平遙縣農業節水灌溉規劃與水資源空間均衡分析

任學強

(山西省平遙縣水利局，山西 平遙 031100)

平遙縣位于我國山西省的中部區域，與汾陽、祁縣等城市相連接，雖然地形相對較為復雜，但是多平坦區域，農業發展較好。平遙縣的自然環境以及溫度都很適合農業的開展。但是唯一存在的缺陷是降水較少，境內平均年降水量僅山西省總降水量的0.49%，屬于偏少的狀態，并且降水分布極為不均，大致呈現出由東北向西南逐漸遞減的趨勢。近幾年來，為了解決水資源矛盾的相關問題，加快農業發展的進程，擴大種植范圍，對平遙縣的農業建設以及資源壓力的緩解投入了大量的人力、物力以及財力[1]。并在此基礎上，大力擴建水利工程，全面發展節水灌溉事業。依照平遙縣的地形特征，可以利用滴灌、管灌以及噴灌等方式引入水資源，再通過特殊的設備儀器灌溉到農田中。這樣的模式不適用于所有的農業灌溉，需要依據實際情況并根據當地的地理位置以及地質特征來構建，使其符合新時代農業發展的要求，進一步提升我國農業水利灌溉能力以及農業綜合生產能力[2]。雖然，平遙縣的水資源調配結構發展得較為迅速，也較大地緩解了水資源壓力，但是在實施的過程中，仍然存在一些實際性的問題，影響著農業發展的最終效果。例如：灌溉結構不合理、管理機制存在漏洞、規劃不夠科學等。這也更加體現了優化農業水利工程，發展水資源空間調配的重要性。首先，需要在有限的空間中盡量節約灌溉性的水資源。我國雖然具有十分遼闊的國土面積，但是在水資源方面卻一直處于短缺的狀態，加之我國農田面積較多，需要大量的水資源進行灌溉，這也在一定程度上加大了水資源規劃調配的壓力。其次，隨著新時代的到來，人們的經濟狀況以及生活水平也在不斷提升，這也使得日常生活用水逐漸出現增多的趨勢，導致水資源短缺的問題進一步加劇[3]。在農業發展生產的過程中，水源灌溉是一項十分關鍵的工作，可以幫助農作物生長得更加迅速，并對農作物起到一定的加固作用[4]。但是如果農作物的生長缺乏充足的水資源，那將會導致大面積枯萎，最終干旱致死，將極大地阻礙農業發展，影響農民收成。因此，有必要對平遙縣農業節水灌溉規劃與水資源空間均衡進行研究分析，利用科學的方式作出灌溉規劃方案，并利用較為嚴謹的模式對農業水利進行重新建設，再對平遙縣農業水資源進行更加詳細的空間分析，以進一步控制水資源的浪費的問題，制定解決方案，進而使平遙縣的水利條件得到改善。

1 平遙縣農業節水灌溉規劃探究

1.1 設立規劃目標

對于農業節水灌溉規劃，需要依據實際情況，建立對應目標和原則結構?？梢愿鶕﨓T的控制標準，編制平遙縣農業節水灌溉規劃，通過更改相關的灌溉面積、調整傳統的灌溉手段，并且在原有的基礎上實施節約農業用水以及優化種植結構等措施，以此來滿足不同階段的農業灌溉需求，從而樹立更為靈活的規劃目標。首先，可以從減少地下水開采、合理利用現有水資源等方面開始分析，目前階段，我國提倡可持續發展的社會目標，農業灌溉也要遵循這一目標。建設合理的循環用水結構，在有限的水資源調配空間之內，將其價值發揮到最大[5]，并且形成循環用水的結構，進一步提升水資源的利用效率，并在一定程度上增強農業用水的現實效益，以實現水資源的高效利用。在這樣的規劃目標下，不僅可以更快地完善可持續發展的農業用水結構，還能夠減少綜合農業用水以及耗水的總量，形成資源性節水的體系，優化轉移為社會發展和生態環境改善的可利用水資源量。

