第1章　緒論

1.1　研究背景與意義

人類生存和發(fā)展依賴于水資源和土地資源，兩者作為自然地理系統(tǒng)的重要組成因子，共同構(gòu)成了自然界生物、能量系統(tǒng)循環(huán)交換的基礎(chǔ)，水土資源的合理開發(fā)利用不僅能帶來可觀的社會經(jīng)濟效益，也能保證生態(tài)環(huán)境的平衡和資源的可持續(xù)利用。在經(jīng)濟社會快速發(fā)展的大環(huán)境下，水資源日趨緊張，土地承載量不斷加大，水土資源短缺、水旱災(zāi)害、水土資源過度開發(fā)、生態(tài)環(huán)境污染等水土資源問題逐漸涌現(xiàn)，人水、人地矛盾突出，水土資源數(shù)量的有限性與水土資源社會需求的增長性之間的矛盾，已成為區(qū)域水土資源利用的核心問題。水土資源能否實現(xiàn)高效、合理的配置，已成為人類社會可持續(xù)健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境有效保護的重要決定因素。合理有效地配置、利用水土資源，完善區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，是水土資源利用領(lǐng)域不斷追求的目標之一。

我國土地面積960萬km2，多年平均降水量約為628mm，淡水資源總量約為2.8萬億m3，占全球水資源的6%，土地面積和水資源量均名列世界第四位，水土資源總量較為豐富。但我國人口眾多，水土資源人均占有量少，人均土地面積為10.5畝，人均土地面積占有量不足世界平均水平的1/3，人均耕地面積僅1.43畝，全國2000多個縣（市、區(qū)）有600多個人均耕地面積在國際公認的0.8畝警戒線以下；人均水資源量為2200m3，僅為世界平均水平的1/4，是全球13個人均水資源量最貧乏的國家之一。根據(jù)預(yù)測分析，到2030年，我國人口將增長至16億人，人均水資源量將降至1760m3，逼近國際公認的1700m3的缺水警戒線。近年來，經(jīng)濟社會發(fā)展迅速，我國對水土資源的需求不斷增加，各用水部門之間爭水、爭地問題突出。為實現(xiàn)國家水土資源的可持續(xù)利用，黨的十六屆三中全會提出了實行最嚴格的耕地保護制度的方針，切實保障國家糧食安全；2011年，中央一號文件從保護水資源的角度明確提出實行最嚴格的水資源管理制度，建立用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”制度。水土資源合理配置與保護已受到國家政府的充分重視。

目前，土地資源配置是指為了達到一定的生態(tài)經(jīng)濟最優(yōu)目標，依據(jù)土地特性和土地系統(tǒng)原理，依靠一定的技術(shù)和管理手段，對區(qū)域有限的土地資源的利用結(jié)構(gòu)、方向，在時空尺度上，分層次進行安排、設(shè)計、組合和布局，以提高土地利用效率和效益，維持土地生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用[1]。水資源合理配置是在一個特定流域或區(qū)域內(nèi)，以有效、公平、可持續(xù)利用為原則，遵循自然和經(jīng)濟規(guī)律，通過工程和非工程措施，干預(yù)不同形式水資源的天然時空分配，統(tǒng)一調(diào)配地表水、地下水、廢污水、外流域調(diào)水、微咸水和海水等水資源，以合理的費用保質(zhì)保量的適時滿足不同用水戶用水需求，充分發(fā)揮水資源的效用，促進流域或區(qū)域社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的健康運行[2-6]。相比較而言，土地資源配置研究較早，研究成果也較為豐富，水資源配置隨著近代水資源供需矛盾的凸顯才逐漸引起人們的重視，研究起步較晚。

水資源和土地資源關(guān)系密切，水資源的滿足程度直接關(guān)系到土地的產(chǎn)出量和生產(chǎn)效率，土地資源的結(jié)構(gòu)布局也直接影響到水資源的分配，水資源和土地資源是不可分割的整體，彼此之間相互聯(lián)系、相互制約、相互影響。在傳統(tǒng)研究中僅對水資源或土地資源單獨進行研究是不全面的，有必要將水資源和土地資源結(jié)合起來，在水土資源系統(tǒng)中進行綜合研究探討。人們已經(jīng)在水土資源調(diào)查、規(guī)劃、評價等方面開展了大量研究工作，并將水土資源與區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展相結(jié)合，但總體而言，將水資源和土地資源相結(jié)合的研究還較少，現(xiàn)有研究多將重點放在水資源配置上，未能實現(xiàn)與土地資源的協(xié)同有效配置，水土資源綜合配置仍是研究的熱點和難點。

傳統(tǒng)的水土資源配置研究是以基礎(chǔ)系統(tǒng)科學和運籌學（多目標分析方法）為手段，以水土資源量和經(jīng)濟效益最大化為目標，構(gòu)建數(shù)學模型進行優(yōu)化求解，研究重點多放在水資源優(yōu)化配置的系統(tǒng)建模上，將水土資源系統(tǒng)作為簡單線性系統(tǒng)來處理。而事實上，水土資源系統(tǒng)影響因素眾多，各因素之間往往呈現(xiàn)非線性關(guān)系，傳統(tǒng)的建模方法很難全面地描述系統(tǒng)中的諸多要素，不能很好地解決水土資源系統(tǒng)的層次性結(jié)構(gòu)問題，對水土資源系統(tǒng)中普遍存在的信息不完備與不確定性也不能給予系統(tǒng)的解釋，從而降低了理論對現(xiàn)實的解釋與預(yù)測能力。隨著水土資源配置相關(guān)理論的發(fā)展，水土資源配置研究在系統(tǒng)工程理論的基礎(chǔ)上，針對配置的復(fù)雜性和不確定性進行了探討，研究成果以水土資源可持續(xù)利用為目的，遵循自然規(guī)律與經(jīng)濟規(guī)律，在水土資源配置中除經(jīng)濟效益外，還注重社會和生態(tài)環(huán)境效益，水土資源系統(tǒng)被認為是社會經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)和自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的綜合體。

復(fù)雜系統(tǒng)理論在水土資源領(lǐng)域研究的興起，改變了人們對于水土資源系統(tǒng)的認識。簡單系統(tǒng)多將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)分別處理，未考慮各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系；復(fù)雜系統(tǒng)理論要求從全局角度看待系統(tǒng)行為，研究系統(tǒng)中主體行為模式與系統(tǒng)演化的關(guān)系，研究體系更加科學合理，對于合理調(diào)整供水結(jié)構(gòu)、土地利用方式，解決水土資源利用中的矛盾，規(guī)劃和管理區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展模式和方向都具有重要的指導(dǎo)意義。因此，研究基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的區(qū)域水土資源合理開發(fā)與優(yōu)化配置技術(shù)，通過水土資源復(fù)雜系統(tǒng)中水資源、土地資源、經(jīng)濟、社會、生態(tài)等因素的相互作用和協(xié)調(diào)，科學合理地調(diào)整水資源在各分區(qū)和用水部門的分配，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)水土資源的高效合理配置，對于區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護具有重要的現(xiàn)實意義。