江淮丘陵地區(qū)塘壩系統(tǒng)水適應性機制與測度分析

戴仕寶 周亮廣 葉雷 王春 王子龍

摘要：丘陵地區(qū)塘壩系統(tǒng)是適應水資源需求的產物，是人水和諧的表現(xiàn)。以位于江淮丘陵區(qū)的兩個小流域（樣區(qū)1面積114 km2，樣區(qū)2面積127 km2）為研究樣區(qū)，以高分辨率遙感影像、1∶10000 DEM以及塘壩實測數據（面積和深度）等為數據源，構建了塘壩分布地形權重指數（W）、塘壩與土地利用適應性指數（P）、塘壩水資源供需適應性指數（R）等，定量研究塘壩系統(tǒng)水適應性機制。研究表明：研究樣區(qū)林草地為主要土地利用類型（>50%），其次為耕地（約35%），而塘壩在兩個樣區(qū)面積占比分別為58%和282%。地形權重指數W顯示高位塘壩占絕對優(yōu)勢。塘壩與土地利用適應性指數P顯示樣區(qū)1適應性較佳，而樣區(qū)2適應性較差。在頻率85%的年降水量情景下，塘壩供水與耕地綜合灌溉需水的供需適應性指數R分別為102和059，與指數P結論相吻合。研究認為，研究區(qū)塘壩、耕地、地形三者之間具有相互制約和適應的關系。

關鍵詞：塘壩系統(tǒng)人水和諧；水適應性；水資源供需；適應性機制；適應性測度；江淮丘陵

中圖分類號：TV213 文獻標志碼：A 文章編號：

16721683（2018）05004109

Mechanism and measurement of the water adaptability of the farm pond in Jianghuai Hilly Area

DAI Shibao1，ZHOU Liangguang1，YE Lei2，WANG Chun1，WANG Zilong1

（

1.School of Geographic Information and Tourism，Chuzhou University，Chuzhou 239012，China；2.School of Urban and Regional Science，East China Normal University，Shanghai 200062，China）

Abstract：

Pond system in the hilly area is a result of the adaptation to water demand，embodying the harmonious relationship between water resources and human beings.We took two small watersheds （Ⅰ：114 km2；Ⅱ：127 km2） as the study areas，and developed terrain weight index，pond and land use adaptability index，and water supply and demand balance index to quantitatively illustrate the water adaptability mechanism of the pond system.The data set included highresolution remote sensing images，1∶10000 DEM，and measured data （depth and size） of the ponds.The results are as follows.Forest and grassland （more than 50%） was the dominant land use type in the study areas.The cultivated land （about 355%） came second.Farm ponds covered only 282% and 58% of the study areas.The terrain weight indexes indicated that the highlying ponds were absolutely dominant.The land utilization index indicated that study area Ⅰ had better adaptability than study area Ⅱ.Under the circumstance of precipitation probability P=85%，the water supply and demand balance index was 102 and 059 respectively.There were restrictions and adaptations between the ponds，farmland，and terrain in the study area.

Key words：

humanwater harmony of pond system；water adaptability；water supply and demand；adaptive mechanism；adaptability measurement；Jianghuai hilly area

適應性是來自生態(tài)學的一個名詞，現(xiàn)已被廣泛應用在多個領域[1]。近年來，水資源適應性研究也逐漸得到關注。受人類活動和氣候變化的影響，地表水系統(tǒng)正在發(fā)生著變化。為應對因環(huán)境變化帶來的水系統(tǒng)的變化，人們認識到水資源的利用和管理必須從控制、預測向適應性利用和管理轉變[2]。研究者從適應性管理的內涵[25]、運用[67]以及適應性管理與綜合性管理的比較[89]等方面開展了大量研究。綜合起來看，當前的研究較多地側重于宏觀層面[5]，并主要從管理的角度出發(fā)，而從微觀層面，具體研究景觀（地理事物）的水適應性還較少。而開展微觀（景觀）層面的水適應性研究[23]，不僅可以豐富水資源適應性管理研究理論，提升其應用價值，而且對于實踐更具有指導意義。

為了灌溉需要，世界各地修建了大量塘壩，形成了獨特的塘壩系統(tǒng)景觀[1013]。據統(tǒng)計，在美國大陸塘壩的數量約為350萬處，占陸地水域面積的29%[14]。截止2011年，我國塘壩工程數量為45651萬處，總容積30317億m3[15]。江淮丘陵位于長江與淮河之間，是我國塘壩分布最為典型的區(qū)域[1516]。該區(qū)域暖溫帶與亞熱帶的過渡帶，氣溫和降水條件適合多種農作物的種植。但該地區(qū)地形起伏不平，崗沖交錯，河流發(fā)育不佳，導致地表徑流難以蓄用，干旱災害頻繁發(fā)生[1718]。為發(fā)展農業(yè)生產，長期以來該區(qū)域修建了大量塘壩。這些塘壩的修建是人們適應該區(qū)域地形地貌、降水等自然條件，因地制宜地改造利用自然的結果，形成了獨特的農業(yè)水適應性景觀[19]。近年來，關于江淮丘陵地區(qū)塘壩在灌溉、抗旱、調節(jié)徑流及其他生態(tài)功能的作用已開展了大量研究[2023]。本文以位于江淮丘陵區(qū)的安徽省滁州市兩個小流域為研究樣區(qū)，在定量描述、分析塘壩容量及其分布與地形地貌、土地利用格局、水資源供需等的關系的基礎上，探討分析該區(qū)域塘壩系統(tǒng)水適應性機制及測度特征。