1.2 建設規劃原則

在設立好規劃目標之后，需要依據對應的目標和平遙縣實際的農業發展情況，制定相關的規劃原則。首先，在原本農業種植結構的基礎上，需要重新統籌以灌溉紅線和耗水紅線為主要限制條件的目標結構。這部分主要是將平遙縣的農業水利建設分為灌溉部分和消耗控制部分。依據原本灌溉的基礎水量制定實際的灌溉標準，在這個標準的范圍之內進行消耗水量的管理和控制，以此作為基礎規劃原則。其次，在設立基礎規劃原則之后，需要根據當地的氣候條件以及降水情況，再結合種植作物的種類，進行深層次規劃原則的建設[6-7]?？梢圆捎玫喂唷姽嗟确绞綄嵤┕喔?，并在合理的范圍之內，盡量節省水資源。然后，在種植結構調整的過程中，還需要遵循聚集節水的原則，將同種類的農作物規劃在一個區域進行種植，這在一定程度上也會提升節水灌溉的效率和質量，同時減少對應的工作量。最后，在兩部分規劃原則的基礎上，確定耗水定額。具體見表1。

表1 平遙縣主要農作物耗水定額標準

依據表1中的數據信息標準，確立平遙縣耗水定額，并將其添加在規劃原則之中。每次進行節水灌溉的時候，根據對應的標準，將耗水量控制在這個范圍之內即可。

1.3 制定規劃方案

在制定規劃目標以及規劃原則之后，制定符合要求的規劃方案?？梢詫⑵竭b縣內的農作物進行調研分析，對獲取的數據信息作出匯總整合，并依據不同的農作物類型將種植區域劃分為不同的管控區劃[8-9]。不同的區域內，農作物日常的用水量也是各不相同的。對應的水量置換公式為：

(1)

式中，D—置換率；α—應用比值；z—最低耗水量，m3。通過以上計算，得出對應的置換率。利用置換率對不同區域的耗水量進行轉換。每年都會以實際的降水量，設定年降水量紅線。但是如果實際情況存在不同，例如：降水量未達到固定的標準或者水量過高等，可以適當調整年水量紅線，以保證農作物的正常生長。然后，進行節水規劃效益的估算比值分析，見表2。

表2 節水規劃效益估算比值分析

根據表2中的數據信息，可以分析規劃效益的估算比值，依據實際的估算數值，制定水量標準，進而完成規劃方案的實施。

2 水資源空間均衡分析

2.1 水資源負載指數的計算

在進行水資源空間均衡分析之前，需要先了解平遙縣農業的實際發展情況，再確立水資源的負載指數。水資源的負載指數通常是指水資源的分布情況以及對應的負載程度。一般情況下，它可以很好地反映水資源時空分布、應用范圍以及開發的難易程度。利用所獲取的相關數據信息進行均衡值的分析研究，同時作出對應的評價。負載均值的計算公式為：

(2)

式中，H—負載均值；s—應用程度；g—范圍指數；k—均衡比值。

通過以上計算，得出實際的負載均值。然后，在此基礎上，繼續進行負載指數的計算，公式為：

(3)

式中，V—實際應用的負載指數；β—降水系數；θ—水資源總量，m3。

通過以上分析計算，得出最終的負載指數。將這個數值作為農業灌溉的基礎標準，添加在規劃方案之中。然后，制定對應的水土資源匹配程度。農業水土資源的匹配關系是由實際的系數來表達的，并且代表著平均公頃土地水資源的用量，同時也反映水資源與農田的相互匹配程度。水土資源的匹配系數越大，表明該區域的水資源儲備量越豐富，反之，匹配系數越小，表明對應的水量越少，在這樣的背景下，越不利于農業的進一步發展。因此，需要使匹配系數與負載指數相互均衡，才能夠更好地實施農業灌溉活動。

2.2 復合空間均衡分析模型構建

在完成水資源負載指數的計算后，建立復合空間均衡分析模型。根據計算得出的負載指數構建一個分析處理結構，以保證模型在分析時的實際應用能力?？梢赃x取幾個較為真實的評價指標作為模型結構的基礎指標，見表3。

表3 分析評價基礎指標

根據表3中的數據，建立對應的分析處理結構，明確相關的正項指標，完成空間均衡結構的刻畫。基尼系數的計算公式為：

(4)

式中，J—基尼系數；U—復合刻畫函數；t—應變比值；x—消除實測比；y—標準效益值。

通過以上計算，得出實際的基尼系數。將基尼系數添加在對應的模型之中，進行標準化的測算。除此之外，在均衡分析模型之中，還需要添加相應的約束條件，例如：用水量極限值、耗水比值、應用誤差水量測算的誤差系數等。這些約束條件的建立，可以提升模型的均衡分析效果，并提升對應的測算機制的精準值，對于簡單的水資源調配問題，可以快速地解決，而對于相對較為復雜的水資源問題，則可以詳細地作出分析調整，獲取到最為貼切、嚴謹的分析結果，形成復合均衡分析模型。

