國外生態農業節水分析論文

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一灌區發展生態農業節水的必要性

生態農業是以合理投入為前提，通過生態經濟良性循環，提高資源利用率及系統的自我維持能力，使經濟發展與環境及自然資源可持續發展承受能力相適應，在不危及后人需要的前提下，充分滿足當代人的需要。

生態農業在宏觀上作為促進農業持續發展一種戰略思想，在區域上作為一種協調農業各業全面發展的農業生態工程，對生產單位而言，是一套經濟高效的農業實用技術體系。

要發展生態農業就必須保證水資源的可持續性。水資源作為一種再生資源，其更新再生和可持續發展能力是靠水文循環過程年復一年，周而復始的補給。深入研究水文循環的結構，水資源可持續利用的支持條件如水資源的承載能力、區域生產水平、環境的容量能力等對發展生態農業有著極其重要的意義。只有對水資源進行適宜的利用和調整，才能使其向著有利于農業生態可持續性發向發展。因此保證農業生產持續穩定向前發展，擁有良好的生態環境，就必須十分重視水資源的合理開發、利用。節約用水是提高用水效率，增強水的承載能力的主要方法之一，也是水資源可持續利用的重要環節。只有采取必要的節水方法措施才能不斷滿足地區人口、環境與發展的目標需求，使農業發展與水資源可持續發展承受能力相適應。

葉爾羌河灌區位于我國西部邊陲的新疆維吾爾自治區西南部，塔里木盆地西緣。其總面積為14619平方公里。灌區東西兩面處在塔克拉瑪干大沙漠與布谷里、托克拉克沙漠的挾持中，呈帶狀分布，寬40-80公里，長400公里。是典型的“走廊綠洲”，也是新疆維吾爾自治區境內最大的一片綠洲。由于地處歐亞腹地又處在三個沙漠的挾持中，所以灌區干旱少雨，蒸發強烈，具有典型的內陸干旱氣候特點，農業生產全部依賴于灌溉，沒有灌溉就沒有農業。灌區灌溉面積由1949年的300萬畝，擴大到現在的660萬畝，人口也由70萬人發展到169萬人。目前葉爾羌河灌區植被減少，生態環境脆弱，綠色走廊衰退，沙漠擴大，沙塵暴天氣增加，給灌區的生態農業造成極大的威脅。在現有水資源利用的清況下，既要滿足灌區灌溉的需要又要保護好葉爾羌河下游生態環境以及向塔里木河下放生態水是難以辦到的。只有采取節水措施，才可以不但使灌區自身有一個良好的生態環境而且也為塔里木河干流做出應有的貢獻，使灌區的農業實現可持續發展的目標。

二灌區生態現狀及規劃目標

關系灌區自身農業可持續發展的生態環境主要指葉爾羌河下游由胡楊、灰楊及有關灌木林組成的沿塔克拉瑪干大沙漠邊緣的綠色長城。葉爾羌河作為塔里木河的三大源流之一，還應保證向塔河干流輸水，為塔里木河的生態環境做出貢獻。自治區有關單位及葉爾羌河管理處經過七次實地考察證實，葉爾羌河下游胡楊林，原來上起麥蓋提縣的西敦，下止葉爾羌河口長約320公里，寬處超過20公里，有林面積26.7萬hm2。現在保留的林地上起巴楚的阿拉根，下止上游水庫，總長270公里，面積減少到16.9萬hm2。葉爾羌河多年平均補給塔里木河6億m3水，相當于塔里木河總徑流的10%，自上游水庫建成后往塔里木河下放生態水呈遞減趨勢，以至于自86年后無水補給。這些變化除與向塔里木河下放生態水的河道不通暢，沿途輸水損失較大有關外，另一個主要原因是由于灌區用水量的增加引起的。

（表1）葉爾羌河補給塔里木河情況表

年份

年均補給水量（108m3）

占塔河總水量（%）

1961-1976

2.06

4.1

1977-1985

1.32

2.7

1986-

無

葉爾羌河灌區農業生態環境的用水主要是指在滿足灌區需要的前提下，保證葉河下游的生態環境用水以及向塔里木下放生態水。根據《葉爾羌河流域規劃》，在來水保證率p=50%情況下，要維持本地區末端夏河林場至上游水庫（葉河匯入塔河干流）115公里河段內及兩側林區生態用水2.82億m3，還要維持本灌區下游色力不亞-艾力克塔木至夏河林場180公里河段內及兩側林區生態用水4.38億m3，同時下泄到塔里木河水量為2.7億m3。總之，本灌區下游，灌區末端至塔河干流，給塔里木河干流輸水總計生態用水9.9億m3，由葉爾羌河出山口喀群站往下游輸送生態水，考慮到河道損失2.16億m3，折到喀群斷面為12.06億m3。沿河生態需水及控制斷面相應徑流量如圖（圖1）。

