洋河流域因具有地方特色的种植业使其成为“京津冀”绿色农副产品保障基地,同时也是水资源利用率最高的区域。该流域范围内农业种植业产值在当地国民生产总值中占有绝对比例,用水量占比也高达70%以上。洋河流域作为我国典型的北方灌区,水资源匮乏问题突出,据统计近20年来洋河干流径流量逐年下降,由12 m3/s降至1 m3/s左右,逐年下降的水资源量促使供需水矛盾日益加剧。为保证洋河流域的经济效益,在流域供水总量一定的情况下,核心是提高蓝绿水转化率,即提高流域种植业水资源类型利用效率,因此本文提出提高蓝水资源转化绿水资源比率。水足迹理论的提出解决了宏观尺度上蓝、绿水资源量化问题,为洋河流域水资源利用效率研究提供了有效的量化方法。本文基于前期洋河流域基础资料和历史统计数据,在水足迹理论的指导下构建起洋河流域作物水足迹计算模型,探明洋河流域各区县2005~2016年蓝、绿水足迹时空演变规律;采用定性-定量相结合的方法探明气象、农业机械等因素对洋河流域作物生产水足迹的作用途径;采用数值模拟方法,基于研究内容一、二的结果提出保障洋河流域农业种植业产值的优化方案。主要结论如下:(1)洋河流域8个区县5种作物玉米、谷子、胡麻籽、马铃薯、西红柿蓝、绿水足迹占比分别为:54:46、55:45、13:87、16:84、37:63,作为占主要比例的粮食作物玉米和谷子(73%),其蓝水足迹均大于绿水足迹,具有较大的优化调整空间。从阈值范围上看玉米、谷子、胡麻籽、马铃薯、西红柿各区县蓝、绿水足迹比值范围分别为0.13~0.97,1.23~2.23,2.13~8.53,3.87~10.08,1.54~5.41;从时间变化上看,2005~2016年洋河流域8个区县5种作物蓝、绿水足迹总体呈稳中下降的趋势;从空间变化上看,洋河流域5种作物丰水年、平水年、枯水年份下部分区县蓝、绿水足迹分布差异显著。作物水足迹的量化可为下文洋河流域种植业优化及水足迹控制阈值的确定提供基础数据;(2)依据相关分析定性得出气温、风速、日照时长、湿度、农业机械、降雨、氮肥、磷肥8个因素是影响洋河流域作物水足迹的主要作用途径;依据定性分析结果进行通径、贡献率分析表明:降雨是影响作物水足迹的最主要途径,一方面降雨通过影响湿度对作物水足迹产生明显的负效应,另一方面通过氮肥的施用对水足迹产生明显的负效应,其对作物生产水足迹的贡献率为10.90%,说明降雨除能够直接影响作物绿水资源数量的获取,改变蓝、绿水比例从而影响作物水足迹还能够通过湿度、化肥施用量间接影响作物水足迹,由于降雨大小无法通过种植优化约束进行改变,因此提高绿水资源利用率可对水资源充分利用起积极作用;在农业生产资料投入方面,化肥施用、农业机械等都通过互相作用对作物水足迹产生影响;(3)基于研究内容(1)和研究内容(2)结果,选取洋河流域丰水年8个区县5种作物,以各区县作物总产值最大化为目标,以水资源数量、水资源类型和农作物种植面积为约束进行优化求解。通过优化模型得出:谷子、玉米、胡麻籽、西红柿、马铃薯面积分别减少了18738亩,247336亩,21350亩,11944亩,40233亩;作物种植面积的减少虽然影响作物产量但通过提高水资源利用效率可以增加作物单位面积产量从而提高作物经济综合效益,其中谷子、玉米、胡麻籽、西红柿、马铃薯通过地表水和地下水灌溉其最适需水量的89.3%,88.9%,97.1%,81.5%,87%能够有效提高水资源利用效率达到经济效益最优化。最终对比各区县五种农作物优化前后净收益得出:优化调整后各区县净收益提高了5.04亿元,约占优化前净收益的1/5,说明种植业结构优化方案取得了较好的经济效益。