2.3 度量法實現水資源空間均衡分析

在完成復合空間均衡分析模型的構建之后，需要利用度量法實現水資源空間均衡的具體分析。首先，度量法對需要規劃的區域進行數據信息的初期獲取，然后，再利用這些數據信息進行分層次地均衡處理，以此來達到最終的分析目標[10-11]。通過度量法對水資源的空間配置結構進行劃分，分別為空間調配基礎層、空間分布處理層、總調配層。這3層分別反映農業水資源空間分布以及處理所呈現的一種靈活的狀態，可以進一步提升水資源調配分布的效率和質量。完成空間結構的劃分之后，可以通過極限差值矩陣來完善模型的分析結果。在設計矩陣時，需要設立一種應用分析算法，公式為：

(5)

(6)

(7)

式中，F、N、B—應用均衡實測比值；c—測算應變值；ω—誤差數值。

通過以上計算，最終得出應用均衡實測比值。利用模型中所獲取的原始數據信息，制定實際的均衡分析標準。將原本的空間均衡系數分為正方向分析值和負方向分析值以及0值。這3個階段分別代表著水資源空間均衡的3種分布狀態，正向分析值表示最大值的水資源分布狀態，負向分析值表示最小值的水資源分布狀態，而0則代表水資源的分布處于相對較為均衡的狀態。因此，所得出的實際數值越接近0，代表水資源的空間分布越均衡。在實際的空間范圍之內，利用分析模型，進行空間點的度量，并計算度量權重值，公式為：

(8)

式中，Y—度量權重值；γ—均衡系數；r—權重比值；R—表征函數。

通過以上計算，可以最終得出實際的度量權重值。利用這個數值作為衡量水資源平衡的標準，并以此來完成最終的空間均衡分析。

3 實例分析

3.1 A地區農業水資源情況

A地區的農業發展情況較為復雜，雖然農田面積十分廣闊，農作物品種也較為多樣化。但是卻存在一些實際應用上的問題，影響最為廣泛的是水資源的調配以及控制問題。A地區地廣人稀，農田廣闊，非常適宜發展農業，但是境內的河流較少，年降水量也十分有限，缺乏水資源，一定程度上阻礙本地農業的發展。尤其是近幾年來隨著社會經濟的發展，以及人們生活水平的提高，水資源的需求也在不斷增大，生活用水量逐年攀升。這也給當地農業用水造成了一定的壓力，不利于其向著新型可持續農業的方向發展。

3.2 A市農業水資源空間均衡分析

在對A市農業水資源基本情況進行了解之后，依據以上得出的信息，進行水資源的空間均衡分析。需要先確立對應的負載指數，以此建立均衡分析的基礎性標準，然后，將獲取的數據添加到模型之中，進行深層次的分析測算，需要計算空間均衡系數，公式為：

(9)

式中，G—空間均衡系數；—均等函數；s—水資源的實際利用率；λ—慣性調配指數。

通過以上計算，可以得出實際的空間均衡系數。將此作為標準，進行具體的空間分析?？梢詮乃Y源的分布、境內河流的流向以及灌溉方式等方面作出分析。對不同面積的農業區域進行對比分析，并得出最終的分析結果。

3.3 空間均衡分析結果討論

通過以上的分析，得出具體的結果，具體數據信息見表4。

表4 空間均衡分析結果

根據表4中的對比結果，可以得出以下結論：對于不同農田面積最終計算出來的空間均衡系數都接近于標準的分析系數，這表明相對應的空間均衡分析方法較為準確，并且效果也很好，具有一定的應用意義。

4 結束語

綜上所述，便是對平遙縣農業節水灌溉規劃與水資源空間均衡的分析過程。由于我國社會經濟發展得較為迅速，使得人們對于水資源的需求量，更是逐年增長。平遙縣農田面積非常廣闊，占山西省農田總面積的1.24%，但降水分布不均勻，這使得此地區的農業水利灌溉問題成為一大難題，如果不盡快加以解決，一定程度上會影響新時代農業的進一步發展。所以，近幾年來，此地區利用科學的方法制定灌溉規劃，并通過較為全面的方法對水資源的空間均衡情況進行分析，以此來提升平遙縣總體的農業發展水平，完善農業水利結構，增強對應的發展競爭力。