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自然资源的开发利用是人类干预和改造自然的过程，水资源和土地资源作为人类发展过程中不可或缺的基础性资源，其有限性和多宜性使对其进行优化配置具有必要性和可行性，随着经济社会发展，水资源与土地资源的不匹配性及供需矛盾日益突出，生态环境恶化问题日趋严重。资源环境问题已引起全世界范围的普遍关注，近年来，对水资源配置、土地资源配置及水土资源配置的研究日趋深入。
国外对水资源配置研究始于对水库优化调度问题的研究。20世纪60年代，美国的一些学者开展了关于需水量计算及供求关系的研究，是水资源配置理念的雏形。进入70年代，随着计算机技术和数学方法不断发展，系统分析理论、模拟优化技术不断被纳入到水资源优化配置研究中。为更好地反映与描述水资源系统内部关系，为水资源分配和调度提供科学依据，关于水资源模拟技术及模型系统研究成果逐渐增多。1973年，Cohon等对水资源优化配置过程中的多目标性展开讨论。1974年，Haimes等基于水资源模拟技术，开展了地表水和地下水的联合调度研究。进入80年代，水资源的模拟技术与优化技术进一步结合，1979年，MIT开发了基于水资源模拟技术的水资源规划模型，并在Rio Colo rado流域进行应用。1983 年，D.P.Sheer等结合了水资源优化技术和模拟技术建立了Washington城市水资源配置系统。1985年，Yeh等发表了系统分析技术在水资源研究中应用的研究综述，总结分析水资源研究中系统分析技术主要包括线性规划（LP）、非线性规划（NLP）、动态规划（DP）和模拟技术等。进入90年代，由水污染带来的水质恶化问题，使仅依靠水量分配已无法满足社会发展需求，在水资源优化配置过程中不仅考虑水量的分配，同时也逐渐考虑不同水质的分配，一般是将水质作为约束或在目标函数中纳入水质相关的生态环境效益目标，同时考虑不同配置方式下水质模拟，以保障水资源的可持续利用。1992年，Afzal等研究在水量和水质双重限制条件下，采用线性规划模型，分析了Pakistan灌区的适宜耕种面积和对应的供水成果。1997年，CariosPercia等基于分质供水理念，在以色列的Eilat地区，开展了地表水、地下水、回用水等多种水源的联合管理研究。2003年，Gorantiwar等对缺水地区有限的水资源进行合理分配可提高作物总体产量。之后，伴随着水资源是一种特殊的商品可在市场进行交易的认知，一些学者开展了基于水市场的水权分配、交易、管理及其对水资源配置的影响。2007年，Hipel等在水资源优化配置过程中考虑水市场的作用、水权分配与交易及政策管理等要素，基于博弈论理论开展了基于水资源优化配置的水权分配研究。2012年，Kucukmehmetoglu基于博弈论理论与帕累托最优化理念，针对跨境流域水资源分配问题，开展了具有国家战略意义的水资源配置研究。2014年，Read等依据效益最优和社会稳定等组合确定水资源配置方案，根据不同配置方案结果分析了社会稳定性与水资源配置的关系。
国内关于水资源配置研究开展的较晚，但是研究发展速度较快。研究对象上从供水工程调度到地表水、地下水等多水源联合配置再到水量水质联合配置；研究区域上从水利工程配水到区域、流域水资源配置再到跨流域联合配置；配置目标上从满足供水需求到抑制需求、合理提高供给再到面向经济、生态的水资源调控。20世纪60—80年代，水资源优化配置以水库调度、单一水源水量配置为主。60年代，吴沧浦首次在微观层面提出优化配置的思想，构建了基于年调节水库的最优化DP模型。随着国内大型水库建设，单一水库优化调度已无法满足实际需求，根据经验寻优的常规调度方法已无法满足多目标、多个水库进行联合调度的需求，水库优化调度逐渐发展到水库群优化调度阶段。这一时期调度基本上处于就水论水阶段，主要以发挥水库供水、发电、防洪任务为主，缺乏社会经济发展与水资源开发利用之间联系的考虑。由此，我国水资源配置研究进入基于宏观经济的水资源配置阶段。“八五”期间，重点开展了国民经济发展与水资源互馈关系研究，提出了基于宏观经济的配置方法、配置模式及相应模型系统的开发。该阶段是以经济效益最大化为目标，将水资源作为一种基础性资源，重点分析水资源对社会经济的支撑能力。与此同时，水资源配置技术方法研究也取得了许多成果。模糊规划方法、大系统分解原理、模拟退火算法、复杂系统适应理论（CAS）、博弈论思想等被引入到水资源优化配置中。在经济效益最大的驱使下，水资源的过度开发利用造成了河道断流、水污染等一系列生态环境问题。