面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法技术

本发明专利技术提供一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，包括以下步骤，S1.构建区域水土资源配置合理性现状评价指标体系；S2.基于模糊综合评价法，分析评价现状水土资源配置合理性；S3.确定区域不同用地类型适宜的单位面积用水量；S4.构建区域以水定地合理配置模型；S5.采用高斯优化混沌粒子群算法求解模型，得到区域最佳水资源利用方案与土地资源优化调整方案。本发明专利技术针对区域不同土地资源利用结构的多功能性与用水特性，以区域水资源承载能力作为土地资源合理配置的最大刚性约束，能够在充分发挥土地资源利用综合效益的同时，最大程度地减少土地资源利用对水资源的需求，能够有力支撑区域水土资源协调可持续发展。持续发展。持续发展。

【技术实现步骤摘要】
面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法


[0001]本专利技术涉及一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地合理配置方法，属于水土资源配置


技术介绍

[0002]科学合理地配置水土资源，是实现区域资源高效可持续利用的核心问题，也是支撑国土空间规划的关键依据，更是保障国家粮食安全的重要基础。
[0003]国内外已有的以水定地配置实践与方法主要分为两种：一种是通过构建灌区水土资源线性规划模型，解决灌区有限水资源条件下的农业用地优化配置，目的是获取灌区最优种植结构方案和灌溉制度等；另一种是以流域为整体研究对象，构建流域层面水土资源优化配置数学模型，目的是解决流域内水资源总量不足、水土资源空间不匹配等问题。
[0004]具体的，灌区以水定地配置是以灌区可用水量作为用水总量约束条件，以灌区各类农业用地面积为决策变量，以灌区整体经济效益最优为目标函数，即灌区各类农业用地种植作物后带来的净收益最高；流域以水定地配置是以流域可用水量、流域耕地总红线等作为约束条件，以流域水资源供需平衡、流域水土空间均衡等为多目标函数。
[0005]纵观国内外已有的以水定地配置方法，尚存在以下几点不足：(1)尺度过大(流域)或过小(灌区)，对区域尺度研究尚且不多且研究不够深入，研究成果难以直接支撑区域水行政主管部门合理分配水资源，难以支撑区域土地资源行政主管部门合理划分土地类型与用地面积；(2)土地类型较为单一，覆盖面不够广泛，对于土地类型多样化带来的影响考虑不足，例如不同土地类型的耗水程度以及缺水所造成的综合影响差异较大；(3)对现状水土资源配置合理性评价不足，已有的研究大多是直接考虑规划年份水、土资源条件以及政策条件，缺少结合现状配置条件的动态调整，难以真实反映区域水、土资源的协调匹配程度以及不和谐因素。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决现有技术的问题至少之一。本专利技术的面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，是结合国土空间规划要求以及水资源刚性约束、以水定地等新理念，考虑多种土地利用类型对水资源的差异化需求，突出区域用水总量控制的强约束作用，提出区域水土资源配置合理性评价指标体系和区域以水定地合理配置方法，以期为区域水资源的高效利用以及土地资源的合理规划提供技术支撑。
[0007]本专利技术为了解决上述的技术问题，采用如下的技术方案：
[0008]本专利技术提供一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，包括以下步骤：
[0009]S1.构建区域水土资源配置合理性现状评价指标体系，得到具体指标；
[0010]S2.基于模糊综合评价法，分析评价现状水土资源配置合理性，确定区域水土资源配置现状合理性等级；
[0011]S3.确定区域不同用地类型适宜的单位面积用水量；
[0012]S4.构建区域以水定地合理配置模型；
[0013]S5.采用高斯优化混沌粒子群算法求解模型，得到区域最佳水资源利用方案与土地资源优化调整方案。
[0014]进一步的，本专利技术的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地合理配置方法，其步骤S1，构建区域水土资源配置合理性现状评价指标体系，得到具体指标，具体的为，建立由1个目标层，5个准则层，17个评价指标组成的评价指标体系，得到水土资源合理性评价指标体系的具体指标。
[0015]其中，所述的目标层包括1个目标A：水土资源合理配置程度；其中，准则层B包括水资源系统(B1)、土地资源系统(B2)、此二者为主体；还包括社会系统(B3)、经济系统(B4)和生态环境系统(B5)，此为客体，反映各子系统对水土资源配置合理性的影响。
[0016]对准则层B进行细化，得到水土资源配置合理性评价指标体系的具体指标，即指标层C。具体指标体系见附图2。具体的，水资源系统B1包括人均水资源量C1，水资源开发利用率C2，产水系数C3，水资源模数C4；土地资源系统B2包括人均耕地面积C5，复种指数C6，耕地灌溉率C7,土壤有机质C8；社会系统B3包括人口自然增长率C9，人口密度C10，城市化率C11；经济系统B4包括粮食单产C12，人均GDP C13，第一产业贡献率C14；生态环境系统B5包括生态环境用水比例C15，污径比C16，工业废污水排放达标率C17。以现状水平年，计算得到区域指标的现状值。
