2012年起,水利部組織開展編制水中長期供求規劃,該規劃在緊密結合國家相關中長期發展規劃和全國主體功能區規劃等的基礎上,以水資源綜合規劃為依據,明確水安全保障體系建設的任務,安排供水保障工程體系以及調控水工程對策措施,重點提出保障糧食安全供水方案及政策措施。因此,研究規劃實施對農業供水安全保障程度的提高效果具有重要意義。
云南省是我國的農業大省,《全國新增500億kg糧食生產能力規劃\\(2009-2020年\\)》中云南省計劃新增50億kg糧食,但云南省由于水資源分布不均、水利基礎設施薄弱等原因造成的干旱使農業供水減少,農業損失較大。
2009年11月-2010年5月,云南發生了秋冬春連旱,為全省綜合氣象干旱重現期80年以上一遇,其中滇中、滇東及滇西東部大部分地區為100年以上一遇,干旱造成2 497.7萬人受災,農作物受災面積295.7萬hm2,絕收面積88.2萬hm2,直接經濟損失273.3億元。因此,本文以云南省為典型研究區域,選取具有一定代表性和可移植性的評價指標,針對2009-2010年云南省發生的干旱對農業造成的巨大影響,重點結合水中長期規劃對提高云南省農業供水的規劃措施,分析規劃實施前后100年一遇干旱條件下農業供水安全。
近年來,供水安全評價主要集中于城市供水及農村生活飲用水方面,采取的方法主要為基于模糊數學的評價方法,從水量、水質、供水途徑等多個層面選取大量指標開展供水安全評價工作,為評價城鎮的供水安全保障起到積極作用,同時為后續供水安全評價方法、評價因子等的選擇提供參考。但關于農業供水安全評價的內容尚不多見;且目前對土地利用規劃實施、城市發展規劃對環境、生態影響的分析評價較多見,水資源相關規劃實施效果分析較少。因此,本文采用模糊層次綜合評價法對云南省實施水中長期供求規劃前后農業的供水安全評價,也能 為 其 他 地 區 水 資 源 相 關 規 劃 實 施 效 果 分 析 提 供參考。
1 農業供水安全內涵
農業供水安全指農業需水量得到一定滿足,使得農業不出現旱災損失或者農業旱災損失處于可接受范圍的狀態。農業供水安全是一個相對安全概念,當農業灌溉保證率越高,旱災損失越小,農業供水越安全。農業需水完全得到滿足,旱損為零的狀態是一種理想狀態。
農業供水安全包含了兩層內容,一個方面指農業需水得到保證的情況,主要和來水情況、需水情況及工程保障等有關;另一個方面指在一定的農業需水保證率下,農業損失情況,主要和農作物生長與供水關系有關。供水保證率和農業損失是反映供水安全程度的決定性指標。
供水安全狀況可以用函數式\\(1\\)表示:S=F[M\\(p,n,a,…\\),L\\(e,c,z,…\\)] \\(1\\)
式中:S為供水安全勢函數;M為表征農業需水、供水關系的控制變量,直接決定農業供水情況,決定控制變量的因子主要有:農業供水因子\\(p\\)、農業需水因子\\(n\\)及工程保障與管理因子\\(a\\)等;L為表征農業旱災損失的狀態變量,是一個結果性變量,受到農業供水情況的影響,但卻是最能直觀反映農業供水安全程度的有力參數。
2 評價指標體系構成
農業供水安全涉及來水條件、供水情況、農作物需水情況、供水工程及保障情況,以及一定需水保證率下的損失情況等,影響因素多且復雜,水文氣象、土壤、作物本身特征\\(物種、種植結構、數量等\\)、地質災害、溫度等眾多因素都將對供水安全產生影響,因此,農業供水具有復雜性和不確定性,農業供水安全評價涉及干旱-水資源-農業-社會復合系統的不同子系統和不同層面的多維協調關系,是一個典型的多層次、多目標的決策問題。這樣將農業供水安全指標體系分成3個層次,分別為目標層、準則層和指標層。目標層為單一目標,干旱程度、農業需水、農業供水、工程保障與管理制度作為四大準則層,在每一準則層下有若干具體指標,評價層次結構見圖1?！緢D1】
