型的湖州市农业污染评估

太湖流域的水环境质量呈现严重恶化趋势,农业污染物的排放是太湖流域水体环境恶化的主要原因之一。农业污染物主要来源于种植业、畜禽养殖业和水产养殖业的生产过程,不同于以往分开论述三者对水环境的影响,本文基于全国第一次污染普查数据,运用污染足迹模型定量分析了湖州市农业面源(种植业、畜禽养殖业和水产养殖业)对水环境的影响。研究结果表明:(1)农业生产产生的污染物对水环境的影响排序为:磷>氮>有机物;(2)各农业生产类型对水环境的影响排序为:水产养殖业>种植业>畜禽养殖业;(3)湖州市各区县对水环境的影响也存在着明显的空间差异。通过对湖州市农业污染足迹评估,可以明确地提出哪种污染物类型、农业生产类型和区域是湖州市农业面源污染治理的重点。研究结果可以为太湖流域农业的可持续发展和水资源的可持续利用提供一定的参考价值。     

绿城垦区历史时期农业灌溉渠系信息的遥感识别与提取

灌溉是干旱区农业时代社会经济发展必不可少的条件,人工渠系则可看做是灌溉农业最主要的水利设施,是干旱区农耕文明的主要特征和标志之一。绿城垦区是黑河流域下游古居延绿洲上历史时期最大的一块农业垦区,大量的房址、寺庙、灌溉渠系、耕地等反映过去人类农业活动的遗迹残留在垦区中的沙包和沙丘中。在查阅大量历史文献和考古资料的基础上,本研究结合高分辨率遥感影像和野外渠系样点的实地调查数据,依据农业灌溉渠系在遥感影像上表现出来的线性和纹理特征,人工数字化识别和提取了绿城垦区历史时期的农业灌溉渠系。研究结果表明,古居延绿洲上的绿城垦区在古代曾有过规模宏大的人工农业灌溉系统,保证了研究区历史时期繁荣人类农业活动的开展;此外,研究区古代的农业灌溉方式与中国干旱区现代的农业灌溉系统有着相似的灌溉思路。绿城垦区古代农业灌溉渠系在空间上的可视化精细分布是古绿洲历史时期繁荣人类农业活动的直接证据,对于研究古代的水利设施和区域环境变化也有重要的作用。     

Modeling the Stakeholder Profile in Territorial Management: The Segarra-Garrigues Irrigation System,Spain

Interest in obtaining a more accurate snapshot of irrigation management from a geographical perspective is increasingly relevant. This proposal is based on existing qualitative approaches in combination with an alternative method (the territorial irrigation management model) to identify and present key stakeholders attitudes and perceptions in the Segarra-Garrigues irrigation system in Spain. Advantages are (1) the focus on interrelations and context, (2) the applicability and extrapolation of the irrigation system, and (3) the irrigator-driven rather than researcher-driven perspective. Results revealed that there are conceptual and practical heterogeneities between the preferences of stakeholders' groups regarding water resources management, environmental protection, and agricultural challenges.     

干旱地区径流农业系统和保水方法的试验研究——以宁夏盐池县为例

本文通过小流域径流农业系统的合理布局、最佳结构形式以及防洪、防淤的试验研究。根据坡地径流理论,建立坡地表面径流平衡方程,计算了坡面不同技术处理的多年平均流量。降雨集存系统和保水技术对于改善干旱地区生态环境,加速某些地区的沙漠化综合治理,对封闭农业环境进行人工调控,为干旱地区创造成本低、质量高的新水源等提供科学依据。     

The Cap and Water Trading in Australian Murray-Darling Basin for Wetlands Protection:The Possible Lessons for China

As the consequence of climate change, water that is received in Australian Murray-Darling Basin wetlands is declining and agricultural water demands are increasing. In order to keep the water use balance between environment protection including wetland protection and irrigation water use, the Australian government adopted a series of reforms in Murray-Darling Basin to address the environmental water shortage problem and encourage irrigators to use water more efficiently and plant high economic value crop. The water trading and cap are two major reforms in this process.In order to match up the environmental water demand such as wetland water use, based on the seasonal rainfall, dam level and environmental water demand, the cap system seasonally allocate how much water the irrigators can access as per water licenses. As the cap dramatically reduced the water access for irrigators, the water trading is aiming to use limited agricultural water more efficiently. The water trading scheme separate the water use right from the land property right and allow Australian farmers to trade their water licenses in the market. Water trading encouraged farmers who plant low value crops such as wheat and canola transfer their water entitles to farmers who plant high value crops such as grape. In the drought seasons, The Australian government can purchase the water licenses from irrigators to increase the environmental flows.This Australian water management system represents the most complicated and effective environmental and agricultural water use management in this world. There are possible many lessons that will help China to better manage the water use for wetland protection and farming practices.     

黑河中游灌区水价探讨

在实施黑河流域治理中,建设节水型社会农业节水极为关键。水价是促进节水灌溉的最重要经济手段。为此,在对黑河中游各灌区现状水价调查的基础上,分析了各灌区现状水价水平及用水户对水价的承受能力,并提出了有关调整农业灌溉水价试行的建议:试行累进制水价、季节浮动水价达到流域节水目的。调查分析表明:各灌区现状水价偏低,达不到成本水价。农户可承受的水价水平为0.12元·m-3。累进制水价以0.12元·m-3为基价,以净灌溉定额作为用水基数。季节浮动水价在春灌期及冬灌期,水价取0.15元·m-3,其余月份取0.08元·m-3。     

绿洲灌区小麦水分生产率及其影响因素的灰色关联分析

以黑河流域的洪水河灌区为例,利用1995—2006年的灌溉用水量、农作物产量、气象等资料,分析计算了绿洲灌区的小麦水分生产率。结果表明,1995—2000年小麦水分生产率为0.983 kg\5m-3,节水改造项目实施后的2001—2006年为1.070 kg\5m-3,提高了8.9%。水分生产率是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标,其影响因素比较多。根据洪水河灌区小麦生长发育期的实际情况,选取了11个影响因素进行灰色关联分析,结果显示,≥10 ℃积温、农药费用、劳动力和管理费用、化肥施用量、水费依次是影响水分生产率的前5位主要因素。研究表明,在有限的水资源利用条件下,绿洲灌区小麦生产应加大生产资料、劳动力和管理费用等的投入力度,才能生产更多的粮食,以确保区域粮食供给安全。