[0017]进一步的，本专利技术的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地合理配置方法，步骤S2，采用模糊综合评价法，分析评价现状水土资源配置合理性，确定区域水土资源配置现状合理性等级，具体的，模糊综合评价法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。根据模糊综合评价法给出的评价结果，确定区域水土资源配置现状合理性等级。本步骤具体包括以下几个步骤：S21确定S1得到的水土资源合理性评价指标体系的17个具体指标的权重，构造权重矩阵；其中，采用层次分析法确定各指标权重。S22将各评价指标划分为很好、较好、中等、较差、很差五个评价等级；S23计算各指标对各评价等级的隶属度，构造隶属度函数及模糊综合评判矩阵；S24将权重矩阵与模糊综合评判矩阵相乘，得到综合评价结果矩阵，采用最大隶属度法确定区域水土资源配置现状合理性等级。
[0018]进一步的，本专利技术的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地合理配置方法，步骤S3，确定区域不同用地类型适宜的单位面积用水量中，先将《全国土地分类(试行)》中划分的67个三级地类进行归并，划分为3大类，分别为农用地，建设用地和未利用地，并细分为17小类。其中，农用地中的耕地全部以三级地类划分，其他都以二级地类划分。
[0019]归并后的农用地包括7小类：灌溉水田、水浇地、旱地、菜地、园地、林地、其他农用地；建设用地包括8小类：商服用地、工矿仓储用地、公用设施用地、公共建筑用地、住宅用地、交通运输用地、水利设施用地、特殊用地；未利用地包括2小类：未利用土地、其他土地。
[0020]然后，根据近五年各类土地实际的单位面积用水量，确定各类土地适宜的单位面积用水量。具体的，按照1
‑
10％的用水量正常趋势确定各类土地适宜的单位面积用水量。
[0021]进一步的，本专利技术的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地合理配置方法，进一步的，步骤S4构建区域以水定地合理配置模型，具体包括：
[0022]S41.从经济、社会、生态环境三方面，构建模型目标函数；
[0023]S42.从水资源、土地资源以及变量非负约束三方面，构建模型约束条件。
[0024]本专利技术的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地合理配置方法，进一步的，步骤S41，从经济、社会、生态环境三方面，构建模型目标函数时，其中，在经济效益目标中，选取GDP作为主要经济效益指标，要求GDP尽可能大，经济效益目标函数表达式为：
[0025][0026]式中，i表示用地类型；k
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，其特征在于：包括以下步骤，S1.构建区域水土资源配置合理性现状评价指标体系，得到具体指标；S2.基于模糊综合评价法，分析评价现状水土资源配置合理性，确定区域水土资源配置现状合理性等级；S3.确定区域不同用地类型适宜的单位面积用水量；S4.构建区域以水定地合理配置模型；S5.采用高斯优化混沌粒子群算法求解模型，得到区域最佳水资源利用方案与土地资源优化调整方案。2.根据权利要求1所述的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，其特征在于：S1中，建立由目标层，准则层和评价指标组成的评价指标体系；所述的目标层包含一个目标，即水土资源合理配置程度；准则层包括水资源系统、土地资源系统，此为主体；社会系统、经济系统和生态环境系统，此为客体；评价指标为，水资源系统包括人均水资源量，水资源开发利用率，产水系数，水资源模数；土地资源系统包括人均耕地面积，复种指数，耕地灌溉率,土壤有机质；社会系统包括人口自然增长率，人口密度，城市化率；经济系统包括粮食单产，人均GDP，第一产业贡献率；生态环境系统包括生态环境用水比例，污径比，工业废污水排放达标率。3.根据权利要求2所述的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，其特征在于：S2中，包括以下步骤：S21确定S1得到的水土资源合理性评价指标体系的具体指标的权重，构造权重矩阵；S22将各评价指标划分为很好、较好、中等、较差、很差五个评价等级；S23计算各指标对各评价等级的隶属度，构造隶属度函数及模糊综合评判矩阵；S24将权重矩阵与模糊综合评判矩阵相乘，得到综合评价结果矩阵，采用最大隶属度法确定区域水土资源配置现状合理性等级。4.根据权利要求1所述的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，其特征在于：S3，确定区域不同用地类型适宜的单位面积用水量，为根据近年各类土地实际的单位面积用水量，确定各类土地适宜的单位面积用水量。5.根据权利要求4所述的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，其特征在于：所述用地类型包括农用地，建设用地和未利用地；农用地包括灌溉水田、水浇地、旱地、菜地、园地、林地、其他农用地；建设用地包括商服用地、工矿仓储用地、公用设施用地、公共建筑用地、住宅用地、交通运输用地、水利设施用地、特殊用地；未利用地包括未利用土地和其他土地。
6.根据权利要求1所述的一种面向区域全口径用地类型差异化用水的以水定地配置方法，其特征在于：S4构建区域以水定地合理配置模型包括：S41.从经济、社会、生态环境三方面，构建模型目标函数；S42.从水资源、土地资源以及变量非负约束三方面，构建模型约束条件。7.根据权利要求6所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，刘羽，游进军，张大胜，谢新民，贺华翔，马真臻，林鹏飞，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：