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《西北农林科技大学》 2012年
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基于虚拟水战略的石羊河流域农业水资源优化配置研究

李建芳  
【摘要】:水资源作为一种稀缺的基础资源,在区域社会与经济的可持续发展中占据举足轻重的地位,如何合理配置区域有限的水资源,已经成为关注的焦点。传统上解决水资源短缺问题总是借助工程手段调水或技术手段节水,而“虚拟水”概念的提出为人们提供了一种利用经济学手段解决水资源短缺问题的新途径。虚拟水是指在生产产品和服务过程中所需要的水资源数量。虚拟水战略是指缺水国家或地区通过贸易的手段从富水国家或地区购进水密集型产品,来解决水资源短缺的一种有效手段。农产品虚拟水包含虚拟蓝水和虚拟绿水,缺水国家或地区通过虚拟水战略节约的水资源当中一部分是以绿水资源的形式存在,而这部分绿水不能人为调配,只能增加其利用率,只有蓝水能被配置,能被用水效率高的工业等生产部门直接利用,所以对虚拟水资源中的蓝水和绿水进行评价是合理运用虚拟水战略的重要前提。甘肃石羊河流域水资源短缺,生态环境脆弱,水资源配置不合理,农业耗用水量过多,结合虚拟水理论以及蓝水、绿水概念对其有限的水资源进行合理配置,以提高绿水利用比例,实现水资源的高效配置。论文的主要研究内容和取得的主要结论如下: (1)确立了基于修正的彭曼公式计算的作物需水量、农作物生育期有效降雨量、农作物单位面积产量等计算农产品虚拟水、虚拟蓝水、虚拟绿水含量的方法。农产品虚拟水含量是单位质量农产品的需水量,虚拟绿水含量是单位质量农产品利用的降雨量,虚拟蓝水含量是两者的差值。农产品虚拟水含量细分计算为进一步优化配置农业水资源提供了计算依据。 (2)获得了石羊河流域凉州区、民勤县、古浪县、天祝县、金川区、永昌县的小麦、玉米、其他粮食(主要包括大麦、豆类、薯类等)、棉花、油料、蔬菜、水果等7种主要农产品的虚拟水、虚拟蓝水、虚拟绿水含量,并分析了虚拟水含量的时间、作物、空间差异,农产品虚拟水含量及组成会随时间、农作物种类以及空间的变化而变化。如石羊河流域不同行政区小麦虚拟水含量从小到大依次为:永昌县<凉州区<民勤县<金川区<天祝县<古浪县;小麦虚拟蓝水含量从小到大依次为:天祝县<永昌县<凉州区<民勤县<金川区<古浪县;小麦虚拟绿水比例最大的区域为天祝县(50.2%),最小的区域为民勤县和金川区(4.0%)。 (3)在优先满足生活、生态、二三产业需水的前提下,考虑流域内外的农产品虚拟水贸易,建立了以农业净效益最大、人均用水量差异最小、农作物绿水利用比例最大为目标的石羊河流域农业水资源多目标优化配置模型,采用模式搜索算法求解,获得了优化的水资源配置方案和种植结构。 结果表明,现状2007年石羊河流域粮经比为69:31,单位蓝水净效益为3.44元/m3,农作物绿水利用比例为16.6%。优化后2007、2015、2025年粮经比降低,分别为50:50、47:53、47:53;单位蓝水净效益增加,分别为6.54元/m3、7.00元/m3、7.35元/m3;2007年各行政区人均用水差异较优化前减小,2015、2025年用水差异有所增加,主要原因是金川区工业发展迅速,工业用水量较其他行政区偏高;农作物绿水利用比例大幅提高,分别达到17.9%、21.3%、23.0%,说明农作物对降雨利用量增加。2007年通过石羊河流域各行政区之间的农产品虚拟水贸易,流域粮食需求能满足,2015年、2025年石羊河流域除内部农产品虚拟水贸易外,需从外流域额外调入92062t、193631t粮食来满足需求。由此可见,通过实施虚拟水战略,各行政区农作物发挥了比较优势,提高了流域水资源的利用效率。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TV213.9

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