考慮土壤水平衡的灌區(qū)水資源優(yōu)化配置研究

趙 敏 郭 萍 張 妍

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083)

河套灌區(qū)是我國3 個特大型灌區(qū)之一，平坦的地勢以及便利的引黃灌溉條件使其成為重要的商品糧基地和產(chǎn)油基地。解放閘灌域(106°43′～107°27′E,40°34′～41°14′N)是河套灌區(qū)第二大灌域，引黃灌區(qū)面積占總種植面積的95%，農(nóng)業(yè)用水幾乎全部依賴于引黃灌溉，是典型的無灌溉則無農(nóng)業(yè)的地區(qū)[1]。但長年的引黃漫灌不僅導(dǎo)致灌溉效率低下，而且引發(fā)地下水礦化度高、土壤鹽漬化等問題。這些因素嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物正常生長，制約了農(nóng)作物產(chǎn)量提高[2]。近年來黃河受到氣候變化與人類活動影響，徑流量逐年減少，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，建設(shè)用水量大幅度增加，農(nóng)業(yè)灌溉用水供需矛盾不斷加劇[3]。因此，迫切需要借助灌區(qū)水資源優(yōu)化配置技術(shù)對有限農(nóng)業(yè)水資源進行優(yōu)化分配，提高水資源利用效率。

灌區(qū)水資源優(yōu)化配置被證明是實現(xiàn)灌區(qū)高效用水的有效方法,即：在整個灌溉季節(jié)，將灌區(qū)可利用的、有限的水資源在時、空上進行合理的分配，獲得全灌區(qū)最高的產(chǎn)量或收益[4]。該技術(shù)在我國黑河、石羊河流域及東北地區(qū)已得到較好應(yīng)用，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)水資源配置規(guī)劃提供了決策參考。早期優(yōu)化配水模型一般基于相對簡單的線性規(guī)劃模型結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建，以達到整個灌區(qū)凈經(jīng)濟效益最大的優(yōu)化目標(biāo)[5]。隨著Jensen模型的引入，水資源優(yōu)化配置模型在農(nóng)業(yè)水資源管理應(yīng)用方面進一步發(fā)展，可以通過優(yōu)化方法得到不同作物的灌溉制度[6]。已有研究在進行水資源優(yōu)化配置研究時，越來越注重如多目標(biāo)、區(qū)間、模糊等優(yōu)化方法的拓展與選擇，卻一定程度上忽略了優(yōu)化模型對于具體問題中一些特殊環(huán)境的適用性。對于河套灌區(qū)地下水埋深較淺，土壤水與地下水交換頻繁的特殊水文環(huán)境，相關(guān)優(yōu)化模型適用性還有待提高[7]。已有研究也會忽略作物對不同時期土壤水分和農(nóng)業(yè)水循環(huán)的響應(yīng)以及灌溉系統(tǒng)的水文循環(huán)過程，不考慮地下水潛水蒸發(fā)對土壤含水量帶來的影響[8-9]。而將水資源優(yōu)化配置模型與土壤水平衡模型相結(jié)合是解決以上問題行之有效的改進方法[10]。2017年，Li等[10]綜合考慮到內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地下水埋深較淺的情況，以玉米這種植面積大的高耗水作物作為典型作物，將作物水模型和水循環(huán)模型與不確定性優(yōu)化模型相結(jié)合進行優(yōu)化配水，在實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益基礎(chǔ)上獲得了玉米的灌溉制度。但是，上述研究尺度為田間尺度，而在實際灌溉水資源管理中對于水資源的調(diào)配是在整個灌區(qū)或區(qū)域進行的；相關(guān)試驗研究表明，初始地下水埋深及土壤含水量對土壤水與地下水轉(zhuǎn)化有較明顯的影響，間接影響了灌溉水量的配置[11]。因此，在考慮初始地下水埋深及土壤含水量條件下，從灌域尺度來研究解放閘灌域玉米灌溉制度優(yōu)化方案對于實際水資源策略制定有一定指導(dǎo)意義。本研究為優(yōu)化分配有限引黃灌溉水量以實現(xiàn)灌區(qū)最大的凈經(jīng)濟效益，擬采用將水分生產(chǎn)函數(shù)模型、土壤水平衡模型與水資源優(yōu)化配置模型相結(jié)合的研究方法，在灌域尺度上構(gòu)建考慮土壤水平衡的水資源優(yōu)化配置模型，對河套灌區(qū)解放閘灌域玉米灌溉水資源優(yōu)化配置問題進行研究，以期為灌區(qū)管理者提供多情景下合理的優(yōu)化配水方案，助力灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 模型建立

