前言

随着我国社会主义现代化事业的发展，全国社会经济与生产生活用水量越来越大。据统计，2015年我国总用水量为6103.2亿m3，其中农业用水量为3852.2亿m3，占比63.1％，同期的全国农田灌溉水有效利用系数为0.532，与发达国家现状0.7～0.8的利用系数还有很大差距。由此可见，现阶段我国农业灌溉用水量占总用水量的比重较大，且用水效率不高。

随着各类国家级、区域级和省级等各层级经济社会发展规划的陆续部署和推进实施，以及全面建成小康社会目标的实现，未来一段时期内，我国的城镇化和工业化水平将会较大幅度地提高，相应的工业和城市生活用水量将会有较明显的增加，工业、农业、生态争水的问题将日趋严重。因此，在今后一个时期内，大力发展农业节水灌溉将是确保我国粮食安全和农业可持续发展的重要途径，是实现以水资源的可持续发展支撑社会经济可持续发展的重要战略措施和实践抓手。

灌溉的实质是通过人工补充水量的方式对农作物的需水要求在时空上予以满足的活动，是由灌溉水源、灌溉过程、灌溉技术和灌溉对象等组成的系统过程。由此可知，调整和优化农业种植结构应是农业节水灌溉的应有之义。具有特定种植结构的灌区是一个开放的系统，降雨、作物需水和灌溉用水是灌区进行灌溉规划的重要参变量，这些变量具有随机性，因而就存在一个什么样的种植结构是在变化环境下具有最低缺水风险的系统结构的科学与管理问题。科学地分析和回答这一问题，对于制定节水政策、开发节水技术、实施节水管理、进行水资源的适应性与精细化管理都具有重要的科学价值和实践意义。

本书以河南省陆浑灌区为例，将变化环境下的灌区水资源系统的供给侧与需求侧两方面的影响因素予以统筹考虑，在运用多种数理统计方法对陆浑灌区水资源供需时序的多时间尺度性以及多时间尺度之间的不确定性与协整性等宏观与微观演变规律和演化特征进行研究的基础上，通过使用Copula理论与方法构建降雨量和ET0的二维联合概率分布模型，灌溉用水量与ET0的二维联合概率分布模型，降雨量、ET0和灌溉用水量的三维联合概率分布模型，推求相应的二维联合分布概率和三维联合分布概率，以探讨在不同供需组合情形下，灌区灌溉系统水资源供需时序遭遇组合事件发生超过给定的灌溉规划指标的风险，之后依据灌区水资源供需两侧的组合风险发生概率情况，优选了种植结构规划方案以期有效地规避水资源短缺风险。

本书共12章，第1章、第3章、第4章、第9章、第10章由张全萍撰写，第5章和第7章由丁志宏撰写，第6章和第8章由赵勇撰写，第2章、第11章和第12章由郭兵托撰写。本书的研究工作是从系统论与风险论相结合的新角度探讨灌区作物种植结构的优化调整的一项探索性研究工作，所取得的研究成果为灌区干旱风险评估提供了一种新的思路和有效工具，也为合理选择灌溉系统特征变量的指标、制定和调整灌溉规划、实施灌区抗旱活动提供技术指导。

在本研究开展过程中，得到了国家重点研发计划项目（2018YFC0406501）和郑州市水资源与水环境重点实验室的资助，郑州大学水利与环境学院的吴泽宁教授、左其亭教授给予了热忱支持，研究生李彦彦、林晓敏、徐波、石茜茜、李佳艺、肖宏林、张鑫等对书稿进行了校核工作，还有其他学者对本书的研究工作也做出了诸多贡献，再次一并感谢诸位的工作和付出。

三人行，必有吾师。限于作者的学术水平和研究思路，本书的内容仍存在诸多不足之处，恳请同行专家和广大读者不吝斧正。

作　者

2018年1月