基于水资源高效利用的榆林市农业种植结构优化研究

发布时间：2020-04-02 23:29

【摘要】：榆林市处于我国西北内陆地区,属于典型的温带半干旱大陆性季风气候,农业用水占比高达60%,随着水资源的日益紧缺,开始挤占生活、生态用水。因此,在保证水资源-生态可持续的前提下,适当减少农业用水量,成为缓解区域内水资源、生态恶化的一个选项。种植结构调整作为农业节水的重要举措,对于提高粮食安全、保障水资源可持续利用有重要意义。本文以榆林市作为研究区域,针对榆林市水资源短缺的情况,对榆林市农业水资源承载力进行评价,并通过榆林市各用水部门优化配水模型得到种植业用水阈值,从而构建双层规划模型,对作物种植结构进行优化,并对不同方案进行评价。本文的主要研究内容与结论如下:(1)榆林市用水部门的水资源优化。对榆林市规划年50%降雨频率下的需水量与可供水量进行预测。基于供、需水分析,构建以社会、经济、生态环境为目标的水资源优化配置模型,得到综合社会、经济及生态多方效益的优化结果。结果表明,2020年、2030年的缺水率分别为3.3%和5.9%;产值分别达到0.70万亿、1.39万亿;COD排放量分别为3.05万吨、3.17万吨,同现状年配水方案相比,产值分别提高39%与82%。水资源日趋紧张的情况下,基于水资源优化配置,在强化缺水率的情况下使得水资源在各产业间得到更高效的利用。(2)农业水资源承载力评价。本文利用因子分析法对指标定权,构建模糊综合评价模型,对榆林市2011-2015年农业水资源承载力进行评价,发现水资源承载力整体呈下降趋势,因此在发展节水灌溉技术的同时要注重调整种植结构,使农业水资源得到持续利用。(3)种植结构优化。本文将作物分为八种,并在种植业配水量约束的情况下,构建上层以用水量最小为目标函数、下层以经济效益最大为目标函数的榆林市种植结构双层优化模型。通过对模型求解,最小整体满意度分别达到0.65和0.69,得到八种作物种植结构。双层规划的优化结果同现状年相比,2020年,用水量增加568万m~3,经济效益增加5.18亿元、单方水用水效益增加0.74元/m~3;2030年,用水量增加2375万m~3,经济效益增加48362亿元、单方水用水效益增加0.87元/m~3。由此可见,优化后的农业种植结构对榆林市未来提高经济效益与用水潜力有重要的帮助。(4)不同种植结构方案评价。构建榆林市种植业用水效率评价指标体系,利用基于粒子群优化算法的投影寻踪模型与主成分分析法对不同方案的种植结构进行评价,结果表明双层规划结果优于单层规划结果,同时优于现状年的种植结构方案,证明种植结构的优化结果是合理的,对未来榆林市种植结构的调整具有指导意义。
【图文】：

技术路线
【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】：2019
【分类号】：F327;TV213.4

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本文编号：2612585