国外生态农业节水分析论文

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一灌区发展生态农业节水的必要性

生态农业是以合理投入为前提，通过生态经济良性循环，提高资源利用率及系统的自我维持能力，使经济发展与环境及自然资源可持续发展承受能力相适应，在不危及后人需要的前提下，充分满足当代人的需要。

生态农业在宏观上作为促进农业持续发展一种战略思想，在区域上作为一种协调农业各业全面发展的农业生态工程，对生产单位而言，是一套经济高效的农业实用技术体系。

要发展生态农业就必须保证水资源的可持续性。水资源作为一种再生资源，其更新再生和可持续发展能力是靠水文循环过程年复一年，周而复始的补给。深入研究水文循环的结构，水资源可持续利用的支持条件如水资源的承载能力、区域生产水平、环境的容量能力等对发展生态农业有着极其重要的意义。只有对水资源进行适宜的利用和调整，才能使其向着有利于农业生态可持续性发向发展。因此保证农业生产持续稳定向前发展，拥有良好的生态环境，就必须十分重视水资源的合理开发、利用。节约用水是提高用水效率，增强水的承载能力的主要方法之一，也是水资源可持续利用的重要环节。只有采取必要的节水方法措施才能不断满足地区人口、环境与发展的目标需求，使农业发展与水资源可持续发展承受能力相适应。

叶尔羌河灌区位于我国西部边陲的新疆维吾尔自治区西南部，塔里木盆地西缘。其总面积为14619平方公里。灌区东西两面处在塔克拉玛干大沙漠与布谷里、托克拉克沙漠的挟持中，呈带状分布，宽40-80公里，长400公里。是典型的“走廊绿洲”，也是新疆维吾尔自治区境内最大的一片绿洲。由于地处欧亚腹地又处在三个沙漠的挟持中，所以灌区干旱少雨，蒸发强烈，具有典型的内陆干旱气候特点，农业生产全部依赖于灌溉，没有灌溉就没有农业。灌区灌溉面积由1949年的300万亩，扩大到现在的660万亩，人口也由70万人发展到169万人。目前叶尔羌河灌区植被减少，生态环境脆弱，绿色走廊衰退，沙漠扩大，沙尘暴天气增加，给灌区的生态农业造成极大的威胁。在现有水资源利用的清况下，既要满足灌区灌溉的需要又要保护好叶尔羌河下游生态环境以及向塔里木河下放生态水是难以办到的。只有采取节水措施，才可以不但使灌区自身有一个良好的生态环境而且也为塔里木河干流做出应有的贡献，使灌区的农业实现可持续发展的目标。

二灌区生态现状及规划目标

关系灌区自身农业可持续发展的生态环境主要指叶尔羌河下游由胡杨、灰杨及有关灌木林组成的沿塔克拉玛干大沙漠边缘的绿色长城。叶尔羌河作为塔里木河的三大源流之一，还应保证向塔河干流输水，为塔里木河的生态环境做出贡献。自治区有关单位及叶尔羌河管理处经过七次实地考察证实，叶尔羌河下游胡杨林，原来上起麦盖提县的西敦，下止叶尔羌河口长约320公里，宽处超过20公里，有林面积26.7万hm2。现在保留的林地上起巴楚的阿拉根，下止上游水库，总长270公里，面积减少到16.9万hm2。叶尔羌河多年平均补给塔里木河6亿m3水，相当于塔里木河总径流的10%，自上游水库建成后往塔里木河下放生态水呈递减趋势，以至于自86年后无水补给。这些变化除与向塔里木河下放生态水的河道不通畅，沿途输水损失较大有关外，另一个主要原因是由于灌区用水量的增加引起的。

（表1）叶尔羌河补给塔里木河情况表

年份

年均补给水量（108m3）

占塔河总水量（%）

1961-1976

2.06

4.1

1977-1985

1.32

2.7

1986-

无

叶尔羌河灌区农业生态环境的用水主要是指在满足灌区需要的前提下，保证叶河下游的生态环境用水以及向塔里木下放生态水。根据《叶尔羌河流域规划》，在来水保证率p=50%情况下，要维持本地区末端夏河林场至上游水库（叶河汇入塔河干流）115公里河段内及两侧林区生态用水2.82亿m3，还要维持本灌区下游色力不亚-艾力克塔木至夏河林场180公里河段内及两侧林区生态用水4.38亿m3，同时下泄到塔里木河水量为2.7亿m3。总之，本灌区下游，灌区末端至塔河干流，给塔里木河干流输水总计生态用水9.9亿m3，由叶尔羌河出山口喀群站往下游输送生态水，考虑到河道损失2.16亿m3，折到喀群断面为12.06亿m3。沿河生态需水及控制断面相应径流量如图（图1）。