1 數據和方法

1.1 研究區(qū)概況

選取滁州市南譙區(qū)大蘇村（樣區(qū)1）和明光市高稻場村（樣區(qū)2）兩個小流域為研究樣區(qū)。兩個樣區(qū)均屬于北亞熱帶向暖溫帶過渡的濕潤季風氣候，四季分明，陽光充足，雨熱同季，年平均氣溫15 ℃，年降水量900～1 000 mm。區(qū)內地形為低緩丘陵，地貌崗沖相間，崗沖地帶坡度較陡的地塊多為旱地，主要農作物為小麥和玉米。崗地多為人工林和草地，崗沖地帶坡度平緩的地塊以及沖田多為水田，主要農作物為水稻。研究區(qū)的塘壩均為人工修建而成，流域內無外界地表水源輸入。

1.2 數據來源與技術方法

研究數據主要包括遙感影像數據、水體數據、地形數據。

遙感數據為Quickbird影像，分辨率為06 m，拍攝日期分別為2013年4月10日（樣區(qū)1）、2017年2月2日（樣區(qū)2）。利用ArcGIS 101軟件對影像進行配準，并進行要素矢量化，得到研究土地利用分類圖。在實地詳細調查的基礎上，確定研究樣區(qū)的土地利用類型有旱地、水田、園地、林地、草地、水體、居民區(qū)。

塘壩水體數據來源于實地測量。使用南方S86GPS RTK測量水體輪廓的經緯度坐標和高程信息；借助充氣船，利用南方S86GPS RTK和測量尺測量水體的深度數據，測量精度為厘米。使用CASS軟件對測量數據進行處理，獲得研究區(qū)域水體的水面面積、體積、平均深度、庫容量和水面高程等信息。將所測水體輪廓的坐標數據導入ArcGIS 101，并矢量化水體輪廓，得到研究區(qū)域的水體分布圖。測量時間選取與遙感影像拍攝季候相近的時間，其中樣區(qū)1的測量時間為2015年4月6日-8日，樣區(qū)2的測量時間為2017年2月19日。對比水體實測面積和遙感影像解譯結果，平均誤差小于1%。

地形數據為研究區(qū)1∶10 000 DEM數據。利用ArcGIS 101軟件提取相關地形因子，包括海拔高度、坡度、山脊線和山谷線，并對高度、坡度等信息進行分級，并統(tǒng)計相應的水體基本特征數值。此外利用ArcGIS進行緩沖區(qū)分析。

1.3 理論與方法

水是塑造地表最重要的自然要素，也是人類不可或缺的資源。水適應性從其一般意義來說，指的是適應水的特征（量、質及其變化）而形成的自然事物或人類活動的某種狀態(tài)和特征，如河道對徑流的適應、生物對咸淡水的適應、動植物對水量多寡的適應、建筑形式對水的適應、農業(yè)對水的適應，等等。從人類活動對水的適應性角度看，一方面，人類通過改造自然地貌來適應水的特征（如修筑河堤防止洪水泛濫）和對水的需求（修建塘壩水庫攔蓄水源），這種改造形成了水適應性景觀[19]。這一適應性可以稱之為自然適應性；另一方面，人類對水的利用要適應水系統(tǒng)（量、質及其變化）、自然系統(tǒng)（如生態(tài)基流）、社會系統(tǒng)的需要，[HJ1.95mm]因此要研究水資源的適應性利用和管理的問題[5]。這一適應性可以稱之為社會適應性。無論是自然適應性，還是社會適應性，其目標是一致的，這就是“人水和諧”。左其亭等對水資源適應性利用及人水和諧進行了系統(tǒng)性研究，提出了人水和諧理論[2425]，并給出了具體的計算模型。本文認為，水系統(tǒng)是自然系統(tǒng)中一個重要組成部分，是一個開放的復雜巨系統(tǒng)。不同層級、不同類別系統(tǒng)的水適應性問題有著不同性質、特征和表現(xiàn)。人水和諧理論提出了水資源利用和管理研究的新的視角和方向，其實用性（對具體工作的指導作用）還需結合具體的水資源適應性問題開展研究。本文以江淮丘陵地區(qū)兩個小流域塘壩為研究對象，從塘壩形成的自然過程出發(fā)，研究分析塘壩分布與地形、土地利用、水資源供需間的適應性特征，構建適應性測度參數，探討其人水關系和諧的特征。

2 研究結果

2.1 研究區(qū)土地利用特征

研究樣區(qū)土地利用特征統(tǒng)計見表1和圖1、圖2。樣區(qū)1和樣區(qū)2面積基本相當，分別為114 km2和127 km2。區(qū)內林地、草地為主要的土地利用類型[26]，合計面積占比均超過50%。其中樣區(qū)1以人工林為主，郁閉度較大，而樣區(qū)2則為疏林、灌叢和荒草地；其次為耕地，占比35%左右，包括水田、旱地和園地，其中樣區(qū)2水田相對偏少，以旱地

