平遥县农业节水灌溉规划与水资源空间均衡分析

任学强

(山西省平遥县水利局，山西 平遥 031100)

平遥县位于我国山西省的中部区域，与汾阳、祁县等城市相连接，虽然地形相对较为复杂，但是多平坦区域，农业发展较好。平遥县的自然环境以及温度都很适合农业的开展。但是唯一存在的缺陷是降水较少，境内平均年降水量仅山西省总降水量的0.49%，属于偏少的状态，并且降水分布极为不均，大致呈现出由东北向西南逐渐递减的趋势。近几年来，为了解决水资源矛盾的相关问题，加快农业发展的进程，扩大种植范围，对平遥县的农业建设以及资源压力的缓解投入了大量的人力、物力以及财力[1]。并在此基础上，大力扩建水利工程，全面发展节水灌溉事业。依照平遥县的地形特征，可以利用滴灌、管灌以及喷灌等方式引入水资源，再通过特殊的设备仪器灌溉到农田中。这样的模式不适用于所有的农业灌溉，需要依据实际情况并根据当地的地理位置以及地质特征来构建，使其符合新时代农业发展的要求，进一步提升我国农业水利灌溉能力以及农业综合生产能力[2]。虽然，平遥县的水资源调配结构发展得较为迅速，也较大地缓解了水资源压力，但是在实施的过程中，仍然存在一些实际性的问题，影响着农业发展的最终效果。例如：灌溉结构不合理、管理机制存在漏洞、规划不够科学等。这也更加体现了优化农业水利工程，发展水资源空间调配的重要性。首先，需要在有限的空间中尽量节约灌溉性的水资源。我国虽然具有十分辽阔的国土面积，但是在水资源方面却一直处于短缺的状态，加之我国农田面积较多，需要大量的水资源进行灌溉，这也在一定程度上加大了水资源规划调配的压力。其次，随着新时代的到来，人们的经济状况以及生活水平也在不断提升，这也使得日常生活用水逐渐出现增多的趋势，导致水资源短缺的问题进一步加剧[3]。在农业发展生产的过程中，水源灌溉是一项十分关键的工作，可以帮助农作物生长得更加迅速，并对农作物起到一定的加固作用[4]。但是如果农作物的生长缺乏充足的水资源，那将会导致大面积枯萎，最终干旱致死，将极大地阻碍农业发展，影响农民收成。因此，有必要对平遥县农业节水灌溉规划与水资源空间均衡进行研究分析，利用科学的方式作出灌溉规划方案，并利用较为严谨的模式对农业水利进行重新建设，再对平遥县农业水资源进行更加详细的空间分析，以进一步控制水资源的浪费的问题，制定解决方案，进而使平遥县的水利条件得到改善。

1 平遥县农业节水灌溉规划探究

1.1 设立规划目标

对于农业节水灌溉规划，需要依据实际情况，建立对应目标和原则结构。可以根据ET的控制标准，编制平遥县农业节水灌溉规划，通过更改相关的灌溉面积、调整传统的灌溉手段，并且在原有的基础上实施节约农业用水以及优化种植结构等措施，以此来满足不同阶段的农业灌溉需求，从而树立更为灵活的规划目标。首先，可以从减少地下水开采、合理利用现有水资源等方面开始分析，目前阶段，我国提倡可持续发展的社会目标，农业灌溉也要遵循这一目标。建设合理的循环用水结构，在有限的水资源调配空间之内，将其价值发挥到最大[5]，并且形成循环用水的结构，进一步提升水资源的利用效率，并在一定程度上增强农业用水的现实效益，以实现水资源的高效利用。在这样的规划目标下，不仅可以更快地完善可持续发展的农业用水结构，还能够减少综合农业用水以及耗水的总量，形成资源性节水的体系，优化转移为社会发展和生态环境改善的可利用水资源量。

