膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持質(zhì)量評估方法

孫 翀

（山東省調(diào)水工程運行維護中心，濟南 250014）

水土保持的目的是防止水土流失問題的出現(xiàn)，提升水土資源應(yīng)用的科學(xué)性［1］。在社會環(huán)境意識普遍提升的大環(huán)境下，水土保持工作成為生態(tài)保護的重點工作內(nèi)容。

作為中國南水北調(diào)東線工程的主要工作內(nèi)容，膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程能夠合理調(diào)度區(qū)域水資源，實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，改善該區(qū)域水資源貧乏問題［2］。但工程施工過程中造成了嚴(yán)重的區(qū)域性水土流失問題［3］。為解決此問題，工程施工期間及后期運行期間，相關(guān)部門進行了大量的水土保持整改工作。為了對相關(guān)部門水土保持整改措施提供科學(xué)依據(jù)，本研究提出了膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持質(zhì)量評估方法，通過分析當(dāng)前膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持和水土流失現(xiàn)狀，確定水土保持與土壤質(zhì)量間的相關(guān)性，構(gòu)建膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持質(zhì)量評估模型，并借助該評估模型對膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)水土保持和水土流失的治理提出建議。

1 膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持現(xiàn)狀

水土保持與水土流失之間具有顯著相關(guān)性［4］。水土保持是以避免水土流失為基礎(chǔ)，以水土資源可持續(xù)利用為目的，重點關(guān)注土壤質(zhì)量，通過水土資源的科學(xué)應(yīng)用，完善相關(guān)資源保護等措施來提升土壤質(zhì)量。基于此，在分析膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持現(xiàn)狀時，需從水土流失與水土保持兩方面出發(fā)。

1.1 膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)水土流失現(xiàn)狀

膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)年均降雨量與徑流模數(shù)分別為650 mm和27萬m3/km2以上。區(qū)域內(nèi)以低山丘陵區(qū)為主，匯水區(qū)坡度降幅顯著且具有顯著集中性特征。因此，極易形成局部土壤侵蝕問題［5］。通常情況下，山腰處水土流失最為嚴(yán)重；山谷地區(qū)域存在臨時沖溝發(fā)育，也存在較嚴(yán)重水土流失問題。

膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程涉及區(qū)域?qū)僦饕卫韰^(qū)［6］，2020年區(qū)域內(nèi)水土流失面積現(xiàn)狀如表1所示。

表1 2020年區(qū)域內(nèi)水土流失面積現(xiàn)狀統(tǒng)計

1.2 膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)水土保持現(xiàn)狀

隨著環(huán)保概念的提出，各級政府加大了生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度，膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)內(nèi)水土保持工作步伐不斷加快。結(jié)合膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)實環(huán)境，以治理與開發(fā)相結(jié)合實現(xiàn)小流域水土流失整治工作。2018年膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)水土保持育林情況如表2所示。

表2 2018年灌區(qū)水土保持育林情況 （單位：hm2）

由表2可知，2018年膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)水土保持工作得到較大進展，通過造林、育苗、改善農(nóng)田林網(wǎng)等方式，不斷地增加造林、育林面積，有效地防治了區(qū)域內(nèi)水土流失問題，基本實現(xiàn)了治理成果的保護。

2 水土保持質(zhì)量評估

2.1 水土保持與土壤質(zhì)量相關(guān)性分析

1）水土流失導(dǎo)致土壤質(zhì)量降低。水土流失是當(dāng)前社會普遍關(guān)注的環(huán)境問題，造成土壤土層變薄、養(yǎng)分循環(huán)不均衡、砂礫化、劣質(zhì)化、貧瘠化等問題，是導(dǎo)致土壤退化的最主要因素［7，8］。

2）土壤質(zhì)量降低導(dǎo)致水土流失加劇。侵蝕力與抗侵蝕力（抗蝕性和抗沖性）間的相互作用是影響水土流失情況的決定性因素。土壤質(zhì)量與其自身抗侵蝕力之間呈正比例相關(guān)，即土壤質(zhì)量降低，其自身抗侵蝕力也隨之降低，由此導(dǎo)致水土流失問題加劇。

3）水土保持與土壤質(zhì)量的關(guān)系。各類水土保持方法是基于土地應(yīng)用形式的變化，改善土地植被環(huán)境與生態(tài)過程，以此達到提升土壤質(zhì)量的目的。水土保持方法能夠提升土壤孔隙度與腐殖質(zhì)含量，降低土壤容重，增強土壤呼吸和水分涵養(yǎng)能力，提升水土保持能力。