為主，而塘壩僅占約4%的比重。樣區(qū)1塘壩約為樣區(qū)2的兩倍。

2.2 塘壩分布總體特征

塘壩面積、庫容、深度的分布情況統(tǒng)計見表2、表3、表4。樣區(qū)1塘壩總數為26個，水體面積為66 1223 m2，占總面積58%，容積149 7712 m3。塘壩平均面積2 543 m2，平均容積5 760 m3。塘壩面積越大，數量越少，1 000 m2以下的有17個，而大于10 000 m2的大型塘壩僅有2個。但小于10 000 m2的塘壩總面積為25 8158m2，而大于10 000 m2 的大型塘壩總面積為40 3065 m2，大型塘壩在面積上占絕對優(yōu)勢地位。從塘壩庫容分布看，小于10 000 m3的塘壩有24個，但總庫容僅14 5013 m3，而大于10 000 m3的塘壩雖只有2個，但庫容卻有70 6865 m3，在蓄水量上也占絕對優(yōu)勢地位。從塘壩深度上看，多數塘壩深度小于1 m，深度大于16 m

的僅有2個?？傮w來說，樣區(qū)1大塘壩數量少，但面積大、蓄水多，小塘壩雖然數量多，但蓄水少。

而樣區(qū)2塘壩總數只有15個，水面面積35 73546 m2，占總面積281%，只有樣區(qū)1的一半；容積97 18522 m3，只有樣區(qū)1的65%。塘壩平均面積2 382 m2，與樣區(qū)1基本相當；平均容積6 479 m3，比樣區(qū)1大約13%。小塘壩相對較少。大于10 000 m3的塘壩有4個，深度均在2 m以上，蓄水量占總塘壩的78%，占絕對優(yōu)勢。總體上，樣區(qū)2塘壩以蓄水量2 000 m3以上的居多，但數量較少，蓄水量比樣區(qū)1少1/3以上。

2.3 塘壩分布與地形的關系

研究區(qū)屬于典型的低山丘陵地形，區(qū)內崗沖交錯，塘壩主要分布在崗地相夾的沖溝地段，當地百姓有“兩山夾一洼，中間打個壩”的說法。在不同海拔高度的分布差異明顯，海拔較低處的塘壩面積大于海拔較高處。樣區(qū)1在海拔60～67 m區(qū)域的塘壩面積最大，而樣區(qū)2主要集中在80～90 m。從坡度上看，塘壩主要分布在坡度10°以下區(qū)域。上述特征的形成可能與工程難易程度有關。在地形平緩處筑壩，可以實現(xiàn)以較低高程的塘壩攔蓄較多的徑流，從而降低工程造價和施工難度。

2.4 耕地類型與塘壩分布關系

研究區(qū)主要耕地類型為水田、旱地。由圖1、圖2可知，水田基本都位于谷底地區(qū)，并且基本位于壩體下方，順著坡度減少的方向連續(xù)分布，集中程度比較高。旱地分布相對比較零散，主要分布于谷地兩側的坡地以及高位水體上方的谷底地區(qū)。

為了解研究區(qū)耕地類型與塘壩分布關系的具體特征，本文利用ARCGIS緩沖區(qū)分析工具，以塘壩為緩沖對象，分別以25 m、50 m、75 m、100 m、125 m為緩沖半徑做緩沖區(qū)分析，統(tǒng)計水田和旱地在距離塘壩不同范圍內分布面積與各自總面積的比重，統(tǒng)計結果見圖3。由圖3可知，兩樣區(qū)中水田表現(xiàn)出極為相似的分布特征：在距離塘壩0～125 m范圍內水田面積比重都呈現(xiàn)拋物[HJ]線分布，50～75 m范圍內分布比重最高，分別向兩側遞減，尤其在100～125 m范圍遞減速率最大；水田主要分布在25～75 m范圍內，比重接近50%。而旱地在兩樣區(qū)分布差異明顯：在距離塘壩0～50 m范圍內，兩樣區(qū)旱地都呈遞增趨勢；但在50～125 m范圍內，樣區(qū)1旱地逐漸遞減，而樣區(qū)2仍呈增長趨勢。在調查中我們也發(fā)現(xiàn)樣區(qū)1的崗脊線兩側基本都為林地，而樣區(qū)2崗脊線兩側林地較少，基本都被開墾成為了旱地。

2.5 塘壩系統(tǒng)的適應性機制與測度

2.5.1 塘壩分布與地形的適應性機制及測度

修筑塘壩首先要考慮選擇合適的地形，研究區(qū)塘壩與地形的適應性特征主要表現(xiàn)在如下幾個方面。（1）海拔較高的區(qū)域一般集水區(qū)較小，因此小的塘壩主要分布在海拔較高區(qū)域。（2）大的塘壩有較高的供水可靠性，但為了降低工程造價以及施工難度，一般修建于地勢平緩的區(qū)域。（3）塘壩從高位地形向低位地形區(qū)依次錯落分布，高位的塘壩和低位的塘壩之間一般通過水渠相聯(lián)通。塘壩主要向位于其下部的水田供水，形成自流灌溉系統(tǒng)，形成了以位于溝谷底部的渠道為主干的“串珠狀”分布特征（圖4）。總體而言，研究區(qū)塘壩呈現(xiàn)出顯著的受地形約束并與地形相適應的特征。