1.2 建设规划原则

在设立好规划目标之后，需要依据对应的目标和平遥县实际的农业发展情况，制定相关的规划原则。首先，在原本农业种植结构的基础上，需要重新统筹以灌溉红线和耗水红线为主要限制条件的目标结构。这部分主要是将平遥县的农业水利建设分为灌溉部分和消耗控制部分。依据原本灌溉的基础水量制定实际的灌溉标准，在这个标准的范围之内进行消耗水量的管理和控制，以此作为基础规划原则。其次，在设立基础规划原则之后，需要根据当地的气候条件以及降水情况，再结合种植作物的种类，进行深层次规划原则的建设[6-7]。可以采用滴灌、喷灌等方式实施灌溉，并在合理的范围之内，尽量节省水资源。然后，在种植结构调整的过程中，还需要遵循聚集节水的原则，将同种类的农作物规划在一个区域进行种植，这在一定程度上也会提升节水灌溉的效率和质量，同时减少对应的工作量。最后，在两部分规划原则的基础上，确定耗水定额。具体见表1。

表1 平遥县主要农作物耗水定额标准

依据表1中的数据信息标准，确立平遥县耗水定额，并将其添加在规划原则之中。每次进行节水灌溉的时候，根据对应的标准，将耗水量控制在这个范围之内即可。

1.3 制定规划方案

在制定规划目标以及规划原则之后，制定符合要求的规划方案。可以将平遥县内的农作物进行调研分析，对获取的数据信息作出汇总整合，并依据不同的农作物类型将种植区域划分为不同的管控区划[8-9]。不同的区域内，农作物日常的用水量也是各不相同的。对应的水量置换公式为：

(1)

式中，D—置换率；α—应用比值；z—最低耗水量，m3。通过以上计算，得出对应的置换率。利用置换率对不同区域的耗水量进行转换。每年都会以实际的降水量，设定年降水量红线。但是如果实际情况存在不同，例如：降水量未达到固定的标准或者水量过高等，可以适当调整年水量红线，以保证农作物的正常生长。然后，进行节水规划效益的估算比值分析，见表2。

表2 节水规划效益估算比值分析

根据表2中的数据信息，可以分析规划效益的估算比值，依据实际的估算数值，制定水量标准，进而完成规划方案的实施。

2 水资源空间均衡分析

2.1 水资源负载指数的计算

在进行水资源空间均衡分析之前，需要先了解平遥县农业的实际发展情况，再确立水资源的负载指数。水资源的负载指数通常是指水资源的分布情况以及对应的负载程度。一般情况下，它可以很好地反映水资源时空分布、应用范围以及开发的难易程度。利用所获取的相关数据信息进行均衡值的分析研究，同时作出对应的评价。负载均值的计算公式为：

(2)

式中，H—负载均值；s—应用程度；g—范围指数；k—均衡比值。

通过以上计算，得出实际的负载均值。然后，在此基础上，继续进行负载指数的计算，公式为：

(3)

式中，V—实际应用的负载指数；β—降水系数；θ—水资源总量，m3。

通过以上分析计算，得出最终的负载指数。将这个数值作为农业灌溉的基础标准，添加在规划方案之中。然后，制定对应的水土资源匹配程度。农业水土资源的匹配关系是由实际的系数来表达的，并且代表着平均公顷土地水资源的用量，同时也反映水资源与农田的相互匹配程度。水土资源的匹配系数越大，表明该区域的水资源储备量越丰富，反之，匹配系数越小，表明对应的水量越少，在这样的背景下，越不利于农业的进一步发展。因此，需要使匹配系数与负载指数相互均衡，才能够更好地实施农业灌溉活动。

2.2 复合空间均衡分析模型构建

在完成水资源负载指数的计算后，建立复合空间均衡分析模型。根据计算得出的负载指数构建一个分析处理结构，以保证模型在分析时的实际应用能力。可以选取几个较为真实的评价指标作为模型结构的基础指标，见表3。

表3 分析评价基础指标

根据表3中的数据，建立对应的分析处理结构，明确相关的正项指标，完成空间均衡结构的刻画。基尼系数的计算公式为：

(4)

式中，J—基尼系数；U—复合刻画函数；t—应变比值；x—消除实测比；y—标准效益值。

通过以上计算，得出实际的基尼系数。将基尼系数添加在对应的模型之中，进行标准化的测算。除此之外，在均衡分析模型之中，还需要添加相应的约束条件，例如：用水量极限值、耗水比值、应用误差水量测算的误差系数等。这些约束条件的建立，可以提升模型的均衡分析效果，并提升对应的测算机制的精准值，对于简单的水资源调配问题，可以快速地解决，而对于相对较为复杂的水资源问题，则可以详细地作出分析调整，获取到最为贴切、严谨的分析结果，形成复合均衡分析模型。