为保障社会经济与生态环境的可持续发展，我国水资源配置进入面向生态的水资源配置阶段，该阶段重点分析经济用水与生态用水之间的比例关系，基于生态需水研究的水资源配置方法与模型逐渐涌现，王浩提出的“自然-人工”二元水循环理论，为我国水资源配置理论研究做出了巨大贡献。随后，人机交互的决策支持系统开发，“三次平衡”“三先三后”等配置思想的提出，为水资源优化配置理论进一步发展完善起到了关键作用。该时期主要进行地表水、地下水等狭义水资源的优化配置，对土壤水、大气水等广义水资源在水资源开发利用方面考虑不足。之后我国进入广义水资源配置阶段。2005年，裴源生等以广义水资源（包括土壤水、降水及再生水）为配置水源，以“自然-人工”系统为配置对象，以水循环模拟为驱动，以国民经济需求为总控，通过水量水质联合配置，实现广义水资源的优化配置。2006年，魏传江等以“自然-人工”二元水循环理论为基础，根据区域社会经济需水与经济生态耗水特点，构建了全要素水资源优化配置模型及配置理论体系。2008年，蒋云钟等提出了以ET为核心的水资源配置技术框架，以ET指标进行平衡分析与用水分配。2010年，郭中小和杨慧忠等构建牧区水资源优化配置的熵权系数模型，并对达茂旗进行了水资源优化配置。同年，严登华等根据应对全球气候变化，实施低碳发展模式的需求，识别了碳平衡过程与水循环之间的耦合机制，提出了基于低碳发展模式的水资源配置理论框架，开发了相应的模型软件，并在海河流域进行应用。2012年，王忠静等以物联网技术为基础，提出了智慧水利、水联网、水资源效能等概念，实现“自然人工”水循环的监测、模拟、预报，进而实现感知、跟踪、分配、监管与反馈。我国学者根据不同时期国家发展需求与存在的问题，针对水资源优化配置开展了大量的研究，为促进社会经济、水资源和生态环境协调可持续发展做出了不可替代的贡献。
国外的土地资源配置是在土地利用布局理论的基础上发展起来的，德国的研究开展最早，且其区位布局理论对现代的土地资源优化配置影响深远。早在1862年，约翰·冯·杜能阐述了农业土地开发利用中最优区位的思想。1909年，阿尔弗雷·韦伯在《工业区位论》著作中系统阐述了“区位布局因素”对工业用地布局的影响。1922年，索尔等在美国密歇根州开展了以土地经济利用和土地价值为重点的土地经济调查，随着社会生产力的发展，各部门对土地的竞争导致土地利用方式、结构、类型和布局趋于复杂化，为进一步查清区域土地开发利用现状及存在问题，合理规划利用土地资源，多个国家相继开展了土地利用调查评价、土地利用规划等工作，为合理开发、利用和保护土地资源奠定了坚实的基础。伴随着第二次世界大战结束，人口迅速增加，粮食需求迅速增加，而大量耕地被城市和工业发展占用，工农业之间和城乡之间的土地竞争日益显现。怎样在各部门间将有限的土地资源进行合理的分配，既能促进国民经济发展，又能解决因土地过度开发而造成的土地退化等问题，成为各国研究的焦点。联合国粮农组织（FAO）于 1976 年发布了《土地评价纲要》，提出了土地适应分类系统，标志着世界上土地评价研究基本趋于成熟。进入70年代，随着计算机技术、遥感技术在地学领域的应用，形成了一定规模的土地资源信息库。这一时期，工业的快速发展及城市化进程的加快，土地利用结构变化逐渐显现，各国广泛开展土地利用规划，以解决国民经济各部门土地分配及结构布局，土地资源优化配置进入实质发展阶段。包括：利用遥感技术进行土地利用分类、动态变化监测、开发利用调查评价、土地利用规划与布局及图件制作等。进入80年代，随着地理信息技术发展，各国土地利用与环境变化关系、土地利用评价与模式等方面的研究进一步深入。1987年世界环境与发展委员会发布的《我们共同的未来》和1992年通过的《21世纪议程》，世界各国逐渐接受了可持续发展理念，土地资源优化配置逐渐成为支持区域可持续发展的重要手段。90年代以来，国外对土地资源优化研究主要集中在产业用地（农林牧渔、交通运输、工业等）配置研究，特殊用地（湿地、居民用地、荒地等）配置研究，社会经济发展与土地优化配置机制研究，土地优化配置对宏观经济政策响应研究等。