本文構建塘壩分布地形權重指數（W，簡稱地形分布指數）來定量表達塘壩分布與地形的關系。在江淮丘陵地區(qū)，塘壩基本都修建在溝谷中，而溝谷的發(fā)育與地形密切相關，溝谷分布的位置反映了地形

的差異。參照霍頓水系級別分類方法[27]，本文定義位于溝谷源頭最上部的溝谷為一級溝谷，兩條一級溝谷匯聚后的溝谷為二級溝谷，兩條二級溝谷匯聚后的溝谷為三級溝谷，依此類推。從地形分布上看，一級溝谷都位于二、三級溝谷之上。分別統(tǒng)計位于不同等級溝谷的塘壩的數量和面積，就可以獲得塘壩分布與地形關系的量化參數。綜合考慮不同等級塘壩分布的地形位置及面積，定義第i級溝谷塘壩分布地形分布系數（Ci）如下：

Ci=Si/St×Ni/Nt （1）

式中：Si為位于不同等級溝谷上的塘壩的面積；Ni為位于不同等級溝谷上的塘壩的數量；St代表研究區(qū)流域總面積；Nt代表研究區(qū)塘壩總數量。

定義第i級溝谷塘壩分布地形權重指數（Wi）為：

Wi= Ci/∑Ci （2）

Wi越大說明處于第i級溝谷分布的塘壩分布占優(yōu)勢地位越明顯。

在樣區(qū)1，只有一級和二級溝谷，S1=25 8878 m2，S2=40 3065 m2，N1=24，N2=2。計算得：W1=089，W2=011?？梢?，一級溝谷與二級溝谷的塘壩地形分布指數明顯不同，W1是W2的77倍，位于地形位置比較高的塘壩占有明顯的優(yōu)勢地位。

在樣區(qū)2，也存在二級溝谷，S1=26 94695 m2，S2=8 78851 m2，N1=13，N2=2。計算得：W1=095，W2=005，W1為W2的198倍，同樣表現(xiàn)出地勢上高位的塘壩占絕對優(yōu)勢。

[BT（4+1] 2.5.2 [ZK（]土地利用與塘壩分布的適應性機制與測度[BT）]

研究區(qū)主要耕地類型為水田和旱地。水田一般位于谷地中，并自上而下呈階梯狀分布（即梯田），而旱地則較為分散地分布在溝谷兩側。耕地與塘壩分布總體上呈現(xiàn)出一定的適應性關系，主要表現(xiàn)在如下幾個方面。（1）小塘壩分布分散，與土地利用分散具有適應性。（2）小塘壩一般位于高位，供水不穩(wěn)定，因此位于上部的農作物更易受到旱災的影響，而下沖田則更穩(wěn)產。因此位于高位的水田總體較少，水田主要位于谷地的中下部，與較大型塘壩分布相適應。在調查中發(fā)現(xiàn)，在研究區(qū)有少數幾處水田因為灌溉得不到保障，已經轉化為林地或旱地。（3）在研究區(qū)，谷地既適合開墾為水田，也適合修建塘壩，為了更充分地利用水資源，故大的塘壩一般均分布在地形上稍靠近上部的位置，以利于灌溉更多的水田。（4）耕地類型隨距離塘壩的遠近發(fā)生變化（見24 耕地類型與塘壩分布關系）。因此，耕地的分布總體上與塘壩分布具有密切的聯(lián)系。

1997年以來，安徽省在江淮丘陵地區(qū)實施了“江淮分水嶺易旱地區(qū)綜合治理工程”，并根據該區(qū)域自然條件和生產特征，開展了 “四把一促”（即把水留住、把樹種上、把路修通、把結構調優(yōu)，促進農民增收）工程[18]，通過生態(tài)環(huán)境治理工程的開展，對改善該區(qū)域生產生活條件、促進區(qū)域經濟發(fā)展起到了積極作用。在生態(tài)環(huán)境治理方面的主要內容是通過修建塘壩，增大水面率和塘壩容量；通過種樹造林，加大林地覆蓋率，改善生態(tài)、涵養(yǎng)水源；調整水稻種植比例，變水田為旱地、園林、林地，降低對水資源的依賴。

根據上述工程經驗，結合野外考察結果，本文認為水的問題是制約該區(qū)域土地利用的核心問題。從水的輸入、存儲、輸出角度考慮，本文認為塘壩與土地利用格局適應性測度可考慮三個主要參數，即區(qū)域的水面率（R[WTB1X]w[WTBX]，即水域面積與區(qū)域總面積之比，反映水的匯集與存儲）、耕地面積所占比例（Rc，反映對水的需求）、林地面積比例（Rf，反映水的輸入與涵養(yǎng)）。一定區(qū)域的水面率是區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境特征的一個重要表現(xiàn)，是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的結果，同時也是保障社會經濟可持續(xù)發(fā)展的一個重要參數[28]。水域面積與其他類型土地利用面積之間的比例關系表征著一個區(qū)域的土地利用結構特征。從塘壩系統(tǒng)的適應性維度看，該比例關系具有重要的意義。首先，水域面積與耕地之間的比例關系直接反映水資源的供需關系；其次，林地具有涵養(yǎng)水源的功能。在本研究區(qū)，林地基本都成為大大小小塘壩的集水區(qū)。因此林地的面積占比可以影響到塘壩對徑流的攔蓄能力及供水能力。