1.1.1模型基本框架

針對解放閘灌域農(nóng)業(yè)用水供需失衡、地下水埋深淺等問題，本研究構(gòu)建了基于土壤水平衡的水資源優(yōu)化配置模型來分配引黃灌溉水量，模型基本框架圖如圖1所示。模型通過實際蒸散量這一參數(shù)建立Jensen水分生產(chǎn)函數(shù)模型，土壤水平衡模型及優(yōu)化配水模型三者之間的相關(guān)關(guān)系。模型以天為基本時間步長，以月作為配水時間尺度，灌水量作為優(yōu)化模型決策變量，作物產(chǎn)量作為輸出變量，通過優(yōu)化模型最大化經(jīng)濟效益，確定多情景下的優(yōu)化配水方案。

1.1.2Jensen模型

非充分灌溉條件下，作物灌溉配水研究通常需要借助水分生產(chǎn)函數(shù)來反映作物各生育階段水分虧缺對作物產(chǎn)量影響。本研究選用的是Jensen連乘動態(tài)模型[12]，其表達式為：

(1)

式中：i為作物生育階段編號；n為作物生育階段數(shù)；ETai為第i個生育階段作物實際蒸騰量，mm；ETmi為第i個生育階段作物最大蒸騰量，mm；Ya為作物在實際蒸騰量下對應(yīng)的實際產(chǎn)量，kg/hm2；Ym為作物在最大蒸騰量下對應(yīng)的最高產(chǎn)量，kg/hm2；λi為第i個生育階段作物水分敏感指數(shù)。

圖1 模型研究框架圖Fig.1 The study framework of the model

采用Jensen模型是利用生育期ET計算作物產(chǎn)量，一般通過田間試驗得到不同生育期的水分敏感指數(shù)。在本研究中，采用1 個月作為模型的階段。因此，生長階段的水分敏感指數(shù)需要進行回歸轉(zhuǎn)化[14]：

(2)

式中：t為播種后的天數(shù)，通過累積函數(shù)Z(t)，從ti-1到ti時刻，水的敏感性指數(shù)可以用以下公式計算：

λi=Z(ti)-Z(ti-1)

(3)

Wang等[15]用logistic曲線描述了水分敏感指數(shù)隨時間累積值的變化如下：

(4)

式中：K、b、m為經(jīng)驗系數(shù)。

1.1.3土壤水平衡模型

由于解放閘灌域的地下水埋深淺，作物對不同時期土壤水分和農(nóng)業(yè)水循環(huán)的響應(yīng)不可忽略。通過查閱相關(guān)論文及數(shù)據(jù)資料，解放閘灌域主要土壤類型為砂壤土，土壤種類變化不大，因而本研究假設(shè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的下墊面是均質(zhì)土壤并且土壤含水量一致。作物實際蒸散發(fā)(ETai)處于不斷變化之中，可通過土壤水平衡公式進行估算。土壤水分平衡考慮主要成分包括灌溉(IW)，降水(P)，地下水蒸發(fā)(ETg)，實際蒸散發(fā)(ET)。如果研究區(qū)域降雨少，地形相對平坦，地表徑流徑流量小，地表徑流常被忽略不計[10]。土壤水平衡的時間步長為1 d，作物土壤水分平衡方程可表示為：

ΔWi=n×(θi+1-θi)

(5)

ΔWi=IWi+Pi+ETgi-ETai

(6)

(7)

式中：ΔWi為第i天土壤含水量變化值，mm；n表示地下水埋深，1 m；θi，θi+1分別表示第i天和第i+1天土壤含水量，本研究中的土壤水含量為0.08～0.20[10]；IWi表示第i天灌水量，mm；Pi表示第i天的有效降雨量，mm；ETgi為潛水蒸發(fā)量，mm；ETai為第i天實際蒸散發(fā)量，mm；Qt為第t月的灌水量，m3；η為灌溉水利用系數(shù)；A表示研究區(qū)域灌溉面積，hm2。

