以水定地的轮作休耕可行域识别方法与流程

本发明涉及水资源管理，尤其涉及一种以水定地的轮作休耕可行域识别方法。

背景技术：

1、 随着全球水资源供需矛盾的日益突出，农业用水压减已成为保障区域水安全的重要举措。轮作休耕作为一种有效的农业用水调控手段，在缓解地下水超采、改善生态环境等方面发挥着重要作用。近年来，国家明确提出“以水定地”的政策导向，要求在水资源超载区域通过轮作休耕等方式压减农业用水量。然而，现有的轮作休耕规划方法多依赖于行政指令和人工经验，缺乏系统性的量化分析框架，难以实现从“区域总量控制”到“地块精准落地”的精细化管控。

2、 现有技术中，针对轮作休耕可行域识别主要面临以下问题：一是传统方法多以行政区划或灌区为基本单元进行宏观面积测算，无法精确到具体地块，导致规划方案与实际耕地分布脱节；二是现有技术对约束因子的处理方式较为粗糙，缺乏刚性约束与弹性约束的分级分类机制，难以区分不同约束条件的优先级和影响程度；三是缺乏面向节水目标的定量化筛选手段，无法根据水资源承载状况动态调整轮作休耕的实施规模和空间布局。因此，亟需一种能够以水资源刚性约束为核心、融合多维约束因子、实现从区域到地块逐级递进筛选的轮作休耕可行域识别方法。

3、 具体而言，现有轮作休耕可行域识别方法存在以下不足：一是现有方法多聚焦土壤质量或粮食安全单一目标，缺乏对水资源承载力的系统考虑，未将水资源作为核心刚性约束纳入可行域识别过程，难以适应水资源短缺地区以水定地的实践需求；二是现有方法以区域总量估算为主，通常仅给出某一区域可休耕面积总量或比例，难以回答具体到哪个地块实施轮作、哪个地块实施休耕的问题，缺乏可直接落地的地块级空间配置方案；三是现有方法中轮作与休耕的可行域未做区分，并未在水资源刚性约束下分别明确适合轮作的可行域和适合休耕的可行域，导致方案针对性不强；四是现有方法缺乏从水资源承载力核算到地块适宜性评价的完整技术链条，未建立节水目标与地块筛选之间的定量关联，难以实现从宏观水资源约束到微观地块落实的闭环管理。

技术实现思路

1、 本发明提供了一种以水定地的轮作休耕可行域识别方法，以解决无法在水资源刚性约束下精准识别地块级可行域的问题。

2、 根据本发明实施例的一方面，提供了一种以水定地的轮作休耕可行域识别方法，所述方法包括：

3、根据目标区域的水资源可利用总量、地下水取水量指标、外调水量和现状灌溉用水量，评估目标区域的水资源承载力状态，以不超过水资源承载力为底线，综合考虑地下水开采超采情况以及生态需水和经济用水需求，确定目标区域的节水目标压减量；

4、根据目标区域的现状种植作物和轮作替换作物的单位面积灌溉水量，计算目标区域的单位面积轮作节水量和单位面积休耕节水量，并根据计算结果，确定目标区域所需轮作休耕的总规模；

5、根据预设的刚性约束因子，从目标区域的现状灌溉耕地中筛选出轮作潜在可行域和休耕潜在可行域，并根据预设的弹性约束因子，对轮作潜在可行域和休耕潜在可行域进行空间分析得到技术可行域；

6、根据目标区域的单位面积轮作节水量、单位面积休耕节水量和技术可行域内各第一地块的面积，计算各第一地块的节水潜力，并根据节水目标压减量，通过累计各第一地块的节水潜力在技术可行域中匹配筛选出实施可行域；

7、计算与实施可行域内各第二地块匹配的水土耦合系数，并根据水土耦合系数和弹性约束因子，计算各第二地块的轮作适宜性综合指数和休耕适宜性综合指数；

8、根据多种场景下的轮作与休耕重要性比例，各备选地块的轮作适宜性综合指数和休耕适宜性综合指数，以及目标区域所需轮作休耕的总规模，确定与各场景分别对应的轮作休耕方案，其中，一个轮作休耕方案中指定目标区域中的至少一个轮作地块，和/或至少一个休耕地块；