在上述參數分析的基礎上，構建了塘壩與土地利用適應性指數（P），計算公式如下：

P=R[WTB1X]w[WTBX]×W[WTB1X]w[WTBX]+Rc×Wc+Rf×Wf （3）

式中：P為塘壩與土地利用適應性指數；Rc、R[WTB1X]w[WTBX]、Rf分別為耕地面積比例、水面率、林地面積比例；W[WTB1X]w[WTBX]、Wc和Wf分別為三者的權重。Rc、R[WTB1X]w[WTBX]、Rf三個參數間如達到了合適的比例關系，即可認為該區(qū)域實現(xiàn)了水土資源的高效利用。

結合研究區(qū)域的實地調查，樣區(qū)1塘壩基本可以保障區(qū)域耕地對水資源的需求，而其林地比例達535%，因此將P中Wf權重確定為06，耕地比例和水面率視為同等重要，W[WTB1X]w[WTBX]和Wc分別給予02權重，這樣P的取值在02～06之間，取中值04視為適宜，與04相差越大，適宜性越差。計算結果見表5。

由表5可見，樣區(qū)1的塘壩與土地利用適應性指數P為0400 6，塘壩與林地和耕地適宜性較好，這也與樣區(qū)實際調查情況相吻合，塘壩基本可以保障耕地用水。而樣區(qū)2的P值只有0243 2，區(qū)域塘壩與土地利用類型適宜性較差。在實地調查中也發(fā)現(xiàn)，樣區(qū)2及周邊區(qū)域與樣區(qū)1非常明顯的差別就是林地比例很低，尤其是嶺脊線附近，林地甚至被大量旱地所取代，導致P值明顯偏低。

進一步參考左其亭[2425]人水和諧論和諧度方程，將P作為塘壩與耕地、水面和林地三要素的綜合和諧度，將其標準化至[0，1]范圍，得到塘壩與土地利用的和諧度HDL（見表5）。由表5可見，樣區(qū)1塘壩與土地利用的和諧度HDL為0998 5，樣區(qū)2為0608 0，與本文計算的適應性指數（P）結果基本一致。

2.5.3 水資源供需的適應性機制與測度

塘壩修建的基本目的是滿足農業(yè)生產的需要，因此塘壩的水資源供需適應性機制與測度是研究塘壩系統(tǒng)適應性的最重要方面。

從機制層面，供需的適應性涉及供給和需求兩個方面。水資源供給能力取決于塘壩的容量、降水的總量及時程分配（與農作物不同生長階段的水資源需求的匹配）。而水資源需求則取決于農作物的種類及耕作方式。由于本區(qū)域塘壩容量均較小，不具備人為調控的條件，因此塘壩修建后，其供水能力完全決定于塘壩自身的條件（容量、集水區(qū)域）以及降水特征（降水量及時程分配）。而需求方面，長期以來本地居民已形成了既定的生產方式，并形成了對水資源的穩(wěn)定需求。此外，本研究區(qū)地下水資源缺乏，農村居民的生活用水以及農業(yè)加工、養(yǎng)殖等產業(yè)也主要依賴于塘壩的供水。

從測度層面，本文認為研究區(qū)塘壩水資源供需適應性特征可由水資源供需比（R）來表征，即：R=Qs/Qd，式中，Qs、Qd為水資源供水量與需水量。從供水角度看，塘壩的供水能力不僅取決于其容量，還取決于其復蓄能力。而復蓄能力又取決于降水條件和集水區(qū)自然條件（蒸發(fā)、地下水補給）。綜合考慮現(xiàn)有的研究結果，金菊良等[23]認為，江淮丘陵區(qū)在頻率85%年降水量情景下，塘壩復蓄次數可按115計算。從需水角度看，需要考慮到農業(yè)生產、居民生活及加工、養(yǎng)殖等的綜合需水情況。在農業(yè)生產方面，可以根據水田、旱地作物的需水量計算得到農業(yè)綜合灌溉需水量[23]。而居民生活及加工、養(yǎng)殖等的需水則需要結合實際調查與經驗進行綜合統(tǒng)計分析。綜合考慮上述方面，可將水資源供需測度計算參數列成表6進行計算。

根據上述計算辦法，對本文研究樣區(qū)水資源供需比進行了計算。

兩個研究區(qū)樣區(qū)內無河流分布，地下水資源也缺乏，因此所需水資源均依賴于塘壩的供給。研究區(qū)塘壩主要滿足耕地的灌溉需求，因此下面僅對本區(qū)域的塘壩供水與耕地灌溉需求的關系進行計算分析。農業(yè)需水量的計算借鑒金菊良等[23]以水旱比和復種指數構建的塘壩灌區(qū)耕地綜合灌溉需水量計算公式：

M=A×M平均×f，其中M平均=[SX（]M水×α×M旱[]1+α[SX）] （4）

式中：M為耕地綜合灌溉需水量（m3）；A為塘壩灌溉耕地面積（hm2）；f為復種指數，取2；α為水旱比；M水和M旱分別為水田和旱地單季每公頃耕地灌溉需水量（m3），滁州地區(qū)保證率p=85%的取值為3 860 m3和1 148 m3。

結合實地測量，運用上述公式計算研究區(qū)水資源供需見表7。

可見，樣區(qū)1供需比為102，在p=85%年降水量情景下，基本滿足耕地的灌溉需求，與實地情況相吻合。而樣區(qū)2水資源供需比R僅為059，塘壩供水能力與實際耕地需求相差較大，這也印證了野外現(xiàn)場調查中當地人們反映的樣區(qū)2幾乎年年出現(xiàn)干旱的基本狀況。