結合國內外現有的供水安全指標體系的相關研究,按照以上建立的指標體系結構,在各準則層下繼續構建指標變量。供水安全評價指標變量的構建以全面為主,力求收集能表征農業供水的各個方面,為評價指標的構建提供一個全面、豐富的基礎庫,具體包括:①干旱程度:減產指數、干旱率、干旱烈度、農業產量遞減率、農業經濟損失、單方水糧食產量、用水彈性系數等;②農業需水:農業種植結構、單位面積水資源量、農業供水虧缺系數、耕種條件\\(土壤條件、耕種方式等\\)、擠占農用水率、土壤墑情、蒸發蒸騰指數、溫度、光照、風力等;③農業供水:農業單位面積灌溉用水量、降水距平、徑流模數、地下水開采程度、干旱指數、產水模數、多年平均缺水率、地表水開發利用程度、地下水開發利用程度、節灌率、人均用水量等;④工程保障與管理制度:工程供水能力保障、供水工程覆蓋率、正常運行情況、工程配套率、應急預案、灌溉制度優化、供水管理、聯合供水制度等。
3 現狀農業供水安全評價
3.1 指標選取及權重確定 本次評價的目的是結合云南省水資源開發利用程度低、水利基礎設施薄弱等基本情況,對四大準則層進行指標篩選,建立云南省農業供水安全評價指標體系。首先采用“Delphi法”對指標集進行初步的定性篩選。
Delphi法是在初步提出評價指標體系的基礎上,向專家征求意見,然后進行統計處理,并反饋咨詢結果,經過幾輪咨詢,專家意見趨于統一后,確定出具體的評價指標體系。此時,通過定性分析已刪除掉部分相關性很強的指標,但仍會存在隱含的相關指標。因此,通過定量化的分析方法,剔除掉帶有干擾信息的指標,提高評判結果的合理性。本文選擇原理明了、計算簡便的主成分分析作為定量篩選的方法。通過定性與定量的方法確定的評價指標,如表1所示。同時,本文結合云南省2009-2010年度受旱情況、缺水情況、降水、水資源開發利用等各項調查數據,根據指標含義進行指標值計算,如表1所示?！颈?.略】
指標權重的合理選擇關系到綜合評價的正確性和科學性,各指標的初始權重采用層次分析法,先將指標之間兩兩比較,按照相對重要等級賦值,構造判斷矩陣,計算出各指標的權重;其次,對各指標的敏感性進行分,如式\\(2\\)所示?！?】
式中:ωy是目標函數受第i個指標變化影響的變化率;ωx是第i個指標的變化率;Δyi是目標函數受第i個指標變化影響的變動幅度;Δxi是第i個指標的變化率;y0是目標函數基值;x0為第i個指標的基值。最后,在敏感性分析的基礎上,結合專家意見對權重進行調整,如表2所示?！颈?】
從權重計算結果可以看出,對農業供水安全影響較大的有指標有多水源調水能力、工程供水能力、農業種植結構合理性等指標,說明在相同的來水條件下,農業供水安全與工程保障、農業自身種植結構更為密切,該情況基本符合云南省現狀供水概況。
3.2 評價結果 通過對各個指標進行分析,結合專家意見,設定云南省農業供水安全評價標準,如表3所示?！颈?】
本次計算采用模糊綜合評價法進行分析計算,模糊綜合評價法是一種定性與定量相結合,綜合化程度較高的評價方法,以模糊數學為基礎,應用模糊關系合成的原理,將一些邊界不清,不易定量的因素定量化,由多個因素對被評判事物隸屬等級狀況進行綜合評價的一種方法,該方法利用模糊隸屬度理論把定性指標合理地量化,很好地解決了農業供水復雜性和不確定性問題,可以作為農業供水安全評價理論工具。
根據表1中的特征值,計算云南省農業供水安全風險各個評價指標的隸屬度函數,建立模糊關系矩陣。根據上述權重,對2009-2010年云南省農業供水安全進行分析計算,得到模糊綜合評價結果0.743,根據表2可知,2009-2010年云南省農業供水安全處于橙色預警狀態,存在較高風險,基本符合云南省現狀實況,說明該套指標可以用于云南省農業供水安全評價。
4 規劃實施前后效果分析