2.3 度量法实现水资源空间均衡分析

在完成复合空间均衡分析模型的构建之后，需要利用度量法实现水资源空间均衡的具体分析。首先，度量法对需要规划的区域进行数据信息的初期获取，然后，再利用这些数据信息进行分层次地均衡处理，以此来达到最终的分析目标[10-11]。通过度量法对水资源的空间配置结构进行划分，分别为空间调配基础层、空间分布处理层、总调配层。这3层分别反映农业水资源空间分布以及处理所呈现的一种灵活的状态，可以进一步提升水资源调配分布的效率和质量。完成空间结构的划分之后，可以通过极限差值矩阵来完善模型的分析结果。在设计矩阵时，需要设立一种应用分析算法，公式为：

(5)

(6)

(7)

式中，F、N、B—应用均衡实测比值；c—测算应变值；ω—误差数值。

通过以上计算，最终得出应用均衡实测比值。利用模型中所获取的原始数据信息，制定实际的均衡分析标准。将原本的空间均衡系数分为正方向分析值和负方向分析值以及0值。这3个阶段分别代表着水资源空间均衡的3种分布状态，正向分析值表示最大值的水资源分布状态，负向分析值表示最小值的水资源分布状态，而0则代表水资源的分布处于相对较为均衡的状态。因此，所得出的实际数值越接近0，代表水资源的空间分布越均衡。在实际的空间范围之内，利用分析模型，进行空间点的度量，并计算度量权重值，公式为：

(8)

式中，Y—度量权重值；γ—均衡系数；r—权重比值；R—表征函数。

通过以上计算，可以最终得出实际的度量权重值。利用这个数值作为衡量水资源平衡的标准，并以此来完成最终的空间均衡分析。

3 实例分析

3.1 A地区农业水资源情况

A地区的农业发展情况较为复杂，虽然农田面积十分广阔，农作物品种也较为多样化。但是却存在一些实际应用上的问题，影响最为广泛的是水资源的调配以及控制问题。A地区地广人稀，农田广阔，非常适宜发展农业，但是境内的河流较少，年降水量也十分有限，缺乏水资源，一定程度上阻碍本地农业的发展。尤其是近几年来随着社会经济的发展，以及人们生活水平的提高，水资源的需求也在不断增大，生活用水量逐年攀升。这也给当地农业用水造成了一定的压力，不利于其向着新型可持续农业的方向发展。

3.2 A市农业水资源空间均衡分析

在对A市农业水资源基本情况进行了解之后，依据以上得出的信息，进行水资源的空间均衡分析。需要先确立对应的负载指数，以此建立均衡分析的基础性标准，然后，将获取的数据添加到模型之中，进行深层次的分析测算，需要计算空间均衡系数，公式为：

(9)

式中，G—空间均衡系数；—均等函数；s—水资源的实际利用率；λ—惯性调配指数。

通过以上计算，可以得出实际的空间均衡系数。将此作为标准，进行具体的空间分析。可以从水资源的分布、境内河流的流向以及灌溉方式等方面作出分析。对不同面积的农业区域进行对比分析，并得出最终的分析结果。

3.3 空间均衡分析结果讨论

通过以上的分析，得出具体的结果，具体数据信息见表4。

表4 空间均衡分析结果

根据表4中的对比结果，可以得出以下结论：对于不同农田面积最终计算出来的空间均衡系数都接近于标准的分析系数，这表明相对应的空间均衡分析方法较为准确，并且效果也很好，具有一定的应用意义。

4 结束语

综上所述，便是对平遥县农业节水灌溉规划与水资源空间均衡的分析过程。由于我国社会经济发展得较为迅速，使得人们对于水资源的需求量，更是逐年增长。平遥县农田面积非常广阔，占山西省农田总面积的1.24%，但降水分布不均匀，这使得此地区的农业水利灌溉问题成为一大难题，如果不尽快加以解决，一定程度上会影响新时代农业的进一步发展。所以，近几年来，此地区利用科学的方法制定灌溉规划，并通过较为全面的方法对水资源的空间均衡情况进行分析，以此来提升平遥县总体的农业发展水平，完善农业水利结构，增强对应的发展竞争力。