參考左其亭[2425]人水和諧論和諧度方程，將塘壩與耕地水資源供需和諧度方程定義為

HDW=ai-bj （5）

式中：a為塘壩供水量/耕地需水量；b為供需差額/耕地需水量，滿足a+b=1，i和j均在[0，1]，HDW也在[0，1]。在保證率p=85%情景下，i和j取值均為085，計算得兩樣區(qū)結果見表7。

由表7可見，樣區(qū)1塘壩與耕地水資源供需和諧度為0880 7，樣區(qū)2為0144 8。和諧度計算結果與供需比在定性的結論上一致，但在具體的數量比較上存在差異，樣區(qū)1與樣區(qū)2的供需比R的比值（102/059，為173）大大小于和諧度比值（08807/01448，為608）。本文的供需比是根據水資源利用的實際過程參數計算得到的，因此其結果應該更符合實際。

3 討論

3.1 江淮丘陵區(qū)塘壩適應性機制綜合分析

綜合上述分析，可以發(fā)現(xiàn)，塘壩、耕地、地形三者之間形成了相互制約和適應的特征（圖5）。具體表現(xiàn)在如下方面。（1）區(qū)塘壩系統(tǒng)形成的基本動力在于耕地對灌溉的需求，耕地和塘壩間有著相互制約和適應的特征。由于研究區(qū)地形起伏不平，地形較平緩的區(qū)域既適合開墾為耕地，也適宜于修建塘壩，因此在空間上二者呈現(xiàn)此消彼長的關系。二者之間的比例關系取決于水資源的供需特征。（2）研究區(qū)塘壩系統(tǒng)形成的基本制約因素為地形因素。地形對塘壩的大小、空間分布都具有制約作用，同時也制著對耕地布局。在地形因素的制約下，塘壩和耕地都表現(xiàn)出對地形因素的適應性。（3）耕地的數量和結構、塘壩的數量特征以及二者比例關系受制于降水和地形條件，并與之形成了適應與耦合關系[19]。

從人水（地）和諧角度看，人的生產生活對[HJ2.15mm]水的需求是塘壩形成的動力因素，而區(qū)域的地形和降水條件是背景和制約因素。研究區(qū)塘壩系統(tǒng)的形成是人們因地制宜改造和利用自然的結果。

3.2 研究區(qū)塘壩適應性測度分析與討論

在考察研究區(qū)塘壩的適應性機制的基礎上，選擇了塘壩分布與地形的適應性測度（塘壩地形權重指數W）、土地利用與塘壩分布的適應性測度（土地利用適應性指數P）、水資源供需適應性測度（供需比R）三個指標對研究區(qū)塘壩適應性測度進行了定量分析。對比構建的測度指標與兩個研究樣區(qū)的實際以及利用和諧度方程計算結果[2425]，筆者認為塘壩分布與地形的適應性測度、土地利用與塘壩分布的適應性測度兩個指標具有物理機制上的合理性，同時也具有描述自然現(xiàn)象的適宜性，可以用于類似問題中難以量化分析的問題。但由于本文選擇的樣區(qū)較少，面積也較小，因此其合理性還有待進一步的深入檢驗。

構建的塘壩水資源供需的適應性測度，是基于前人的研究，對研究區(qū)進行深入調查基礎上而形成的，該指標對于小流域的治理具有較好的參考價值。未來將進一步結合不同區(qū)域，分析計算不同年降水量情景下，塘壩供水與耕地需水的平衡分析，以使其更有實際指導價值。

構建的反映塘壩適應性的三個測度指標是從三個不同角度考慮而形成的。理想狀況下，可以構建一個統(tǒng)一的指標來具體表征塘壩的適應性。但由于對研究區(qū)塘壩適應性機理理解還不夠，本文尚未能構建出這樣一個統(tǒng)一的指標。這也是下一步的努力方向。

4 結論

本文從人水和諧角度，在探討水適應性的內涵和研究意義的基礎上，以安徽省江淮丘陵兩個小流域為研究樣區(qū)，對該區(qū)域塘壩的分布特征及其與地形、土地利用、水資源供需關系的適應性機制進行了探討，提出了要素間適應性測度指標及計算方法，得到如下結論。

（1）兩個研究樣區(qū)內林草地為主要的土地利用類型，面積占比均超過50%，耕地約占35%，塘壩僅占約282%～58%，水面率偏小。

（2）研究區(qū)塘壩和耕地分布具有規(guī)律性。塘壩在不同海拔高度的分布差異明顯，在空間上呈現(xiàn)“串珠狀”展布，地形位置高的塘壩占有明顯的優(yōu)勢地位。耕地圍繞塘壩展布，并與溝谷延伸方向一致。耕地類型隨距離塘壩的遠近發(fā)生變化。塘壩、耕地、地形三者之間形成了相互制約和適應的特征。生產生活對水的需求是塘壩形成的源動力，而區(qū)域地形和降水條件則為背景和制約因素。研究區(qū)塘壩系統(tǒng)的形成是人們因地制宜改造和利用自然的結果。