地下水蒸發(fā)是將淺層地下水轉(zhuǎn)化為土壤水和大氣水的重要途徑，也是地下水的主要消耗。本研究用Hu等[16]提出的計算地下水蒸發(fā)的經(jīng)驗公式，該模型在新疆得到了高精度模擬結(jié)果。

ETgi=2.954 7×(hi)-1.762 9×
(1-e-(0.087 7×hi-0.011 2)×Ei)

(8)

式中：Ei為蒸發(fā)皿蒸發(fā)量，mm；h為地下水埋深，m。

作物生長過程中的潛水深度由每天的地下水平衡方程(9)計算。對于淺層地下水，地下水與土壤水的交換十分頻繁。地下水消耗主要包括農(nóng)田潛水蒸發(fā)和側(cè)向排泄，本研究中忽略側(cè)向排泄，在水量平衡的基礎(chǔ)上，研究地下水動態(tài)變化關(guān)系。

1 000μ(hi-hi+1)=-ETgi

(9)

式中：hi，hi+1分別表示第i天和第i+1天地下水埋深，m，解放閘灌域的地下水埋深約為1.0～3.8 m[10]；ETgi為第i天的潛水蒸發(fā)量，mm；μ為特定的飽和土壤含水量，70 mm/m[10]。

1.2 案例研究

1.2.1水資源優(yōu)化配置模型構(gòu)建

本模型以凈經(jīng)濟效益最大為目標(biāo)，以月灌溉水量為決策變量，并在實際蒸散發(fā)和黃河可供水量的約束下，結(jié)合Jensen模型和土壤水平衡模型建立優(yōu)化配水模型，利用Lingo軟件進行求解，輸出各生育期灌水量、日實際蒸散發(fā)量、潛水蒸發(fā)量、土壤含水量、地下水埋深、系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益等值。

(10)

優(yōu)化配水模型應(yīng)設(shè)置約束條件：

1)實際作物蒸散發(fā)約束：

ETt≤ETmaxt

(11)

(12)

(13)

2)土壤水平衡約束：

θi+1=θi+IWi+Pi+ETgi-ETi

(14)

3)黃河可供水量約束：

黃河在作物生長期內(nèi)的供水量作為一個剛性水量指標(biāo)可以用于灌溉，但不能超過最大供水量Qγ。研究區(qū)域以黃河為水源，在作物生長階段，每年約3.85×108m3。

(15)

4)非負(fù)約束：

Qt≥0,?t

(16)

式中：F為種植凈效益，元；i為不同天數(shù)；t為不同月份；B為玉米單價，元/kg；灌溉面積，hm2；TC為種植成本，元/hm2；S為用水成本，元；A為灌溉面積，hm2；Qt為不同時段供水量，m3；Ymax作物最大產(chǎn)量，kg/hm2；ETt為第t月作物的實際蒸散發(fā)量，mm；ETmaxt為第t月最大蒸散發(fā)量，mm；ETai為第i天實際蒸散發(fā)量， mm；ETmi為第i天最大蒸散發(fā)量，mm；θi+1為第i+1 天土壤含水量；θi為第i天土壤含水量；IWi為第i天灌水量，mm；Pi為第i天有效降雨量，mm；ETgi為第i天潛水蒸發(fā)量，mm。

1.2.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

解放閘灌域?qū)儆陲@著的大陸性氣候，降雨量小而蒸發(fā)量大，年平均降水量為140 mm，蒸發(fā)量約為2 000 mm。據(jù)歷年《引黃灌區(qū)成果報告》顯示，該灌域總灌溉面積為14.209萬hm2，其中引黃面積約占總灌溉面積90%以上，本研究采用平水年的年均引黃水量，約12億m3。灌溉水的成本一般與種植時間有關(guān)，4—9月水價為0.083元/m3[10]。灌溉作物包括主要作物(玉米、小麥、向日葵)和蔬菜、甜瓜等，本研究選擇種植面積最大的玉米(約占總種植面積的35%)作為典型作物，種植面積約32 047 hm2，每年玉米灌溉用水量約3.85×108m3。根據(jù)《巴彥淖爾市統(tǒng)計年鑒2017》[13]，玉米價格為2.4 元/kg，用于作物種植花費的成本為每公頃10 500元。參考Li等[10]計算結(jié)果以及氣象站獲得的臨河氣象資料得出玉米不同月份ETmi和λi如表1所示，且玉米最高產(chǎn)量為12 850 kg/hm2。

