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

孫 翀

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心，濟(jì)南 250014）

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

作為中國(guó)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(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，改善該區(qū)域水資源貧乏問(wèn)題［2］。但工程施工過(guò)程中造成了嚴(yán)重的區(qū)域性水土流失問(wèn)題［3］。為解決此問(wèn)題，工程施工期間及后期運(yùn)行期間，相關(guān)部門(mén)進(jìn)行了大量的水土保持整改工作。為了對(duì)相關(guān)部門(mén)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(píng)估方法，通過(guò)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(píng)估模型，并借助該評(píng)估模型對(duì)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(diǎn)關(guān)注土壤質(zhì)量，通過(guò)水土資源的科學(xué)應(yīng)用，完善相關(guān)資源保護(hù)等措施來(lái)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(shí)，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(wàn)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(wèn)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(shí)沖溝發(fā)育，也存在較嚴(yán)重水土流失問(wèn)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(jì)

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(jí)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(shí)環(huán)境，以治理與開(kāi)發(fā)相結(jié)合實(shí)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(jìn)展，通過(guò)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(wèn)題，基本實(shí)現(xiàn)了治理成果的保護(hù)。

2 水土保持質(zhì)量評(píng)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(huì)普遍關(guān)注的環(huán)境問(wèn)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(wèn)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(wèn)題加劇。

3）水土保持與土壤質(zhì)量的關(guān)系。各類(lèi)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(guò)程，以此達(dá)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(qiáng)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(píng)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(guò)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(píng)估模型，如圖1所示。

圖1 水土保持質(zhì)量評(píng)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(jī)質(zhì)、土壤導(dǎo)水性與土壤養(yǎng)分含量等評(píng)估指標(biāo)權(quán)重［11］，并確定各評(píng)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(píng)估指標(biāo)狀態(tài)值。依照不同評(píng)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(jì)算不同評(píng)估指標(biāo)隸屬度，依照不同區(qū)域采樣點(diǎn)土壤質(zhì)量分值情況，構(gòu)建土壤之間等級(jí)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(píng)估。

3 實(shí)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(píng)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(tái)市和威海市為研究對(duì)象，采用本研究方法評(píng)估各區(qū)域水土保持質(zhì)量?；谀繕?biāo)城市不同區(qū)域采樣點(diǎn)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(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 土壤質(zhì)量等級(jí)劃分

基于土壤質(zhì)量等級(jí)劃分情況，得到各城市土壤質(zhì)量等級(jí)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(jí)和E級(jí)，這2個(gè)等級(jí)的土地面積達(dá)到78.42%，說(shuō)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(jí)，土地面積達(dá)到89.57%，說(shuō)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(jí)，這3個(gè)等級(jí)的土地面積分別為22.57%、31.46%和45.97%，說(shuō)明該城市土壤質(zhì)量達(dá)到中等以上；煙臺(tái)市土壤質(zhì)量等級(jí)分布較為均勻，但面積占比較高的等級(jí)為D級(jí)和E級(jí)，說(shuō)明該城市土壤質(zhì)量偏低；威海市土壤質(zhì)量等級(jí)分布較為均勻，但面積占比較高的等級(jí)為C級(jí)和D級(jí)，說(shuō)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(tái)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(jí)面積百分比 （單位：%）

3.2 水土保持質(zhì)量提升策略

針對(duì)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(hù) 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(mén)頒布水環(huán)境保護(hù)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(shí)必須嚴(yán)禁生活污水和工業(yè)廢水排入，同時(shí)降低固體廢物污染，加強(qiáng)管理，確保污染整治取得實(shí)效。

3.2.2 水土保護(hù) 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(chǎng)水土保持工作中種植草坪與林木，加強(qiáng)林木培育管理，確保草坪與林木成活率達(dá)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(yùn)行后需關(guān)注是否造成新的水土流失，通過(guò)有效措施改善周邊出現(xiàn)的水土流失問(wèn)題，提升危險(xiǎn)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(wèn)題，改善生態(tài)環(huán)境，提升區(qū)域景觀價(jià)值，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。但工程施工過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致水土流失?；诖?，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(píng)估方法，有效評(píng)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)。