（圖1）生態需水及河道輸水示意圖

為滿足以上生態需水的規劃目標，葉河灌區提出生態節水的策略，即對灌區采用節水工程技術措施，使農業的生態環境的改善和向下游塔河干流下放生態水有工程上的保障。生態節水是一項大的系統工程，需要采取綜合決策，要滿足多目標的需求。依據灌區續建配套與節水規劃，節水對策為：土地平整、渠道防滲、低壓管灌、噴灌、滴灌等。各項對策的投資、節水率及灌溉面積列于下表以供決策之用。

（表2）節水技術對策表

對策

渠道防滲

土地平整

低壓管灌

噴灌

滴灌

符號

b1

b2

b3

b4

b5

投資(元/畝)

203.76

75

665.58

871.41

1062.7

節水率（%）

5

5

20

30

45

面積（萬畝）

70

115

4.7

1.3

2.5

三節水的決策過程

在進行決策時，要對各項對策的投資、節水率及灌溉面積進行綜合評價，本文依據這三項指標用模糊數學隸屬度理論來評價各種節水方式的優劣，來尋求一種對多目標都兼顧的決策。其決策步驟如下：

1、確定事件與對策

事件：a——節水。

對策：b1——渠道防滲；

b2——土地平整；

b3——低壓管道灌；

b4——噴灌；

b5——滴灌。

2、確定局勢

(a,b1)——節水，渠道防滲；

(a,b2)——節水，土地平整；

(a,b3)——節水，低壓管道灌；

(a,b4)——節水，噴灌；

(a,b5)——節水，滴灌。

3、確定不同決策目標各種局勢的隸屬度μi

（1）投資目標各種局勢的隸屬度μ1

（表3）投資目標局勢隸屬度計算表

局勢

投資K（元/畝）

隸屬度

（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）節水率目標各種局勢的隸屬度μ2

節水率是指提高水的利用效率。其隸屬度計算如下表：

（表4）節水率目標局勢隸屬度計算表

局勢

節水率E（%）

隸屬度

（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）灌溉面積目標各種局勢的隸屬度μ3

把灌溉面積列入決策是基于節水方式在灌區應用影響范圍方面的考慮，灌溉面積對襯砌渠道而言是指配套灌溉面積。

（表5）灌溉面積目標局勢隸屬度計算表

局勢

面積A（萬畝）

隸屬度

（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、確定各決策目標的決策矩陣

投資目標決策矩陣

節水率目標決策矩陣

灌溉面積目標決策矩陣

5、求綜合決策矩陣

6、確定最優綜合決策

根據綜合決策矩陣，按隸屬度大小將決策元排序如下：

從而得出局勢優劣的順序：

最后確定最優綜合決策為：第一優先對策b1——渠道防滲；第二優先對策b2——土地平整；第三優先對策b3——低壓管道灌；第四優先對策b5——滴灌；第五優先對策b4——噴灌。

四結論與建議

當前，黨中央實施西部大開發的戰略，大大的推進了灌區的節水改造的規劃和實施，為灌區農業生態環境的改善同水資源的可持續利用相適應提供了契機。本文在對葉爾羌河灌區農業生態環境的認識基礎上，利用模糊數學的理論分析了灌區發展生態農業所采用的節水方式如渠道防滲、平整土地、低壓灌管、噴灌、滴灌的優先關系，可以較好的為灌區規劃各種方式的優先順序及占總體的份額提供理論上的依據。

發展生態農業所采取的節水措施是多方面的，除以上所述還有提高渠道的輸水效率、標準溝、畦灌等工程和技術措施，還有行政措施和經濟措施等。可以更進一步的把各種方式的投資、節水率以及諸如效益等其他控制指標測算出來，利用模糊數學的理論更廣泛、更深層進行綜合決策。

主要參考文獻

1．新疆水電院、葉河管理處設計院新疆葉爾羌河灌區續建配套與節水改造規劃報告2000.6

2．瞿繼龍葉爾羌河下游地區生態用水以及往塔里木河送水的有關問題的調查與分析新疆葉爾羌河流域水利水電論文選編1998.10

3．吉光澤黃河下游引黃灌區節水技術改造最優決策初探農田水利與小水電1989.3

4．董其林節水與我國的灌溉農業農田水利與小水電1989.5

5．張江輝等新疆鹽堿地改良與生態農業新疆水利2000.2

6.馮尚友等水資源持續利用的框架水科學進展1997.4