（图1）生态需水及河道输水示意图

为满足以上生态需水的规划目标，叶河灌区提出生态节水的策略，即对灌区采用节水工程技术措施，使农业的生态环境的改善和向下游塔河干流下放生态水有工程上的保障。生态节水是一项大的系统工程，需要采取综合决策，要满足多目标的需求。依据灌区续建配套与节水规划，节水对策为：土地平整、渠道防渗、低压管灌、喷灌、滴灌等。各项对策的投资、节水率及灌溉面积列于下表以供决策之用。

（表2）节水技术对策表

对策

渠道防渗

土地平整

低压管灌

喷灌

滴灌

符号

b1

b2

b3

b4

b5

投资(元/亩)

203.76

75

665.58

871.41

1062.7

节水率（%）

5

5

20

30

45

面积（万亩）

70

115

4.7

1.3

2.5

三节水的决策过程

在进行决策时，要对各项对策的投资、节水率及灌溉面积进行综合评价，本文依据这三项指标用模糊数学隶属度理论来评价各种节水方式的优劣，来寻求一种对多目标都兼顾的决策。其决策步骤如下：

1、确定事件与对策

事件：a——节水。

对策：b1——渠道防渗；

b2——土地平整；

b3——低压管道灌；

b4——喷灌；

b5——滴灌。

2、确定局势

(a,b1)——节水，渠道防渗；

(a,b2)——节水，土地平整；

(a,b3)——节水，低压管道灌；

(a,b4)——节水，喷灌；

(a,b5)——节水，滴灌。

3、确定不同决策目标各种局势的隶属度μi

（1）投资目标各种局势的隶属度μ1

（表3）投资目标局势隶属度计算表

局势

投资K（元/亩）

隶属度

（a,b1）

203.76

0.19

(a,b2)

75

0.07

(a,b3)

665.58

0.63

(a,b4)

871.41

0.82

(a,b5)

1062.73

1.00

（2）节水率目标各种局势的隶属度μ2

节水率是指提高水的利用效率。其隶属度计算如下表：

（表4）节水率目标局势隶属度计算表

局势

节水率E（%）

隶属度

（a,b1）

5

0.11

(a,b2)

5

0.11

(a,b3)

20

0.44

(a,b4)

30

0.67

(a,b5)

45

1.00

（3）灌溉面积目标各种局势的隶属度μ3

把灌溉面积列入决策是基于节水方式在灌区应用影响范围方面的考虑，灌溉面积对衬砌渠道而言是指配套灌溉面积。

（表5）灌溉面积目标局势隶属度计算表

局势

面积A（万亩）

隶属度

（a,b1）

70

0.61

(a,b2)

115

1

(a,b3)

4.7

0.04

(a,b4)

1.3

0.01

(a,b5)

2.5

0.02

4、确定各决策目标的决策矩阵

投资目标决策矩阵

节水率目标决策矩阵

灌溉面积目标决策矩阵

5、求综合决策矩阵

6、确定最优综合决策

根据综合决策矩阵，按隶属度大小将决策元排序如下：

从而得出局势优劣的顺序：

最后确定最优综合决策为：第一优先对策b1——渠道防渗；第二优先对策b2——土地平整；第三优先对策b3——低压管道灌；第四优先对策b5——滴灌；第五优先对策b4——喷灌。

四结论与建议

当前，党中央实施西部大开发的战略，大大的推进了灌区的节水改造的规划和实施，为灌区农业生态环境的改善同水资源的可持续利用相适应提供了契机。本文在对叶尔羌河灌区农业生态环境的认识基础上，利用模糊数学的理论分析了灌区发展生态农业所采用的节水方式如渠道防渗、平整土地、低压灌管、喷灌、滴灌的优先关系，可以较好的为灌区规划各种方式的优先顺序及占总体的份额提供理论上的依据。

发展生态农业所采取的节水措施是多方面的，除以上所述还有提高渠道的输水效率、标准沟、畦灌等工程和技术措施，还有行政措施和经济措施等。可以更进一步的把各种方式的投资、节水率以及诸如效益等其他控制指标测算出来，利用模糊数学的理论更广泛、更深层进行综合决策。

主要参考文献

1．新疆水电院、叶河管理处设计院新疆叶尔羌河灌区续建配套与节水改造规划报告2000.6

2．瞿继龙叶尔羌河下游地区生态用水以及往塔里木河送水的有关问题的调查与分析新疆叶尔羌河流域水利水电论文选编1998.10

3．吉光泽黄河下游引黄灌区节水技术改造最优决策初探农田水利与小水电1989.3

4．董其林节水与我国的灌溉农业农田水利与小水电1989.5

5．张江辉等新疆盐碱地改良与生态农业新疆水利2000.2

6.冯尚友等水资源持续利用的框架水科学进展1997.4