\\(1\\)農業供水安全現狀分析。2009-2010年云南省農業供水安全存在較高風險,分析其原因,主要是由于水資源時空分布極不均勻,長達半年的干季\\(11-4月\\)徑流量僅占全年總量的13%~39%;其次引水工程數量最多,占總供水量的48.1%,在枯季無水可引現象較為普遍,且引水工程質量差,在絕大多數地區的供水保證程度低;第三,水源調度及應急保障能力不夠。這就導致云南省供水保證能力低、灌溉保證率低、旱澇保收程度低\\(只占有效灌面積的57.5%,常用耕地面積的21%\\)、抵抗洪旱災害能力弱。
\\(2\\)規劃實施后供水安全評價。目前云南省由于干旱缺水,每年造成農田因旱成災面積在1 334萬hm2以上,體現出灌區供水能力嚴重不足。2010年遭遇的100年一遇特大干旱,充分暴露了水利仍是云南省經濟社會發展的瓶頸制約,加快扭轉農業主要“靠天吃飯”局面任務越來越艱巨,且《云南省新增50億kg糧 食 生 產 能 力 規 劃 \\(2009-2020年\\)》提 出2020年云南省要新增50億kg糧食,這對農業供水安全也提出巨大挑戰。因此,水中長期供求規劃要求,未來云南省必須提高供水保證率,保障穩定供水,提高旱澇保收程度。具體措施如下:①加快推進重點水源工程。繼續推進以“潤滇工程”為重點的水源工程建設。加大干旱易發區、糧食主產區和邊疆、民族、貧困等地區的抗旱應急備用水源建設力度。②加快推進農田水利工程。完成200萬件以上小水窖、小水池、小塘壩、小泵站、小水渠等“五小水利”工程。③加快推進高效節水灌溉工程。
到2020年,全面完成12個大型、90個重點中型及一批小型灌區配套和節水改造。結合云南省新增50億kg糧食工程建設,調整農業種植結構,積極發展節水型設施農業和旱作農業。
全國水中長期供求規劃、云南省水中長期供求規劃等規劃成果逐步實施后,農業種植結構合理性、節灌率、工程供水能力、多水源調水能力等指標均有較明顯的改善,對農業干旱供水安全進行評價,與現狀供水安全進行對比,分析規劃實施的效果,結果如表4所示?！颈?】
中長期規劃實施后,根據積極抗旱、供水基礎設施的加強建設及應急保障措施等工程、非工程措施的落實,工程保障與管理制度 得到加 強,其中工程供水能 力 由 現 狀 的87%達 到2030年95%,多水源調水能力也由目前的干旱期間“無水可調”達到90%,農業種植結構到2030年調整合理,應急預案與管理制度更是大大加強。
2020年云南省再次遭遇100年一遇特大干旱時,農業供水安全分值為0.479,處于預警狀態,減產率下降到18%;2030年遭遇時,農業供水安全0.136,已經達到基本安全,減產率下降到9%,抗風險能力已大大加強,規劃成果明顯。
5 結語
本文在分析農業供水內涵的基礎上,建立云南省農業供水安全評價模型,對云南的2009-2010年農業供水安全進行評價;其次,分析云南省水中長期供求規劃提出的主要措施,對水中長期規劃、云南省地方相關規劃實施后的農業供水安全情況進行評價。主要結論如下。
\\(1\\)本文以云南省農業供水為例,根據建立的云南省農業干旱供水安全評價指標體系,對現狀及未來水中長期供求規劃實施后農業供水安全進行評價,評價結果與云南省農業供水實際情況基本相符。建立的農業供水安全評價模型對規劃實施的評價具有普適性和推廣性,對評價其他地方的農業供水安全有一定的參考價值。
\\(2\\)對2009-2010年云南省農業供水安全進行評價,結果為0.625,處于橙色預警狀態,存在較高風險。分析原因,主要是由于云南省目前水資源時空分布不均勻,而引水工程占供水量比重較大,枯水季節無水可引造成農業供水得不到保障。
\\(3\\)針對目前云南省灌溉保證率低、旱澇保收程度低、抵抗洪旱災害能力弱等弱勢,水中長期供求規劃提出積極抗旱、節水灌溉工程的推進、供水基礎設施的加強建設及應急保障措施等多項工程、非工程措施。評價結果顯示,規劃實施后,農業供水安全從現狀的橙色預警到2020年的預警,2030年達到基本安全,供水保障程度明顯提高,規劃實施效果明顯。
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