南方地区土地开发整理的适宜水面率研究及其优化调控

This project will take filed investigations and experimental observations on water surface rate, types of cross sections, the lining of rate and indexes with regard to eco-environment in the areas of plain and hilly of Southern China. This study will look insight into the effect of water surface rate on the drought-proof, the usage of water resource, the agriculture production and eco-environment by typical district positioning system monitoring test and indoor ecological environmental indicators (pH, BOD, COD, total nitrogen, total phosphorus, etc.) combined the physical and chemical analysis methods with models together; then it reveals the interaction mechanism and the relationship between the southern land development and reclamation behavior and water rate; and finally it will develop the main control indicators for water surface rate of southern different areas, and make a revaluation indicators system for land comprehensive management plan. In order to make a optimal plan for southern land development and reclamation, the approach will first analyze the relationship between water surface rate and the function of waters, rainfall-runoff in sub basin, and second establish the (math or numerical) water surface rate model with consideration of water demand. Then, it will set up the evaluation model for land comprehensive control program by the method of projection pursuit and genetic algorithms. The results of this project are beneficial for land and water sustainable use in the area of land development and reclamation in Southern China.

本项目以南方不同类型（平原区和丘陵区）土地开发整理项目区为研究对象，全面开展水面率、沟渠断面形式、衬砌率以及生态环境指标等要素的野外调查和试验观测。采用典型区定位系统监测试验和室内生态环境指标（pH值、BOD、COD、总氮、总磷等）理化分析与模型相结合的方法，研究不同水面率对除涝、水资源利用、作物产量和生态环境的影响；明确不同下垫面条件下适宜水面率的影响因素；在此基础上揭示南方地区土地开发整理行为和水面率之间的互动机制及关系；提出南方不同类型区适宜水面率的主要控制指标和土地综合治理方案评价指标体系。. 通过对水面率与水域功能关系及分区产汇流的分析，结合需水容量，建立适宜水面率分析模型，运用投影寻踪和遗传算法构建土地综合治理方案评价模型，确定南方土地开发整理区最佳水、土综合治理方案。. 研究成果对促进南方土地开发整理区的水、土资源可持续利用有着重要意义。

土地利用和水域面积变化已成为国内外研究的热点问题之一。我国水土资源供需矛盾日益突出，尤其是经济发展水平相对较高的南方地区，建设用地不断挤占农用地和水域，人均耕地占有量逐年减少。针对上述科学问题及土地开发整理行为与水面率之间存在的互动关系，本研究在资料收集、实地调研、数据分析的基础上，开展为期3年的研究，总结和探讨了南方不同类型区（丘陵区和平原区）土地开发整理过程中水域面积的变化原因，研究了南方不同类型区土地整理适宜水面率，建立合理完善的指标体系，评价了南方不同类型区水土整治效果。结果表明，土地开发整理项目中，新增耕地来源中坑塘水面的填埋和渠道防渗沟道变窄增加的耕地比重较大。南方地区土地开发整理项目实施后水面率降幅较大（25%左右），人为因素和不合理的衬砌方式是造成水域功能退化的主要原因。丘陵区用抗旱天数、作物抗旱日需水量、项目区主要作物种植面积和灌溉水利用系数推求项目区坑塘正常库（塘）容；用流域特征、设计暴雨、损失和汇流等参数根据推理公式法推求设计洪峰流量，分析滞洪库容，进而求得丘陵区适宜水面率。平原区用水环境容量基本公式推求坑塘河沟蓄水量，根据坑塘河沟平均正常蓄水深度分析水环境容量水面率；用设计排涝模数反推除涝时的滞蓄水量，根据滞涝水深分析除涝水面率。实例分析表明，用开发的水面率分析软件求得丘陵区土地整理项目适宜水面率范围约为4.5%-7%；平原区土地整理项目适宜水面率范围约为7%-10%。提出了水、土综合治理评价指标体系，包括目标层、准则层和指标层，共27项单项指标，明确了渠道衬砌率、灌溉水质达标率等指标的内涵，采用ANP-FCE方法构建了南方土地开发整理区水、土综合治理评价模型。在充分考虑适宜水面率的前提下，以田-沟-塘协同调控为目的，确定了包含土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程等水、土综合治理的田间工程建设标准。