（3）從塘壩形成的自然過程及水資源供需角度，本文構建了塘壩分布地形權重指數（W）、塘壩與土地利用適應性指數（P）、塘壩水資源供需適應性指數（R）等指數，以定量研究塘壩系統(tǒng)水適應性機制與測度。適應性指數P與R在研究區(qū)塘壩表現(xiàn)出較好的吻合性，可以反映塘壩系統(tǒng)水適應性的實際，但仍需進一步研究的檢驗。

參考文獻（References）：

[1] 方一平，秦大河，丁永建.氣候變化適應性研究綜述—現(xiàn)狀與趨向[J].干旱區(qū)研究，2009，26（3）：299305.（FANG YP，QIN D H，DING Y J DING Y J.A review about the research on adapt ability in climate changepresent situation and tendency[J].Journal of Arid Land，2009，26（3）：299305.（in Chinese）） DOI：10.13866/j.azr.2009.03.006.

[2] PAHLWOSTL C.Requirements for adaptive water management.in：PahlWostl C.，Kabat P.，Mltgen J.（eds） Adaptive and Integrated Water Management[M].Springer，Berlin，Heidelberg，2008.DOI：https：//doi.org/10.1007/9783540759416_1.

[3] PAHLWOSTL C.Transition towards adaptive management of water facing climate and global change[J].Water Resources Management，2007，21 （1）：4962.DOI：https：//doi.org/10.1007/9781402055911_4.

[4] 曹建廷.水資源適應性管理及其應用[J].中國水利，2015（17）：2831.（CAO J T.Adaptive management of water resources and its application[J].China Water Resources，2015（17）：2831.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.10001123.2015.17.011.

[5] 左其亭.水資源適應性利用理論及其在治水實踐中的應用前景[J].南水北調與水利科技，2017，15（1）：1824.（ZUO Q T.Theory of adaptive utilization of water resources and its application prospect in water management practices[J].SouthtoNorth Water Transfers and Water Science & Technology，2017，15（1）：1824.（in Chinese）） DOI：10.13476/j.cnki.nsbdqk.2017.01.004.

[6] GEORGAKAKOS A P，YAO H，KISTENMACHER M，et al.Value of adaptive water resources management in Northern California under climatic variability and change：reservoir management[J].Journal of Hydrology，2012，412：3446.DOI：https：//doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.04.038.

[7] 左其亭.水資源適應性利用理論的應用規(guī)則與關鍵問題.干旱區(qū)地理，2017，40（5）：925932.（ZUO Q T，Application rules and key issues in theory of adaptive utilization of water resources.Arid land geography，2017，40（5）：925932.（in Chinese）） DOI：10.13826/j.cnki.cn651103/x.2017.05.001.

[8] ENGLE N L，JOHNS O R，LEMOS M，et al.Integrated and adaptive management of water resources：tensions，legacies，and the next best thing[J].Ecology and Society，2011，16（1）：19.DOI：10.5751/es03934160119.

[9] FRITSCH O.Integrated and adaptive water resources management：exploring public participation in the UK.Regional Environmental Change，2017，17（7）：19331944.DOI：10.1007/s1011301609738.

[10] 俞孔堅，姜芊孜，王志芳，等.陂塘景觀研究進展與評述[J].地域研究與開發(fā)，2015，34（3）：130136.（YU K J，JIANG Q Z，WANG Z F，et al.The research progress and prospect of Bei Tang landscape[J].Areal Research and Development，2015，34（3）：130136.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.10032363.2015.03.023.

[11] 劉涓，張仕超，魏朝富.西南丘陵山區(qū)塘堰系統(tǒng)對農田水量平衡的局地調控作用[J].水資源與水工程學報，2010，21（3） ：4348.（ LIU J，ZHANG S C，WEI C F .Local regulative function of multipond system for the field water budget in hilly mountainous region of Southwestern China[J].Journal of Water Resources and Engineering，2010，21（3）：4348.（in Chinese））

[12] 蔡學良，崔遠來，董斌，等.基于GIS的南方水庫灌區(qū)塘堰蓄水能力研究[J].中國農村水利水電，2006（10）：14.（CAI X L，CUI Y L，DONG B，et al.Research on ponds water storage capacity of reservoirirrigated district in Southern China based on GIS[J].China Rural Water and Hydro power，2006（10）：14.（in Chinese））

[13] GAO J，WANG R，HUANG J.Ecological engineering for traditional Chinese agricultureing for Tradition Beitang[J].Ecological Engineering，2015，76（1）：713.DOI：10.1016/j.ecoleng.2014.06.035.

[14] MCDONALD C P，ROVER J A，STETS E G，et al.The regional abundance and size distribution of lakes and reservoirs in the United States and implications for estimates of global lake extent[J].Limnology and oceanography，2012，57：597606.DOI：10.4319/lo.2012.57.2.0597.

[15] 程文輝，王謹謹，曲強，等.我國塘壩窖池工程現(xiàn)狀分析[J].中國水利，2013（7）：1617.（CHENG W H，WANG J J，QU Q，et al.Analysis on the current situation of pond cellar in China[J].China Water Resources，2013（7）：1617.（in Chinese）） DOI：10.3969/j.issn.10001123.2013.07.009.

