汾河灌區(qū)水資源多目標(biāo)優(yōu)化配置模型研究

楊改強(qiáng)，劉亞紅，郭 萍，郭棟鵬，霍麗娟

（1.太原科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，北京 100083）

0 引 言

近年來(lái)，水資源短缺、自然災(zāi)害頻發(fā)、水分配不均衡和水資源利用效率低嚴(yán)重影響了水的可利用性和糧食生產(chǎn)，如何對(duì)農(nóng)業(yè)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，以滿足糧食需求并實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收目標(biāo)，是決策者需要面臨的持續(xù)挑戰(zhàn)[1]。農(nóng)業(yè)是用水最多的部門(mén)，2020年農(nóng)業(yè)用水占全球水資源消耗的70%[2]，同年中國(guó)用水總量5 812.9 億m3，農(nóng)業(yè)用水量3 612.4 億m3，占比高達(dá)62.1%[3]。2022年中央一號(hào)文件也提出要推進(jìn)國(guó)家糧食安全產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)，提升用水效率，推進(jìn)黃河流域深度節(jié)水控水[4]。但黃河流域農(nóng)業(yè)灌溉效率較低，通過(guò)對(duì)有限灌溉水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，使灌溉水利用率最大化，不但能夠促進(jìn)水資源可持續(xù)發(fā)展，還可以保障地區(qū)糧食安全。同時(shí)文件還指出要研發(fā)減碳增匯型農(nóng)業(yè)技術(shù)，隨著雙碳目標(biāo)的提出，建設(shè)國(guó)家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展先行區(qū)，探索建立碳匯產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制并應(yīng)用到水資源優(yōu)化配置中，建立資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)全面統(tǒng)籌的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系[5]，對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。

目前，關(guān)于國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置的研究發(fā)展迅速，一般以種植結(jié)構(gòu)[6]或用水結(jié)構(gòu)[7]為優(yōu)化目的。由于農(nóng)業(yè)水資源帶來(lái)的生態(tài)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值豐富，單目標(biāo)模型已經(jīng)不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)水資源配置的需求，因此現(xiàn)在很多學(xué)者開(kāi)始就多目標(biāo)農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化模型展開(kāi)研究，比如面向生態(tài)和節(jié)水的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置序列模型和面向生態(tài)環(huán)境的灌區(qū)內(nèi)部不同用水戶與渠系水資源的優(yōu)化分配模型[8]。……