农田水利是为农业生产服务的水利事业,农田水利工程的建设状况和管理效果,直接关系到我国的水安全、粮食安全和生态安全,关系到美丽乡村建设和农民增收增效、精准扶贫与农业水利现代化发展。近年来,国家高度重视农田水利建设,中央一号文件反复强调要加快农田水利设施建设,农田水利工程建设投资稳步增长,但农田水利工程建设投资实际效果如何?一直存在争议。在水生态文明建设背景下,基于生态视角全面系统地综合评价农田水利工程建设的经济、社会和生态环境效益,对提高未来农田水利建设项目决策的科学性,促进农田粮食增产、农民增收和灌区生态环境保护,具有重要意义。本文在广泛阅读国内外相关研究成果并进行系统评述的基础上,以湖南省为研究对象,对其7个大型灌区及14个小农水重点县进行了现状调研,总结分析了湖南省农田水利投资建设经验和存在的主要问题,建立了湖南省14个市州农田水利建设的生态系统服务价值(ESV)评估模型;综合考虑各市州自然环境、土地利用及农业功能(对应生态系统服务)的空间差异性,提出湖南省生态农业区划方案。在此基础上,剖析且定量计算各生态农业分区农田水利建设的经济、社会及生态环境效益,构建了湖南省农田水利建设实际综合效益评价模型及其风险评估模型。主要成果如下:(1)提出了农田水利建设生态系统服务价值的概念,在遥感和地理信息技术的支持下,基于改进的当量因子法构建了市州尺度的农田水利建设生态系统服务价值评估模型。对湖南省2000、2005、2010、2015年14个市州的农田水利建设生态系统服务价值进行测算,结果表明,随着农田水利建设的推进,各市州ESV呈增长趋势,且由负转正;中后期ESV低值主要集中在中部、西北部,较高值集中在东部、西北部靠中部地区,其他区域多为中等。供给服务、调节服务、支持服务、文化服务历年占比变化较小,分别为3.5%、74.0%、18.3%、4.2%。(2)从自然环境条件、农业功能(与ESV相对应)和土地利用情况三方面构建湖南省生态农业区划指标体系(4大类13小类),采用主成分分析与系统聚类法相结合的方法对湖南省进行生态农业区划,为后续效益评估评价研究提供空间分类依据。(3)从经济、社会及生态环境三方面研究了农田水利建设效益组成及量化评估方法,实现分项效益货币化。选取典型年,基于生态农业区划对湖南省进行效益评估。结果表明,综合效益规律为平水年>丰水年>枯水年,反映了农田水利工程的公益性、基础性和外部效益性;7个生态农业分区中,洞庭湖平原粮油及水产品主产区(D2)灌溉增产效益、节水效益、农田生态养殖效益、土壤改善效益占绝对优势,长浏盆地休闲旅游文化区(A)乡村旅游效益始终保持领先,与各分区的功能特征相一致;农田水利建设对水环境的影响均为负值,整体浓度超标,农田水环境污染控制有待加强。(4)采用AHP-熵值法组合赋权法构建了湖南省农田水利建设效益综合评价体系和模型。基于生态农业区划对湖南省2015年农田水利建设效益进行综合评价,结果表明,社会效益与生态环境效益指标权重相对较大;北部地区经济效益优秀,中部至南部地区经济效益良好,东南、西北地区经济效益相对较差;从东北至西南方向地区社会效益越来越好,东南、西北地区社会效益相对较差;北部、南部及西南部地区生态环境效益多为良好或优秀,中部偏东及西北部地区相对较差;中部地区综合效益整体较好,南部偏西地区综合效益良好,北偏东部地区综合效益一般,东南、西北地区综合效益相对较差。(5)探索了农田水利建设效益风险因素,基于模糊评价法构建了湖南省农田水利建设效益风险评估指标体系和模型。利用统计学方法确定了风险分配系数,计算并绘出湖南省各市州农田水利建设效益风险图。结果表明,湖南省农田水利建设效益风险整体较小;东北、西南地区农田水利建设效益风险相对较小,东南、西北地区风险相对较大。