[16] 惠富平，黃富成.漢代江淮地區(qū)陂塘水利發(fā)展及其環(huán)境效益[J].中國農史，2007（2）：38.（HUI FP，HUANG FC.The Development of pond irrigation works and its environmental effects in Jianghuai region in the Han Dynasty[J].History of Agriculture in China，2007（2）：38.（in Chinese））

[17] 梁修存，楊祎，丁登山，魏守華.皖西江淮分水嶺易旱區(qū)旱災機制及對策研究[J].水土保持通報，2002，22（5）：6165.（LIANG X C，YANG Y，DING D S，et al.Analysis on Drought Mechanism and Countermeasures in Jianghuai Watershed of Western Anhui Province[J].Bulletin of Soil and Water Conservation，2002，22（5）：6165.（in Chinese）） DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2002.05.017.

[18] 樊明懷，周云峰，夏興萍，等.安徽省江淮分水嶺地區(qū)綜合治理的思路和對策[J].中國農業(yè)資源與區(qū)劃，2008，19（4）：2226.（FAN M H，ZHOU Y F，XIA X P，et al.Thoughts and counter measures about the comprehensive harnessing of the watershed region between the Yangtze River and Huahe River of Anhui province[J].Journal of China Agricultural Resources and Regional Planning，2008，19（4）：2226.（in Chinese））

[19] 俞孔堅，陳義勇.國外傳統(tǒng)農業(yè)水適應經驗及水適應景觀[J].中國水利，2014（3）：1316.（YU K J，CHEN Y Y.Research progress on traditional agricultural wateradaptive landscapes in abroad[J].China Water Resources，2014（3）：1316.（in Chinese））

[20] 毛戰(zhàn)坡，彭文啟，尹澄清，等.非點源污染物在多水塘系統(tǒng)中的流失特征研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2004，23（3）：530535.（MAO Z P，PENG C Q，YIN C Q，et al.Spatial variability of nonpoint source pollutants within a multipond system[J].Journal of AgroEnvironment Science，2004，23（3）：530535.（in Chinese）） DOI：10.3321/j.issn：16722043.2004.03.027

[21] 毛戰(zhàn)坡，尹澄清，單寶慶.水塘系統(tǒng)對農業(yè)流域水資源調控的定量化研究[J].水利學報，2003（12）：7683.（MAO Z P，YIN C Q，SHAN B Q.Regulation function of multipond system for water resources in a watershed[J].Journal of Hydraulic Engineering，2003 （12）：7683.（in Chinese）） DOI：10.3321/j.issn：05599350.2003.12.012.

[22] 王慶.江淮丘陵易旱地區(qū)塘壩系統(tǒng)可供水量的計算研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2012.（WANG Q.Research on the Calculation of Available Water Supply of The Pond System in Area of Jianghuai Rolling[D].Hefei：Hefei University of Technology，2012.（in Chinese））

[23] 金菊良，原晨陽，蔣尚明，等.基于水量供需平衡分析的江淮丘陵區(qū)塘壩灌區(qū)抗旱能力評價[J].水利學報，2013，44（05）：534541.（JIN J L，YUAN C Y，JIANG S M，et al.Assessment of drought resistance ability for pond and retaining dam irrigated area of Jianghuai hilly area based on water supply and demand balance analysis[J].Journal of Hydraulic Engineering，2013，44（05）：534541.（in Chinese）） DOI：10.13243/j.cnki.slxb.2013.05.014.

[24] 左其亭，毛翠翠.人水關系的和諧論研究.中國科學院院刊，2012，27 （4）：469477.（ZUO Q T，MAO C C.Research on the Harmony Theory Method of Humanwater Relationship.Bulletin of Chinese Academy of Sciences，2012，27（4）：469477.（in Chinese） ） DOI：10.3969/j.issn.10003045.2012.04.010.

[25] 左其亭.和諧度方程在水文水資源領域應用展望[J].水資源研究，2016，5（2）：101107.（ZUO Q T.Application prospect of harmony degree equation in the field of hydrology and water resources[J].Journal of Water Resources Research，2016，5（2）：101107.（in Chinese） ）

[26] 王友貞，葉乃杰.江淮丘陵易旱地區(qū)適宜水旱種植比的研究[J].水土保持研究，2003，10（4）：159161.（WANG Y Z，YE N J.Study on suitable proportion of the paddy field and dryfarming grow in the drought area of Jianghuai Rolling[J].Research of Soil and Water Conservation，2003，10（4）：159161.（in Chinese））

[27] 芮孝芳.水文學原理[M].北京：中國水利水電出版社，2004.（RUI X F.Principles of Hydrology[M].Beijing：Press of China Water Conservancy and Hydropower，2004.（in Chinese））

[28] 王淑英，高永勝，葉碎高，等.合理水面率的研究方法與框架初探[J].水利學報，2007（S1）：568572.（WANG S Y，GAO Y S，YE S G，et al.Approach research for ratio of reasonable water surface[J].Journal of Hydraulic Engineering，2007（S1）：568572.（in Chinese））

[29] 鄧偉，戴爾阜，賈仰文，等.山地水土要素時空耦合特征、效應及其調控[J].山地學報，2015，33（5）：513520.（DENG W，DAI E F，JIA Y W，et al.Spatiotemporal coupling characteristics，effects and their regulation of water and soil elements in mountainous Area[J].Journal of Mountain Sciences，2015，33（5）：513520.（in Chinese）） DOI：10.16089/j.cnki.10082786.000064.