第1章　绪论

1.1　研究背景与意义

人类生存和发展依赖于水资源和土地资源，两者作为自然地理系统的重要组成因子，共同构成了自然界生物、能量系统循环交换的基础，水土资源的合理开发利用不仅能带来可观的社会经济效益，也能保证生态环境的平衡和资源的可持续利用。在经济社会快速发展的大环境下，水资源日趋紧张，土地承载量不断加大，水土资源短缺、水旱灾害、水土资源过度开发、生态环境污染等水土资源问题逐渐涌现，人水、人地矛盾突出，水土资源数量的有限性与水土资源社会需求的增长性之间的矛盾，已成为区域水土资源利用的核心问题。水土资源能否实现高效、合理的配置，已成为人类社会可持续健康发展和生态环境有效保护的重要决定因素。合理有效地配置、利用水土资源，完善区域产业结构和布局，是水土资源利用领域不断追求的目标之一。

我国土地面积960万km2，多年平均降水量约为628mm，淡水资源总量约为2.8万亿m3，占全球水资源的6%，土地面积和水资源量均名列世界第四位，水土资源总量较为丰富。但我国人口众多，水土资源人均占有量少，人均土地面积为10.5亩，人均土地面积占有量不足世界平均水平的1/3，人均耕地面积仅1.43亩，全国2000多个县（市、区）有600多个人均耕地面积在国际公认的0.8亩警戒线以下；人均水资源量为2200m3，仅为世界平均水平的1/4，是全球13个人均水资源量最贫乏的国家之一。根据预测分析，到2030年，我国人口将增长至16亿人，人均水资源量将降至1760m3，逼近国际公认的1700m3的缺水警戒线。近年来，经济社会发展迅速，我国对水土资源的需求不断增加，各用水部门之间争水、争地问题突出。为实现国家水土资源的可持续利用，党的十六届三中全会提出了实行最严格的耕地保护制度的方针，切实保障国家粮食安全；2011年，中央一号文件从保护水资源的角度明确提出实行最严格的水资源管理制度，建立用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”制度。水土资源合理配置与保护已受到国家政府的充分重视。

目前，土地资源配置是指为了达到一定的生态经济最优目标，依据土地特性和土地系统原理，依靠一定的技术和管理手段，对区域有限的土地资源的利用结构、方向，在时空尺度上，分层次进行安排、设计、组合和布局，以提高土地利用效率和效益，维持土地生态系统的相对平衡，实现土地资源的可持续利用[1]。水资源合理配置是在一个特定流域或区域内，以有效、公平、可持续利用为原则，遵循自然和经济规律，通过工程和非工程措施，干预不同形式水资源的天然时空分配，统一调配地表水、地下水、废污水、外流域调水、微咸水和海水等水资源，以合理的费用保质保量的适时满足不同用水户用水需求，充分发挥水资源的效用，促进流域或区域社会经济的可持续发展和生态系统的健康运行[2-6]。相比较而言，土地资源配置研究较早，研究成果也较为丰富，水资源配置随着近代水资源供需矛盾的凸显才逐渐引起人们的重视，研究起步较晚。

水资源和土地资源关系密切，水资源的满足程度直接关系到土地的产出量和生产效率，土地资源的结构布局也直接影响到水资源的分配，水资源和土地资源是不可分割的整体，彼此之间相互联系、相互制约、相互影响。在传统研究中仅对水资源或土地资源单独进行研究是不全面的，有必要将水资源和土地资源结合起来，在水土资源系统中进行综合研究探讨。人们已经在水土资源调查、规划、评价等方面开展了大量研究工作，并将水土资源与区域经济社会发展相结合，但总体而言，将水资源和土地资源相结合的研究还较少，现有研究多将重点放在水资源配置上，未能实现与土地资源的协同有效配置，水土资源综合配置仍是研究的热点和难点。

传统的水土资源配置研究是以基础系统科学和运筹学（多目标分析方法）为手段，以水土资源量和经济效益最大化为目标，构建数学模型进行优化求解，研究重点多放在水资源优化配置的系统建模上，将水土资源系统作为简单线性系统来处理。而事实上，水土资源系统影响因素众多，各因素之间往往呈现非线性关系，传统的建模方法很难全面地描述系统中的诸多要素，不能很好地解决水土资源系统的层次性结构问题，对水土资源系统中普遍存在的信息不完备与不确定性也不能给予系统的解释，从而降低了理论对现实的解释与预测能力。随着水土资源配置相关理论的发展，水土资源配置研究在系统工程理论的基础上，针对配置的复杂性和不确定性进行了探讨，研究成果以水土资源可持续利用为目的，遵循自然规律与经济规律，在水土资源配置中除经济效益外，还注重社会和生态环境效益，水土资源系统被认为是社会经济发展系统和自然生态环境系统的综合体。

复杂系统理论在水土资源领域研究的兴起，改变了人们对于水土资源系统的认识。简单系统多将系统分解为若干子系统分别处理，未考虑各子系统之间的联系；复杂系统理论要求从全局角度看待系统行为，研究系统中主体行为模式与系统演化的关系，研究体系更加科学合理，对于合理调整供水结构、土地利用方式，解决水土资源利用中的矛盾，规划和管理区域经济社会的发展模式和方向都具有重要的指导意义。因此，研究基于复杂系统理论的区域水土资源合理开发与优化配置技术，通过水土资源复杂系统中水资源、土地资源、经济、社会、生态等因素的相互作用和协调，科学合理地调整水资源在各分区和用水部门的分配，优化土地利用结构，实现水土资源的高效合理配置，对于区域经济社会可持续发展和生态环境的保护具有重要的现实意义。