《Journal of Arid Environments》：Regional-scale planning of water harvesting interventions in Somali arid areas: A multicriteria approach
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索马里是世界上最干旱的国家之一。在其北部地区，水资源收集（Water Harvesting, WH）——即收集和储存径流水以供生产性使用——可以作为应对有限且不稳定降雨及其后续水资源短缺影响的有效解决方案。实施WH的主要障碍在于选择适宜地点的困难，尤其是在该方
索马里是世界上最干旱的国家之一。在其北部地区，水资源收集（Water Harvesting, WH）——即收集和储存径流水以供生产性使用——可以作为应对有限且不稳定降雨及其后续水资源短缺影响的有效解决方案。实施WH的主要障碍在于选择适宜地点的困难，尤其是在该方法从未实施过的大面积区域。本研究针对索马里北部七个地区，提出了一种用于选择WH水塘（Ponds）和沙坝（Sand Dams）最佳选址的多准则分析方法。分析的标准和权重基于现有文献和与FAO-SWALIM官员的专家咨询确定。采用层次分析法（Analytical Hierarchy Process, AHP）以最小化权重选择中的不确定性，并利用超过100个现有WH设施对分析结果进行了验证。最后，评估了研究区内不同集水区的生物物理适宜性，显示西北侧沿东海岸具有良好的潜力。该方法覆盖了该国一半的国土面积，为任何较小尺度的调查提供了基线和起点，并可在任何类似环境中复制应用。
**一、研究背景与问题提出**
水资源短缺是干旱地区农业面临日益严峻的挑战。干旱区以稀少且不稳定的降水为特征，难以满足当地需求尤其是农业生产用水。气候变化正在加剧许多干旱地区的水资源短缺问题。然而，气候预测显示，在非洲之角（Horn of Africa）等关键干旱地区，降水、径流和土壤湿度预计将有所增加。即便在水资源可能可用的地区，由于经济条件所限无法获取水资源的经济性缺水（economic water scarcity）现象亦不容忽视。因此，增加水资源获取途径至关重要。水资源基础设施，尤其是依赖非传统水源如水资源收集（Water Harvesting, WH）的设施，是缓解当前和未来水资源短缺的关键适应措施。WH是指收集和储存降雨或径流水以供生产性使用的方法，不同环境已开发出多种WH技术以减少地表径流、抑制土壤蒸发并提高入渗和土壤保湿能力。已有大量文献证实了WH在缓解干旱期、提高全球农业生产潜力方面的积极作用。
索马里是全球最干旱的国家之一。其北部地区包括Awdal、Bari、Nugaal、Sanaag、Sool、Togdheer和Woqooyi Galbeed等区域，占国土面积的约80%，高度易受气候变化和极端天气条件的影响。据国家发展计划，2018年至2022年间这些地区经历了五个连续失败的雨季。超过70%的畜牧业和农业领域的民生受到影响，54.4%的索马里人口生活在贫困线以下。尽管Somaliland国家灾害防备战略已纳入多种提升干旱恢复力的机制，并开展了多项水土保持项目，如修复Togdheer地区的30个berkhads（矩形集水盆地）、Sanaag地区的11个berkhads，以及在Woqooyi Galbeed地区建设4座沙坝等，但全国范围内仍缺乏明确的水资源收集设施选址指南和整体规划。因此，本研究旨在基于多准则决策分析（Multi-Criteria Decision Making, MCDM）方法，为沙坝（sand dams）和水塘（water ponds）提供大尺度的选址适宜性评估。水塘为开放式地表蓄水池，由集水区、进水渠和防风篱笆构成；沙坝则是建在季节性沙质河流河床上的混凝土屏障，通过上游粗砂的沉积扩大河床含水层的天然储存能力。这两种WH技术各具特点，其适宜性评估标准存在差异。