本研究的作物需水量采用作物系數(shù)法確定，其中參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0采用Penman-Monteith公式計算[18]，解放閘灌域生育期內(nèi)各月份ET0值如表2所示。本研究選用Chen等[19]確定的蒸發(fā)皿系數(shù)0.53，作物蒸發(fā)蒸騰量及蒸發(fā)皿蒸散發(fā)量計算如下：

ETc=KcET0

(17)

E=ET0/0.53

(18)

式中：ETc為作物蒸發(fā)蒸騰量估計值, mm；Kc為作物系數(shù)；ET0為參考作物蒸發(fā)蒸騰量, mm；E為蒸發(fā)皿蒸發(fā)量, mm。

3 結(jié)果與分析

利用Lingo軟件對上述綜合優(yōu)化模型進行求解，并將日最大蒸散發(fā)量、日有效降雨量、可供水量及社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)輸入基于土壤水平衡的水資源優(yōu)化配置模型中，輸出決策變量(實際蒸散發(fā)量ETa、灌水量IW)以及通過模型公式計算得出的潛水蒸發(fā)量ETgi、地下水埋深Hi和土壤含水量θi等參數(shù)，觀察其每日變化情況。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域地下水埋深較淺，潛水蒸發(fā)量較大，地下水埋深(為1～4 m)和土壤含水量(為0.08～0.20)對灌水量和模型結(jié)果有較大的影響，并且有關(guān)研究表明，研究區(qū)域地下水埋深及土壤含水量存在時空變化特征[21]。因此，本研究將先以初始土壤水含量為固定值，劃分7 種不同的地下水埋深情景，并綜合考慮灌區(qū)實際情況，選定其中一種初始地下水埋深情況，進一步進行 7種不同初始土壤含水量情景劃分。

表1 解放閘灌域玉米各月份相關(guān)參數(shù)Table 1 Related parameters of maize in Jiefangzha irrigation area

表2 解放閘灌域各月份參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0值Table 2 Monthly refercence crop evapotranspiration ET0 Jiefangzha irrigation area mm

3.1 不同初始地下水埋深對優(yōu)化結(jié)果的影響

解放閘灌域地下水埋深處于1～4 m，因而將初始地下水埋深劃分為7 種不同情景(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 m)，探究不同生育期的潛水蒸發(fā)量、不同生育期總灌水量、系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益及地下水埋深變化值隨初始地下水埋深變化情況。

圖2為潛水蒸發(fā)量與地下水埋深變化量隨初始地下水埋深變化規(guī)律。由圖2可以看出，隨著初始地下水埋深的增大，潛水蒸發(fā)量逐漸減少，在地下水埋深為1 m時潛水蒸發(fā)量甚至達到了地下水埋深為4 m時3倍之多，可見初始地下水埋深對灌溉過程中的潛水蒸發(fā)具有顯著影響。此外，隨著初始地下水埋深增大，地下水埋深變化量也逐漸減小。當(dāng)初始地下水埋深為2.5 m時，地下水埋深變化量曲線出現(xiàn)了拐點；當(dāng)初始地下水埋深小于2.5 m時，地下水埋深變化量較大且斜率較大；地下水埋深大于2.5 m時地下水埋深變化量小且斜率降低。

為探究初始地下水埋深對灌溉水量的影響，對不同情景下春玉米各個生育階段灌溉水量分別求解，其優(yōu)化結(jié)果見圖3。結(jié)果表明灌溉總水量均小于作物需水量。灌水量主要集中在6、7、8月份，并且除了地下水埋深為4 m時的情況，灌水量最大值均出現(xiàn)在7月份，最小值出現(xiàn)在9月份。灌水量最小時引黃水量為0 m3，作物生長所需水量全都由降雨提供。該優(yōu)化結(jié)果與作物耗水量分布一致，符合實際情況。

