课题来源与背景：此项目来源于水利部公益性行业科研专项。 水资源优化配置与综合开发利用、综合资源区划已列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》水和矿产资源重点领域的优先主题。2011年中央一号文件《关于加快水利改革发展的决定》中明确指出，把农田水利作为农村水利基础设施建设的重要任务，把严格的水资源管理作为加快转变经济发展方式的战略举措，来促进水利可持续发展。黑龙江省2009年启动了"黑龙江千亿斤粮食产能工程建设"重大项目，继后编制了《黑龙江省新增千万亩水田规划》、《黑龙江省新增1000万亩粳稻基地建设项目》、《黑龙江省三江平原"两江一湖"水稻生产基地规划》，三江平原作为粳稻灌区发展的重点建设区域，具有典型性和代表性，急需开展有限水资源条件下的水资源潜力开发及其环境影响研究，推进现代节水农业的发展，为黑龙江省千亿斤粮食产能工程提供科技支撑。此种背景下，如何摸清三江平原水资源潜力、分析水资源开发环境效应是亟待解决的课题。 本项目针对区域水资源开发利用模式不合理所导致的水资源匮乏、地下水位下降、水环境恶化、湿地退化等严重问题，以产粮核心区--三江平原为研究平台，分析三江平原主要农作物需水规律及其灌溉用水特征，确定用水定额，建立种植结构布局多目标优化模式，提出种植结构最优布局方案；计算三江平原地表水、地下水资源可利用量，确定地表水-地下水资源优化配置模式，分析区域水资源承载能力，对水位、水质进行实时监测，研发水安全预警平台；结合三江平原水利发展规划，分析水资源总量对开源工程建设及灌区进一步发展的响应特征，提出水资源调配工程优化布局方案；研究不同水资源调配方案对三江平原生态环境影响特征，构建评价指标体系，评估区域生态质量及生态稳定性，并提出针对农业开发的生态补偿机制。研究成果发挥了现代水利科技对区域农业发展的引领示范效益，创建了面向粮食安全、水安全及生态安全的可持续农业发展模式，可为"国家新增1000亿斤粮食产能工程"、"黑龙江省千亿斤粮食产能工程"及"三江平原农业综合开发试验区"建设的顺利实施提供重大科技支撑。 创见和创新： （1）依据农业灌溉需水规律研究成果修订了黑龙江省地方标准《用水定额》中三江平原地区不同保证率条件下作物用水定额。提出了富锦市、依兰县种植结构最优布局方案； （2）确定了三江平原地表水资源和地下水资源允许开采阈值，核算了三江平原地表水资源开采潜力和地下水开采潜力； （3）采用复杂适应系统理论和改进熵权法建立了水安全预警模型，基于MATLAB技术开发了水安全预警平台，实现了评价过程的简易化、评价结果的可视化及预警平台的普适化； （4）提出了三江平原不同水平年水资源调配工程最优布局方案和基于萤火虫算法的三江平原水资源开发对生态环境影响的投影寻踪评估技术； （5）提出了三江平原水资源生态补偿机制，为三江平原水环境保护、生态湿地恢复提供了理论支撑。 社会经济效益：通过该项目的实施，在项目区建立了健全的用水定额指标体系，为三江平原种植结构优化提供了决策支持，实现了项目区粮食增产5%，产值增加6%，水土资源利用效率提高5.5%。可实现三江平原地表水利用率由6%提高到20%，过境水利用率由24%提高到30%，地下水开采率降至80%。实现地表水调控能力由12%提高到18%，灌溉供水能力提高30%。促进农民增收5%~10%。提高了用水效率，为黑龙江省5000万亩水田发展目标的实现提供技术支撑，推进资源节约型社会建设。构建了水安全预警平台，为黑龙江省"千亿斤粮食产能巩固提高工程"实施提供保障，推进"金水工程"建设。 存在问题：本项目水田和旱田的灌溉试验仅有2年的观测数据，不宜作为当地推广灌溉定额的强制性依据，建议结合全国农田灌溉监测网络体系建设，加大基础设施建设与相关技术人员经费投入，进行长期观测实验，进而确定当地水旱田灌溉技术适宜模式。 历年获奖情况： 1、区域农业水资源系统复杂性测度方法及其应用，黑龙江省科学技术奖三等奖，2013.11 2、农田土壤水热耦合迁移物理过程与空间变异机制研究，黑龙江省科学技术奖二等奖，2014.08 3、复杂农业水文系统模糊不确定性分析与安全运行，黑龙江省科学技术奖三等奖，2015.12 4、水文预报不确定性及概率洪水预报研究，黑龙江省高校科技奖二等奖，2015.01 5、黑龙江省玉米膜下滴灌应用研究，黑龙江省科学技术奖二等奖，2014.08 6、科技部中青年科技创新领军人才，付强，2015.02 7、国务院政府特殊津贴，付强，2015.01 8、黑龙江省政府特殊津贴，郎景波，2014.12 9、黑龙江省政府特殊津贴，付强，2013.04

黑龙江省水利科学研究院

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