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水 利 学 报

２０２３年 １２月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １２期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１２ － １４４０ － １２

干旱区灌溉绿洲农业节水潜力形成机制与评估方法

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翟家齐 ，赵 勇 ，刘 宽 １，２ ，董义阳 １，３ ，李 星 １
（１．中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００３８；
２．天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 ３０００７２；
３．中国长江三峡集团有限公司 科学技术研究院，北京 １０００３８）

摘要：农业节水潜力及其尺度效应是干旱区灌溉绿洲关心的焦点问题之一，对绿洲农业生产、水资源高效利用及
生态健康至关重要。针对当前农业节水潜力计算及尺度效应形成机制不清等问题，本文明确了取水节水与耗水节
水的概念及内涵，提出节水潜力问题不能忽略灌溉水外溢支撑的生态耗水及效益；从水循环视角解析了干旱灌溉
绿洲农业灌溉水分在农田及农田之外的转化与消耗机制，分析了不同节水措施对水循环过程的影响机制，揭示了
农业节水的尺度效应及其伴生生态系统响应背后的水循环机理；以此为理论基础，提出了不同环节、不同尺度农
业节水潜力的计算方法，剖析了植株－ 田间－ 灌溉单元－ 绿洲不同尺度农业节水量的转化关系及转化项；最后提出
了以植被健康、河湖稳定、水盐平衡为生态健康约束，基于水循环模型定量评价灌溉绿洲不同节水潜力的计算方
法，能够为绿洲全局视角下科学评估农业节水潜力及影响提供新的思路和技术方法。
关键词：农业节水潜力；取水节水；耗水节水；尺度效应；水循环模型；生态健康阈值
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０４０３
中图分类号：Ｓ２７４．２１
１ 引言

我国西北地区干旱少雨，多年平均降水量约 ２３０ｍｍ，蒸发能力为降水量的 ８～１０倍，是世界上最
干旱的地区之一 ［１］ 。绿洲是干旱区人口最为集中、水资源开发利用程度最高、用水矛盾和生态环境问
题最为突出的区域，千百年来形成了灌溉绿洲独特的水资源－ 经济社会－ 生态环境复合系统。在灌溉绿
洲区，农业灌溉除了支撑农作物生产功能之外，还通过入渗补给地下水隐秘担负着极其重要的生态功
能，是自然植被和湖泊湿地水分补给的重要来源，然而这一功能作用隐藏在地下且生态效应时间跨度
大，往往因为不易观察而被忽视。１９９８年全国实施大型灌区节水改造工程建设以来，农业用水效率大
幅提升，２０２１年西北六省区灌溉水有效利用系数平均达到 ０．５６１，农业用水效率已进入缓慢增长阶段。
与此同时，持续大规模节水减少了渗漏量，由此导致地下水埋深增加，影响绿洲自然植被生态稳定，
引起河湖湿地萎缩、植物死亡，生态环境恶化 ［２］ 。新时期干旱灌溉绿洲农业节水面临着用水高效与生
态健康的双重制约，也决定了节水的潜力空间。以往有关农业节水潜力的研究常集中于田间或灌溉农
田本身，较少从绿洲整体水循环视角深度探讨节水存在潜力的本质根源，对农田之外生态系统的健康
持续与农田灌溉之间的联系也考虑不足。本研究立足于灌溉绿洲地表水与地下水循环转化全过程，辨
析不同农业节水潜力概念内涵，解析农业节水的生态水文过程及形成机制，提出不同环节节水措施和
不同尺度的农业节水潜力计算公式，构建面向生态健康的绿洲农业节水潜力评估方法，为干旱区的节
水规划、水资源管理、生态保护等提供理论方法及技术支撑。

收稿日期：２０２３ － ０７ － ０５
基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３２００２００）；国家自然科学基金项目（５１９７９２８４，５２０２５０９３）
作者简介：翟家齐（ １９８４ － ）， 正 高 级 工 程 师， 主 要 从 事 水 循 环 模 型、 水 资 源 演 变 预 测、 农 业 节 水 潜 力 评 估 等 研 究。 Ｅ － ｍａｉｌ：
ｊｉａｑｉｚｈａｉ＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：赵勇（１９７７ － ），正高级工程师，主要从事水循环演变、水资源高效利用与国家水网研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｈａｏｙｏｎｇ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
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