2.2 質(zhì)量評估模型構(gòu)建

基于水土保持與土壤質(zhì)量的相關(guān)性分析可知水土保持與土壤質(zhì)量具有緊密相關(guān)性［9，10］，因此，可通過土壤質(zhì)量描述水土保持質(zhì)量，構(gòu)建水土保持質(zhì)量評估模型，如圖1所示。

圖1 水土保持質(zhì)量評估模型

土壤質(zhì)量與水土保持質(zhì)量之間呈正比例關(guān)系，即土壤質(zhì)量越高水體保持質(zhì)量越高。利用特爾菲法與層次分析法確定土壤有機質(zhì)、土壤導(dǎo)水性與土壤養(yǎng)分含量等評估指標(biāo)權(quán)重［11］，并確定各評估指標(biāo)所屬的隸屬度函數(shù)和隸屬度值［12］，利用該值描述不同評估指標(biāo)狀態(tài)值。依照不同評估指標(biāo)的權(quán)重與隸屬度確定膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的土壤質(zhì)量指標(biāo)分值為：

式中，Wi和Ni分別表示指標(biāo)權(quán)重值與隸屬度值。

根據(jù)式（1）計算不同評估指標(biāo)隸屬度，依照不同區(qū)域采樣點土壤質(zhì)量分值情況，構(gòu)建土壤之間等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)完成膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)水土保持質(zhì)量的評估。

3 實證與策略分析

3.1 膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持質(zhì)量評估結(jié)果

以膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程所涉及的濱州市、濰坊市、青島市、煙臺市和威海市為研究對象，采用本研究方法評估各區(qū)域水土保持質(zhì)量。基于目標(biāo)城市不同區(qū)域采樣點土壤質(zhì)量分值情況，生成膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程所涉及區(qū)域的土壤質(zhì)量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 土壤質(zhì)量等級劃分

基于土壤質(zhì)量等級劃分情況，得到各城市土壤質(zhì)量等級面積百分比情況，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，濱州市土壤質(zhì)量主要集中在D級和E級，這2個等級的土地面積達到78.42%，說明該城市土壤質(zhì)量偏低；濰坊市土壤質(zhì)量主要集中在C級，土地面積達到89.57%，說明該城市土壤質(zhì)量中等；青島市土壤質(zhì)量主要集中在B、C和D級，這3個等級的土地面積分別為22.57%、31.46%和45.97%，說明該城市土壤質(zhì)量達到中等以上；煙臺市土壤質(zhì)量等級分布較為均勻，但面積占比較高的等級為D級和E級，說明該城市土壤質(zhì)量偏低；威海市土壤質(zhì)量等級分布較為均勻，但面積占比較高的等級為C級和D級，說明該城市土壤質(zhì)量中等。基于土壤質(zhì)量與水土保持質(zhì)量間的正比例相關(guān)性，可知濱州市和煙臺市水土保持質(zhì)量處于偏低水平，濰坊市水土保持質(zhì)量處于中等偏下水平，青島市水土保持質(zhì)量處于中等偏上水平，威海市水土保持質(zhì)量處于中等水平。

表4 各城市土壤質(zhì)量等級面積百分比 （單位：%）

3.2 水土保持質(zhì)量提升策略

針對膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程所涉及區(qū)域水土保持質(zhì)量較低的現(xiàn)狀，提出水土保持質(zhì)量提升策略。

3.2.1 輸水線路水環(huán)境保護 為確保膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程所涉及區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量，需著重控制明渠段沿途污染源。相關(guān)部門頒布水環(huán)境保護法規(guī)，保障膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程輸水水質(zhì)安全。輸水線路途經(jīng)民眾居住區(qū)域時必須嚴(yán)禁生活污水和工業(yè)廢水排入，同時降低固體廢物污染，加強管理，確保污染整治取得實效。

3.2.2 水土保護 膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程施工期與工程結(jié)束后水土保持工作可歸納為：①在施工期輸水明渠、管道及管理區(qū)、取/棄土場水土保持工作中種植草坪與林木，加強林木培育管理，確保草坪與林木成活率達到90%以上；②膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水主體工程在通水運行后需關(guān)注是否造成新的水土流失，通過有效措施改善周邊出現(xiàn)的水土流失問題，提升危險區(qū)域水土保持措施管理力度。

4 結(jié)論

膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程能夠顯著改善供水區(qū)用水貧乏問題，改善生態(tài)環(huán)境，提升區(qū)域景觀價值，促進區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。但工程施工過程中會導(dǎo)致水土流失。基于此，研究了膠東農(nóng)業(yè)灌區(qū)引黃調(diào)水工程水土保持質(zhì)量評估方法，有效評估工程涉及區(qū)域水土保持質(zhì)量，為區(qū)域生態(tài)管理提供依據(jù)。