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区间多阶段风险规避方法在灌区水资源管理中的应用与效益探究

一、引言

1.1研究背景

水，作为生命之源，是人类社会赖以生存和发展的基础性自然资源与战略性经济资源。然而，全球水资源现状却不容乐观。地球表面虽约71%被水覆盖，但淡水资源仅占2.5%，其中可被人类直接利用的淡水资源更是不足0.3%。据统计，全球大约有27亿人面临着严重的缺水问题，水资源短缺已然成为全球性的挑战，对人类的生产生活、生态系统稳定以及经济社会可持续发展构成了重大威胁。

在全球水资源紧张的大背景下，灌区水资源管理显得尤为重要。灌区作为农业生产的关键区域，承担着保障粮食安全的重任。农业灌溉用水在总用水量中占比颇高，许多国家和地区的农业灌溉用水占比甚至超过70%。合理的灌区水资源管理，能够确保农作物获得充足且适宜的水分供应，从而提高农作物产量与质量，为粮食安全筑牢根基。以我国为例，我国是农业大国，灌区面积广阔，众多灌区如都江堰灌区、河套灌区等，在保障我国粮食生产方面发挥着不可替代的作用。但我国水资源分布不均，南方水多，北方水少，且降水时空分布差异大，这使得北方地区的灌区面临着更为严峻的水资源短缺问题。在华北平原，由于长期超采地下水用于灌溉，导致地下水位持续下降，形成了大面积的地下水漏斗区，引发了地面沉降、地裂缝等一系列地质灾害，严重威胁到生态环境安全和农业可持续发展。

灌区水资源管理不仅关系到农业生产，还对生态环境有着深远影响。不合理的灌溉方式，如大水漫灌，不仅会造成水资源的大量浪费，还可能引发土壤次生盐碱化等问题。在干旱和半干旱地区，由于蒸发量大，不合理灌溉导致地下水位上升，盐分在土壤表层积聚，使得土壤肥力下降，农作物生长受到抑制，甚至导致土地荒芜。此外，灌区水资源管理不善还可能影响河流、湖泊等水体的生态流量，破坏水生态系统的平衡，威胁到水生生物的生存和繁衍。

传统的灌区水资源管理方法在面对日益复杂的水资源问题时，逐渐暴露出诸多局限性。随着气候变化和人类活动的加剧，水资源的不确定性显著增加，如降水的不稳定性增强、蒸发量的变化难以预测等，这使得基于确定性假设的传统管理方法难以准确应对。同时，传统方法往往缺乏对长期发展和风险的综合考量，过于注重短期效益，忽视了水资源的可持续利用和潜在风险。在面对突发的干旱、洪涝等极端水文事件时，传统管理方法的应对能力明显不足，容易导致灌区水资源供需失衡，给农业生产和生态环境带来巨大损失。

区间多阶段风险规避方法应运而生，为灌区水资源管理提供了新的思路和解决方案。该方法能够有效处理水资源系统中的不确定性因素，通过将决策过程划分为多个阶段，充分考虑不同阶段的风险和收益，制定出更加科学合理的水资源管理策略。在区间多阶段风险规避方法中，利用区间数来描述不确定性信息，能够更全面地反映水资源系统中各种参数的变化范围，从而为决策提供更丰富的信息。通过建立风险规避模型，可以在追求经济效益的同时，最大限度地降低水资源管理过程中的风险，实现水资源的可持续利用和灌区的稳定发展。因此，将区间多阶段风险规避方法应用于灌区水资源管理具有重要的现实意义和迫切的需求，有助于提升灌区水资源管理水平，应对日益严峻的水资源挑战。

1.2研究目的与意义

本研究旨在将区间多阶段风险规避方法创新性地应用于灌区水资源管理领域，通过深入剖析灌区水资源系统的复杂性和不确定性，构建基于该方法的水资源管理模型，从而为灌区水资源的科学、合理、高效管理提供切实可行的策略和方案。

在提升水资源利用效率方面，区间多阶段风险规避方法具有独特优势。传统管理方法难以精准应对水资源的不确定性，常导致水资源浪费或分配不合理。而该方法通过区间数描述不确定性信息，全面反映水资源参数变化范围。以某灌区为例，在作物灌溉用水分配中，传统方法按固定水量分配，在降水异常年份，部分区域灌溉不足，部分区域过度灌溉。运用区间多阶段风险规避方法后，可根据不同阶段降水、作物需水等不确定性因素的区间范围，动态调整灌溉水量分配方案。在降水可能减少的阶段，提前优化水资源配置，优先保障关键生育期作物用水，使水资源利用效率大幅提高，有效避免水资源浪费，提升整体利用效率。

灌区水资源管理面临诸多风险，如干旱、洪涝等极端水文事件以及用水需求波动等。区间多阶段风险规避方法能够充分考虑这些风险因素。在模型构建中，通过设置风险规避系数，权衡风险与收益。当面临干旱风险时，该方法可提前规划，预留一定水资源作为应急储备，同时调整灌溉策略，采用节水灌溉技术，降低干旱对农作物生长的不利影响，保障灌区农业生产的稳定性。在用水需求波动方面，根据不同阶段用水需求的不确定性，合理安排水资源供应，避免因需求突变导致的水资源短缺或过剩，增强灌区应对风险的能力，维持水资源供需的动态平衡，保障灌区的稳定运行。

从保障粮食安全角度看，合理的灌区水资源管