水资源紧缺问题日益突出,为满足农业用水,各地修建了大量集雨蓄水工程,利用多雨季节蓄存水量,缓解旱季农业用水紧张。山地丘陵区,受到了地形条件的制约难以建造大型蓄水工程,小型蓄水工程就显得尤为重要。小型集雨蓄水工程与骨干性水利工程相比,具有投资少、见效快、形式灵活、取水方便等特点。随着现代测量测绘技术和计算机技术等科技的普及,把地形分析、水文模型等分析手段应用到小型蓄水工程规划与设计的研究中,能够更加深入地对小型蓄水工程进行探究与分析,根据不同地区具体条件对于小型蓄水工程的不同要求,选择合理的蓄水工程、优化工程配置促使调控农田需水的效果最佳进而实现水资源的高效利用。本研究选取重庆市合川区东北的官渡镇菊星村(中丘中谷),潼南西北部的崇龛镇张板村(低丘宽谷),万州区余家镇邵家、张河和同心三个村(深丘窄谷)为研究样区。文章以重庆市合川区官渡镇菊星村1:2000土地利用现状数据和地形数据为基础,借助ArcGIS对合川区东北的官渡镇菊星村蓄水池选址进行一系列空间分析,对200m~3蓄水池选址进行优化,同时对200m~3蓄水池进行同步设计;然后以重庆市三个丘陵地貌区为例,利用研究区地形、土地利用、气象等数据,在ArcGIS软件支持下提取山坪塘的主要分布特征信息,分析山坪塘空间分布和水文特征,并以集水区农田灌溉为目标定量化研究山坪塘在小尺度水土资源利用中的效用,在此基础上探讨丘陵区山坪塘供水能力;以1:2000地形数据和土地利用现状数据为基础,利用ArcGIS提取水田田块要素,在建立样区水田田块数据库的基础上,进行田块空间特征量化指标选取,通用的线性加权综合评价模型进行水田规模化潜力综合评价;最后根据3个研究区小型蓄水工程的现状特征进行布局和设计。研究结果如下:(1)本文利用ArcGIS软件空间分析工具和水量平衡原理,以集水区为研究单元,以满足集水区内作物灌溉和节约提水灌溉成本为主要目标,以坡度和与居民点、工矿的距离为辅助约束条件,筛选出符合上述约束条件的200m3蓄水池的选址。同时根据现代农业产业对灌溉用水的要求,对蓄水池进行了设计。主要结论如下:通过分析得到研究区内合适的200m~3蓄水池修建位置65处,新建蓄水池平均汇水面积为0.31hm~2,能防止工程建成后出现严重溢流或容量闲置情况的发生;蓄水池选址的平均高程为272m,能够对流域内近50%农田进行自流灌溉,表明此方法具有一定的经济实用性。此选址方法亦可以用来指导丘陵地区其他规格蓄水池和其他类型雨水集蓄工程的选址。(2)本文将山坪塘抽象为一个点,并探究该位置的地形指数同山坪塘蓄水容量之间的函数关系有一定的误差,所以使用1:2000的土地利用现状数据和地形数据,精确地标定了山坪塘的位置及其所在位置的地形指数,同时绘制出其拟合函数图,反映山坪塘蓄水容量的变化。山坪塘位置的地形条件是影响丘陵山地区山坪塘大小的重要因素,地形指数与山坪塘大小之间存在显著正向相关性,即同一地貌条件下山坪塘面积大小与其上游汇水面积和地形坡度有紧密的联系。研究结果表明,山坪塘地形指数与蓄水量之间的函数映射关系是非线性的,具体表现接近指数函数。山坪塘数量和容量变化的主要因素是农田灌溉需要引起的人的生产活动,影响山坪塘属性的根本原因则是区域农田灌溉需水量,而农田灌溉需水量又受到地形条件和气候因子等自然因素影响,由此可得这些自然因素间接影响了山坪塘数量与容量。(3)水田空间格局指数和地形因子可以有效评价水田规模化潜力。水田的空间格局与地形条件的组合形态是水田的规模化潜力大小的主要影响因子,不同地形区域的水田规模化潜力有巨大差别,平坦地区的水田规模化潜力大大高于山区。地势较平坦的低丘宽谷区的水田规模化潜力指数为0.90、地形较复杂的中丘中谷区的水田规模化潜力指数为0.62、地形很复杂的深丘窄谷区的水田规模化潜力指数为0.33,由此可得,水田规模化潜力分别为二级、三级、五级,水田规模化难易程度分别归属于较易规模化、较难规模化、难规模化级别,三种地貌类型条件下的水田规模化潜力差异明显。水田的规模化潜力评价因子中,地形因子对评价结果的影响影响最大,特别是以平坦地形(坡度小于5°)面积比例因子(S1)影响最大,其权重高达0.36,地形因子与水田景观丰度、集中度指数有着极为密切的关系,表明地形因子对水田的空间分布格局有明显的控制作用,对水田规模化潜力大小起到至关重要的作用。土地斑块几何形状因子影响程度最低,其权重仅为0.02,这反映了当水田田块达到一定面积时,其斑块的几何形状对水田规模化潜力的影响不明显。(4)经过分析3个研究区样点村的复合系统的状况,可以发现,从低丘到中丘再到深丘,人均用地水平呈现潼南张村<合川菊星村<万州余家镇,同时各样点村坡耕地比重也呈现潼南张村<合川菊星村<万州余家镇的比例。“蓄水池-山坪塘-水田”复合系统对山坪塘和蓄水池的优化,主要是进行最佳位置的选址和及时维修,并进行同步设计;“蓄水池-山坪塘-水田”复合系统对水田田块的优化主要采取田块归并和条田整治两种方式。在优化方法上,田块归并主要通过在同一台面内的小田块、不规则田块和田坎进行归并,以减少田坎占地,增加有效耕地面积,提高耕地的利用率;条田整治根据条田建社区识别—规格确定—坎埂沟路设计—条田规划的步骤来完成。重庆市丘陵区小型蓄水工程复合系统优化不同程度上改变了蓄水工程的数量、质量及网状结构特征,增强了蓄水工程蓄水能力,提高了蓄水灌溉水源的利用效率。综上所述,通过对重庆市丘陵区3种地貌类型的研究区的小型蓄水工程的规划和设计分析,3个研究区样点村小型蓄水工程的网状结构得到了进一步的完善和补充,不仅提升了研究区样点村区域内的小型蓄水水源工程的蓄水能力,而且增强了研究区水土资源的利用率,有效减轻水土流失程度,改善农业环境气候,促进生态环境的优化。蓄水池选址的方法和结论可指导丘陵地区土地整理项目规划阶段不同规格蓄水池的选址,也可为其他雨水集蓄工程选址提供借鉴;山坪塘的特征及影响因素分析,可以山坪塘等小型水源工程整治措施提供理论依据;通过对水田进行田坎归并小块田变大块田、规范并减小田坎占地量可增加水田面积,同时也可为以后进行机械化生产打下基础,同时新修囤水田,提高夏季伏旱天气的抗旱能力。“蓄水池-山坪塘-水田”复合系统的优化布局和设计满足了丘陵山区的微地形特征和适度规模经营要求,能够有效治理丘陵山区耕地破碎化问题,满足农业机械化、规模化生产要求;优化农田水利设施空间布局,形成投资少、见效快、形式灵活、取水方便而又灌溉保证率高的农业灌排水利体系;解决了丘陵山区崎岖地貌背景下农业生产机械化、规模化、产业化问题。