當(dāng)初始地下水埋深淺時，灌水量都小于需水量；而當(dāng)初始地下水埋深大于2.5 m時，出現(xiàn)部分灌溉水大于需水量的情況。這是因為初始地下水埋深淺，部分地下水可通過潛水蒸發(fā)補給土壤水用于作物生長；而當(dāng)初始地下水埋深大時，潛水蒸發(fā)量小，部分引黃水量下滲補給地下水。

作物全生育期灌水量隨地下水埋深變化的關(guān)系如圖4 所示。研究發(fā)現(xiàn)初始地下水埋深對作物灌水量大小及各生育期分布均有一定影響，隨著初始地下水埋深的增大，引黃灌溉水量也不斷增大。與此同時，根據(jù)凈經(jīng)濟效益可知，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益隨地下水埋深增大不斷降低：當(dāng)初始地下水埋深為4 m時，系統(tǒng)產(chǎn)生的凈經(jīng)濟效益為5.49×108元；當(dāng)初始地下水埋深為1 m時，系統(tǒng)產(chǎn)生的凈經(jīng)濟效益為5.67×108元。不同情境系統(tǒng)產(chǎn)生的凈經(jīng)濟效益在5.49×108～5.67×108元。將優(yōu)化結(jié)果與作物需水量結(jié)果進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)叵滤裆顬?.5 m時，當(dāng)?shù)乜晒?jié)約引黃水量約5.34×107m3，凈經(jīng)濟效益達到5.55×108元。

3.2 不同初始土壤水含量對優(yōu)化結(jié)果的影響

綜合上述結(jié)果及實際情況，本研究選取地下水埋深為2.5 m的情景，進行不同初始土壤水含量情景劃分。初始土壤含水量情景劃分為0.080、0.100、0.120、0.140、0.160、0.180、0.193這7種，并探究其對凈經(jīng)濟效益、灌水量、潛水蒸發(fā)量、實際蒸散發(fā)量，地下水埋深變化值等要素的影響。

在不同初始土壤含水量情景下(圖5)，分析灌水量在各生育期分配情況。優(yōu)化結(jié)果表明土壤含水量不斷變化時，各生育期灌水量也在不斷變化之中。當(dāng)土壤含水量較低時，應(yīng)當(dāng)在4、5月份灌溉一定水量以滿足作物對土壤水分的需求；而隨著土壤含水量的增加，灌水量不斷向7、8月份集中，在這兩個生育階段作物生長所消耗的水分較大。輸出結(jié)果與實際情況相對應(yīng)。

圖3 不同地下水埋深情景下灌水量在各生育階段分配情況Fig.3 Irrigation water distribution of different growth stages under different groundwater depth scenarios

圖4 系統(tǒng)凈效益及全生育期灌水量隨不同初始地下水埋深的變化情況Fig.4 The net economic benefit and total irrigation water amount with different initial groundwater depth

為了進一步了解作物全生育期灌水量及系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益受初始土壤含水量影響，建立作物全生育期灌水量及系統(tǒng)凈效益與初始土壤含水量變化的關(guān)系(圖6)。土壤含水量對作物灌水量大小及各生育期的分布均有一定的影響。隨著初始土壤含水量增大，引黃灌溉水量也不斷減小。此外，隨著初始地下水埋深增大，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)初始土壤含水量為0.080時，系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益為5.41×108元，當(dāng)初始土壤含水量為0.193時，系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益為5.67×108元。多種情境下系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益約為[5.41,5.67]×108元。研究結(jié)果表明，當(dāng)土壤含水量控制在0.12～0.16時，運用該配水方案可以提高水資源利用效率。

綜合上述分析結(jié)果可知，初始地下水埋深及初始土壤含水量對引黃灌溉水量及系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益有較大的影響。研究表明[22]地下水埋深2.5 m可作為土壤輕度鹽漬化的一個臨界值，即當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮?.5 m時，產(chǎn)生土壤鹽漬化問題。地下水埋深變化量過大或者過小都不好，地下水埋深變化在一定范圍內(nèi)就可以保證作物正常生長并避免土壤鹽漬化。張義強等[23]、楊會峰等[24]通過在解放閘灌域進行實驗研究發(fā)現(xiàn)，在大部分地區(qū)，地下水埋深2.5 m是輕度鹽漬化的臨界點，當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮?.5 m時，出現(xiàn)輕度鹽漬化現(xiàn)象。而地下水埋深控制在2.0～2.8 m較合適，可保證作物的正常生長并緩解土壤鹽漬化的問題。本研究結(jié)果與上述研究一致，表明模型在當(dāng)?shù)鼐哂幸欢ǖ倪m用性。

