干旱区水资源供给格局与粮食生产流通格局间的相互适应机制研究

干旱区水资源问题和粮食问题密不可分，粮食种植规模结构与水资源供需状况紧密联系，互相影响。并且由于地区间的经济联系，任意一个地区的水资源和粮食供需变化，其影响都会超出本地区，通过粮食市场和水资源上下游联系传播到其他地区。因此，需从整体上考虑解决干旱区水资源和粮食问题，既保证粮食供给，也保证水资源使用效率，同时保证管理措施具有环境和经济上的可持续性。本项目利用水文学和经济学方法，将行政区划或典型农业生产类型区视为节点，建立干旱区水资源供给网络和粮食流通网络。通过建立节点粮食生产对水资源供需和粮食市场变化的反应模式，以及节点间联系方式，研究各网络的运行机制和网络间的耦合作用规律。在宏观和微观层次上评估水资源供给和粮食生产流通格局这一整体的可持续性。在此基础上，提出两类格局间的相互适应方法，研究干旱区区域协作，以及水资源和粮食市场管理措施的综合运用。

本项目目标是以甘肃省为研究区域，揭示干旱区水资源供给和生产粮食流通之间的相互制约和作用关系，建立关于水资源和粮食生产流通这一整体的可持续性评价方法，进而在此基础上提出干旱区促进水资源利用和粮食生产协调发展的综合性区域协作策略方法。针对该目标，本项目根据甘肃省水资源分区建立水量平衡方程，确定了用水量在各地级市与各水资源分区的分配关系，建立了水资源流通网络；以玉米和小麦作为甘肃主要粮食作物，完成了甘肃省各地区粮食供需和流通状况的分析，建立了玉米和小麦的种植面积、单位面积产量、需求量模型，以及最小化粮食运输费用的粮食流通规划模型，获得了甘肃省内地区间粮食流通方向和数量信息；以此为基础，考虑到粮食流通是对水资源的间接分配，项目建立了虚拟水利用系数和基于人口、国内生产总值和本地水资源量的基尼系数指标，以评价水资源供给格局和粮食生产流通格局整体的可持续性；项目将粮食供给、需求、流通和水资源供给联接起来，分析了水资源供给网络和粮食生产流通网络的耦合过程和作用效果；依靠耦合过程，项目分析了水资源管理、价格调控等多种措施及其对水资源供给格局和粮食生产流通格局的影响，评估了各种措施各格局间适应性的效果。在此基础上，考虑到虚拟水流通应符合水资源供给和经济需求状况出发，项目还建立了多目标优化调控方法。以上各方面研究内容和方法形成了较为完整的干旱区水资源和粮食生产流通格局综合分析、评价和调控体系，具有推广到其他区域应用的潜力，有助于从不同空间尺度上认识和管理实体和虚拟水资源。