9、基于至少一项决策因子，在各轮作休耕方案中选择目标轮作休耕方案，并在目标区域内实施目标轮作休耕方案。

10、 根据本发明实施例的另一方面，提供了一种以水定地的轮作休耕可行域识别装置，所述装置包括：

11、节水目标压减量确定模块，用于根据目标区域的水资源可利用总量、地下水取水量指标、外调水量和现状灌溉用水量，评估目标区域的水资源承载力状态，以不超过水资源承载力为底线，综合考虑地下水开采超采情况以及生态需水和经济用水需求，确定目标区域的节水目标压减量；

12、总规模确定模块，用于根据目标区域的现状种植作物和轮作替换作物的单位面积灌溉水量，计算目标区域的单位面积轮作节水量和单位面积休耕节水量，并根据计算结果，确定目标区域所需轮作休耕的总规模；

13、技术可行域确定模块，用于根据预设的刚性约束因子，从目标区域的现状灌溉耕地中筛选出轮作潜在可行域和休耕潜在可行域，并根据预设的弹性约束因子，对轮作潜在可行域和休耕潜在可行域进行空间分析得到技术可行域；

14、实施可行域确定模块，用于根据目标区域的单位面积轮作节水量、单位面积休耕节水量和技术可行域内各第一地块的面积，计算各第一地块的节水潜力，并根据节水目标压减量，通过累计各第一地块的节水潜力在技术可行域中匹配筛选出实施可行域；

15、综合指数确定模块，用于计算与实施可行域内各第二地块匹配的水土耦合系数，并根据水土耦合系数和弹性约束因子，计算各第二地块的轮作适宜性综合指数和休耕适宜性综合指数；

16、多场景方案生成模块，用于根据多种场景下的轮作与休耕重要性比例，各备选地块的轮作适宜性综合指数和休耕适宜性综合指数，以及目标区域所需轮作休耕的总规模，确定与各场景分别对应的轮作休耕方案，其中，一个轮作休耕方案中指定目标区域中的至少一个轮作地块，和/或至少一个休耕地块；

17、方案优选模块，用于基于至少一项决策因子，在各轮作休耕方案中选择目标轮作休耕方案，并在目标区域内实施目标轮作休耕方案。

18、本发明实施例的技术方案，通过根据目标区域的水资源可利用总量、地下水取水量指标、外调水量和现状灌溉用水量评估水资源承载力状态，以不超过水资源承载力为底线，综合确定节水目标压减量；根据现状种植作物和轮作替换作物的单位面积灌溉水量计算单位面积轮作节水量和单位面积休耕节水量，确定所需轮作休耕总规模；根据刚性约束因子从现状灌溉耕地中筛选出轮作潜在可行域和休耕潜在可行域，再根据弹性约束因子对轮作潜在可行域和休耕潜在可行域进行空间分析得到技术可行域；根据单位面积轮作节水量、单位面积休耕节水量和技术可行域内各地块面积计算各地块节水潜力，结合节水目标压减量通过累计节水潜力匹配筛选出实施可行域；计算实施可行域内各地块的水土耦合系数，根据水土耦合系数和弹性约束因子计算各地块的轮作适宜性综合指数和休耕适宜性综合指数；根据多种场景下的轮作与休耕重要性比例、各地块的轮作适宜性综合指数和休耕适宜性综合指数以及轮作休耕总规模，确定各场景对应的轮作休耕方案，方案指定轮作地块和休耕地块；基于决策因子在各轮作休耕方案中选择目标轮作休耕方案并实施，解决了现有技术无法在水资源刚性约束下精准识别到地块级别轮作休耕可行域的问题，取得了以水定地、精准到地块的轮作休耕规划的有益效果。

19、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。