4 討 論

針對河套地區(qū)地下水埋深淺、土壤鹽堿化的問題，已有相關(guān)研究[25]考慮了地下水位、土壤含水量，進而獲得灌溉水量配置。本研究是對Li等[10]所發(fā)展方法的改進，本研究選取初始地下水埋深為2.5 m，初始土壤含水量為0.14情景下的作物需水量、引黃水量、凈經(jīng)濟效益值與Li等[10]的水量分配研究結(jié)果進行對比。2 種方法所獲得各月份作物需水量與引黃灌溉水量對比情況如表3所示。本研究得到的各月份作物需水量值和引黃灌溉水量均相對偏少，但是相差不大，表明將模型從田間尺度運用到灌區(qū)尺度有一定的可行性。有研究表明當(dāng)灌水量超過作物需水量時，作物的產(chǎn)量不會增加反而降低。在Li等[10]的研究中，5月份的灌水量值超過了作物需水量，造成了水資源的浪費，而本研究的所有情景都滿足灌水量小于作物需水量這一條件的(表3)，其優(yōu)化后的配水結(jié)果約為4 526 m3/hm2，并產(chǎn)生1.53×104元/hm2的經(jīng)濟效益；本研究優(yōu)化后引黃水量約為4 145 m3/hm2，產(chǎn)生1.64×104元/hm2的凈經(jīng)濟效益。即在初始地下水埋深及土壤含水量較合適的情景下，每hm2可節(jié)約灌溉用水381 m3，并增加1 100元經(jīng)濟效益。因此，通過本研究的方法所獲得得到的優(yōu)化結(jié)果有更高的單方水效益，用水效率更高。

圖5 不同土壤水含量情景下灌水量在各生育階段的分配Fig.5 Irrigation water distribution of different growth stages under different soil water content scenarios

圖6 全生育期引黃水量及系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益隨不同初始土壤含水量的變化Fig.6 The net economic benefit and total water diverting quantity with different initial soil water content

表3 解放閘灌域玉米各月份作物需水量與灌溉水量對比值Table 3 The comparison value of crop water demand and irrigation waterdemand in each month in the irrigation area of Jiefangzha area

灌區(qū)內(nèi)的灌溉水資源配置通常需要同時考慮多種作物，但由于資料所限，本研究只針對解放閘灌域的玉米進行研究，今后將嘗試收集更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以本研究所構(gòu)建模型為框架，同時對更多作物進行優(yōu)化配水研究。此外，本研究對于不確定性信息的考慮較少，未來研究中將嘗試對配置系統(tǒng)中的不確定性信息進行描述與表征，并引入不確定性方法進一步豐富模型，使研究結(jié)果更具實際意義。

5 結(jié) 論

本研究構(gòu)建了基于土壤水平衡的水資源優(yōu)化配置模型并將其應(yīng)用于河套灌區(qū)解放閘灌域，得到了14 種情景下的優(yōu)化配水方案。結(jié)果表明，初始地下水埋深越淺，所需引黃灌溉水量越少，系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益越大；初始土壤含水量越小，引黃灌溉水量越大，得到的系統(tǒng)凈經(jīng)濟效益越小。此外，當(dāng)?shù)叵滤裆顬?.0～2.5 m，土壤含水量為0.12～0.16時得到的配水方案較優(yōu), 達到[5.50, 5.59]×108元凈經(jīng)濟效益基礎(chǔ)，節(jié)約引黃水量約5.34×107m3。本研究驗證了模型在灌區(qū)尺度進行單一糧食作物水資源優(yōu)化配置的可行性，將為類似地區(qū)解決有限水資源配置問題提供配置思路與模型基礎(chǔ)。在實際的區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置中往往有多種作物，因此在未來的研究中將考慮基于本研究模型框架建立多作物優(yōu)化配水模型來指導(dǎo)實際水資源配置。