建三江管理局是我国的重要商品粮基地,位于三江平原腹地,地势平坦、土地肥沃、水资源丰富,发展农业具有得天独厚的优势。随着经济和社会的发展,导致粮食需求量逐年增多。为提高粮食产量,过度施用化肥、农药和超采地下水等掠夺式的开发对建三江管理局水环境造成了严重破坏。在这种背景下,对建三江管理局的地表水和地下水环境质量进行评价,提取影响建三江管理局水环境质量的关键驱动因子并进行相应情景模拟分析,对保障农业灌溉用水和粮食安全,提高水资源利用率,推进农业供给侧结构性改革,实现“绿色农业”和“清洁生产”,实现农业的可持续发展,提高水资源利用率,推进农业供给侧结构性改革,以及实现“绿色农业”和“清洁生产”具有重要的理论和现实意义。本文将建三江管理局下辖15个大中型国有农场作为研究区域,对其地表水、地下水环境质量进行评价,提取建三江管理局水环境质量的关键驱动因子,并进行相应的情景模拟分析,具体研究内容如下:(1)利用地表水环境质量RBF神经网络评价模型和基于花朵授粉算法的地表水环境质量极限学习机评价模型对建三江管理局下辖15个大中型国有农场的地表水环境质量进行评价。结果表明建三江管理局下辖15个农场中仅勤得利农场地表水环境质量等级为Ⅰ级,其余质量等级主要集中在Ⅱ、Ⅲ、劣Ⅴ类三个等级,说明建三江管理局的地表水环境质量较差。由地表水环境质量等级空间分布规律发现,建三江管理局地表水环境质量等级呈现集中式分布且从北向南地表水环境质量逐渐变差,其中水质等级为Ⅳ、劣Ⅴ的农场均出现在建三江管理局南部地区,地表水环境质量等级为Ⅱ级的农场主要分布在建三江管理局北部和东北部地区。(2)采用地下水环境质量随机森林评价模型、地下水环境质量F值评分法评价模型和基于萤火虫算法的地下水环境质量投影寻踪评价模型对建三江管理局下辖15个农场的地下水环境质量进行评价,评价结果显示建三江管理局下辖15个农场的地下水环境质量等级全部集中在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个等级,其中水质等级为Ⅱ、Ⅳ级的农场分别占建三江管理局农场总数的27%,水质等级为Ⅲ的农场占建三江管理局农场总数的47%,说明建三江管理局地下水环境质量较好。由地下水环境质量等级空间分布规律发现,建三江管理局地下水环境质量等级呈现块状分布,由西向东地下水环境质量逐渐递增。其中地下水环境质量等级为Ⅱ的农场主要集中在建三江管理局东部和北部地区;地下水环境质量等级为Ⅲ的农场,主要集中在建三江管理局中部和中南部地区;地下水环境质量等级为Ⅳ的农场,主要集中在建三江管理局西部和东北部地区。(3)构建基于BP神经网络的决策与实验室法对建三江管理局水环境质量驱动机制进行分析,计算建三江管理局水环境质量驱动因子的影响度、被影响度、中心度及原因度,分析确定关键驱动因子,剖析其在水环境质量变化中的作用机制与效应,并根据多元线性回归方程的统计量,证明所构建模型是合理可行的。其中影响建三江管理局地表水环境质量关键驱动因子为:耕地面积比例、人口总数、单位面积化肥施用量、单位面积氮肥施用量、工业企业数量;建三江管理局地下水环境质量关键驱动因子为:单位面积化肥施用量、工业企业数量、人口总数、人均GDP、单位面积磷肥施用量,并通过改变关键驱动因子数量从而验证所选关键驱动因子的合理性。(4)将影响地表水和地下水环境质量的关键驱动因子作为自变量,地表水和地下水质量指数作为因变量构建多元线性回归方程,由R2、显著性等指标说明所构建的多元线性回归方程具有较好的拟合性和显著性。结合国家宏观政策以及建三江管理局实际生产、生活水平,采用情景分析法,建立情景分析方案集,通过模拟未来情景,将地表水和地下水环境质量作为情景优劣的评判指标,发现情景三地表水和地下水环境质量相比其他两种情景较好,说明减少化肥的施用量有利于改善建三江水环境质量。