我国是农业古国，但直到新中国成立以来，才对土地利用及优化配置开展系统、科学的研究，50年代到70年代中期，我国主要以开展区域土地利用调查研究为主，但研究方法多为定性的和经验性研究。受计划经济体制影响，我国逐渐开始对国有农场进行统一的土地利用规划。随着遥感、计算机技术手段的日趋成熟，自70年代后期，我国土地资源调查进入新的阶段，在全国范围内开展土地资源调查研究，绘制了《中国1∶100万土地资源图》，各省区及黄淮沿海地区编制1∶50万、全国1∶100万的《土地类型图》，并科学地总结了中国的土地资源分类体系。90年代以来，随着我国经济体制改革，土地资源配置机制由计划经济转变为市场经济，研究领域也由单一的农业土地利用向农林牧渔复合用地、城乡居民用地、旅游用地等多种土地利用类型拓展，人们逐渐开始重视土地资源优化配置研究。在土地配置模式、原理及市场化途径等方面取得了一系列成果。在土地资源优化配置优化方法方面从简单线性规划方法、系统动力学方法、多目标规划方法、灰色预测方法到结合GIS的优化方法，土地资源优化配置也从数量上的分配逐步发展为空间上的优化配置。考虑到耕地质量对种植结构的影响，土地资源优化配置中又增加了土地质量因素，实现数量、质量和空间的全面优化配置。随着“3S”技术的日趋成熟，我国土地资源优化配置研究也不断向机理化、系统化、精确化和实用化的方向发展。
从水资源优化配置和土地资源优化配置研究进展分析来看，以往的研究中侧重于将水资源和土地资源进行单独的优化配置，水土资源相结合的优化配置研究较上述两方面研究少。水资源和土地资源作为人类发展过程中不可或缺的基础性资源，二者之间既相互联系又相互制约，将二者分开研究容易对水土资源复合系统造成负面影响，所以将水土资源进行联合优化配置是十分必要的。
国外学者对水土资源优化配置的研究开展的比我国早，早在1971年，Norman等就采用最优动力学方法开展了灌溉水资源的优化配置。Rao和Paudyal等利用动态规划模型解决有限灌溉供水条件下的作物种植结构优化问题。2006年，Laxmi等对季节性的农业水土资源优化配置进行研究，利用确定性和非确定性线性规划模型相结合的方法，以区域净效益最大为目标对地表水、地下水使用比例及作物的种植结构进行调整。Gorantiwar等构建了基于Area and Water Allocation Model（AWAM）的水土资源优化配置模型，并用其指导灌溉制度的制定。Rabie等探讨了不同亏缺灌溉模式下及提高水价对区域水土资源优化配置的影响，亏缺灌溉明显降低用水量和增加灌溉面积，提高水价有利于提高经济价值高的作物种植比例。Rabiee等分析在水土资源分配限制条件下，利用土壤水平衡同时优化水土资源，确定区域适宜的种植面积及种植结构，并提出在灌溉季节采取亏缺灌溉方式提高水资源利用效率。Isik等以灌溉用水净效益最大为目标，进行灌溉用水分配和作物灌溉制度优化，得到不同水文年份的作物种植结构和灌溉用水分配。
国内学者近年来对水土资源优化配置研究也开展了大量的研究工作，姚华荣等以怀来县为例，采用灰色线性规划模型，分别以传统方式和以GIS技术为支持，对水土资源进行优化配置，获得了区域适宜的土地利用结构及空间优化结果。耿艳辉等根据西北地区水土资源开发利用现状及存在问题，依据水土资源优化配置理论，提出了西北地区水土资源优化配置的思路。郑重等应用系统耦合理论，分析了水资源与土地资源之间的耦合关系，提出水资源与土资源优化耦合配置的技术、模式及模型。童芳等采用CMM-DCEM模型进行区域水土资源优化配置方案的评价与优选，为区域水土资源开发提供可参考的依据。潘宜等利用多目标规划方法建立水土资源系统耦合优化配置模型，并采用遗传算法进行求解，实现城市化进程中水土资源优化配置问题。钟瑞森等以阿瓦提灌区为例，基于水盐平衡、地表水平衡、地下水平衡、供需平衡和耗水平衡角度分析灌区水土资源平衡状态，并提出水土资源优化配置建议。王丽霞等运用GLP方法建立了水土资源耦合配置模型，探讨了陕北延河流域面向生态的水土资源综合配置方案。王凯等将复杂适应系统理论（CAS）应用到具有大系统、多目标、复杂性的水土资源配置系统中，得到了三江平原地区不同地下水开采强度下的水土资源优化配置方案。张展羽等以灌溉净效益最大为目标，建立缺水灌区水土资源优化配置模型，采用多阶段人工鱼群算法进行作物灌溉制度和种植结构优化，得出缺水灌区农作物种植结构优化和用水分配结果。魏伟等依据累积耗费距离理论，根据不同土地利用类型的累积耗费阻力值，提出不同研究区的水土资源配置建议。郭艳等以生态系统服务价值理论为基础，将生态效益纳入到水土资源优化配置中，在分析水土资源开发利用与生态系统服务价值之间的响应关系的基础上，建立面向生态系统服务的水土资源配置模型，得到“生态经济并重”情景下的水土资源优化配置的推荐方案。我国水土资源优化配置进展由宏观配置逐步转向微观配置，由时间优化配置逐步转向时空优化配置，由追求经济效益目标逐步转向经济生态效益并重等。