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莫索湾灌区是我国农业和生态用水矛盾最为突出的地区之一，本文针对灌区农业用水效率低、供需矛盾突出和种植结构不合理等问题，以莫索湾灌区种植结构优化与水资源合理配置理论及模型为主要研究内容，采用野外实际调查和资料查阅调查的数据为基础，分析了农业用水中存在的问题，借鉴可持续发展理论、区域优势理论、主导产业理论、生态适应性理论、经济效益理论以及结构和谐性理论这六个理论，研究基于种植结构优化与水资源合理配置的模型，并以150团为例，采用非线性优化理论，编写MATLAB程序对模型进行求解，获得优化后的配水方案和相适应的种植结构，并进行了效果分析。取得了如下的主要结论： （1）对灌区的供水（地表水和地下水）和需水（农业、生活、工业、畜牧业、渔业及生态需水）进行了系统的分析，得出150团P=50％的年可供水量为7981×104m3，P=75%的年可供水量为7888×104m3。根据定额法对农业需水及生态需水进行预测，最后对现状年水资源进行了供需平衡分析，现状年P=50%时缺水量661.20×104m3，缺水率7.65%；P=75%时缺水量754.20×104m3，缺水率8.73%；规划年P=50%时缺水量2751.94×104m3，缺水率27.08%；P=75%缺水量2844.94×104m3，缺水率28.00%。 （2）用种植结构调整及经济效益相关的理论进行分析，建立了种植结构调整模型的目标函数及约束条件，此模型以实现水资源利用的作物净效益最大化为目标函数，选取耕地面积不可增加、种植结构的安全及相关政策、地下水可开采量、供需水偏差、节点地表水平衡、渠系过流能力、可利用水资源等方面为模型的约束条件。模型运算结果表明，现状年150团调整后总播种面积减少，棉花、青贮和瓜菜的面积有所下降。调整前不同来水条件下灌溉水量分别为7182.81×104m3，7078.66×104m3，优化后平水年农业灌溉水量为6232.10×104m3，干旱年农业灌溉水量为6210.47×104m3，分别为原来的86.76％和87.74%。农业灌溉的地下抽水量在50%保证率下，由过去的1714.17×104m3，减少到现在的1416.23×104m3，可节约用水297.94×104m3，约17.4%；干旱年可节约用水272.84×104m3，约15.9%。综合单方水经济效益由1.45元/m3和1.47元/m3，增加到1.51元/m3和1.64元/m3。 （3）由水资源合理配置结果可知，优化后2020年农业种植面积在平水年和干旱年分别为185897亩和185180亩，农业灌溉用水量为5993.55×104m3和5969.79×104m3，农业灌溉的地下抽水量为1324.07×104m3和1344.64×104m3，同时求出调整后综合单方水经济效益均为1.63元/m3，对规划具有一定的指导意义。