**二、研究方法**
研究人员采用空间MCDM方法，将不同类型数据转换为空间图并按共同时度分类叠加，获得最终输出结果。各准则层的像素值按1至9的适宜性等级重新划分为五个等级：1级为不适宜，数值越高适宜性越高，9级为最优。针对水塘和沙坝分别建立了不同的准则组合（表1），包括坡度、降雨量、土地覆盖、土壤质地、潜在径流/径流曲线数（Curve Number, CN）、地质类型和河网等级。采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）确定各因子权重，通过成对比较矩阵方法和一致性检验验证结果。由于难以在该研究区域集中专家小组，研究人员采用混合方法，于2024年5月至9月期间通过线上会议与FAO-SWALIM官员共同生成了三组水塘成对矩阵和一组沙坝成对矩阵。利用FAO-SWALIM提供的102个（99个水塘和3个沙坝）现有WH设施的地理位置对适宜性图进行验证，沙坝的验证数据补充了Lopez-Rey (2019)收集的5个位置信息。所有计算的一致性比率均在一定限度内。最后基于HydroBASINS数据库中尺度的子流域边界划分进行集水区分析。数据来源包括：DTM数据采用FABDEM（Forest and Buildings removed Copernicus DEM），空间分辨率为30m；降雨数据采用CHIRPS（Climate Hazards Infrared Precipitation with Stations，气候灾害红外降水站数据）1981至2022年年均降水数据，空间分辨率为5km；土地覆盖数据采用ESA Worldcover，分辨率为10m；土壤数据采用FAO-SWALIM的索马里土壤图（比例尺1:250,000）；径流曲线数采用GCN250（空间分辨率250m）；河网数据采用HydroRIVERS V 1.0；流域数据采用HydroBASINS V 1.0；岩性数据采用GLiM（Global Lithological Map）全球岩性图。
**三、研究结果**
**（一）多准则决策分析结果与验证**
通过AHP生成的权重组合中，水塘准则权重最大的为径流曲线数。水塘分析的三组权重组合中，Test 2组合的验证效果最佳，其中高适宜等级（9、7、5级）区域内包含90%的WH设施，而仅占区域面积的63%；等权重组合则表现较差。沙坝权重中，河网等级权重最高，图为0.160，验证结果表明其高适宜等级（9、7、5级）区域覆盖率为58%的河道长度但包含了全部8个设施中的100%，验证表现良好。
**（B）适宜性分布**
水塘和沙坝的最适宜地点均位于研究区西北部，包括Woqooyi Galbeed地区，这得益于有利的地形和相对较高的降雨量。东部地区的水塘建设具有中等潜力，但沙坝建设的潜力非常有限，主要原因是大部分地区地形平坦，河流系统具有极大的河网等级。在Togdheer地区，9级和7级适宜性区域覆盖了该地区的大部分面积，具有较高的水塘建设适宜性。Woqooyi Galbeed地区的南部和中部大部分为9级适宜性区域，适合水塘建设。对于沙坝而言，Togdheer地区9级和7级适宜性河流构成了该地区河流的大多数，表明该地区沙坝建设潜力较大。
**（C）集水区分析**
基于水文划界确定的研究区分布了20个集水区，按水塘和沙坝的平均适宜性分别进行了排序。那些在水塘和沙坝适宜性排名中均位列前10的集水区被确定为具有较高生物物理适宜性的潜在区域。这些集水区主要位于索马里西北部，同时研究区东部也存在一个大型沿海集水区表现出相对较高的潜力。该分析属于生物物理适宜性评估，不涉及社会经济因素的综合排序。
**四、讨论与结论**
讨论部分指出，在水塘的成对比较矩阵分析中，最关键的参数是采用径流曲线数方法评估的径流潜力，这与同类研究一致。降雨量和坡度对水塘选址也有重要影响。沙坝选址中虽不常考虑径流生成潜力，但流域潜力主要通过河网等级体现。研究人员创新性地引入岩性作为重要参数，权重为0.160，与其他几项相关研究一致。本研究所选数据代表了区域内同类研究中较为先进的数据源。分析的主要局限在于验证数据集样本量有限且分布仍待完善覆盖整个研究区。此外，在区域尺度上难以整合社会经济信息，其他纳入社会经济数据的研究大多针对更小范围。
研究结论表明，本研究利用MCDM和AHP成对比较方法，为索马里北部开发了沙坝和水塘WH设施的大区域尺度适宜性选址分析。分析利用100多个现有设施进行了充分验证，大多数设施位于空间MCDM识别的适宜区域。水塘和沙坝WH潜力最大的地区为Togdheer和Woqooyi Galbeed，而基于水文边界划分的集水区分析显示，从生物物理角度看，最适宜的WH集水区主要位于索马里西北部，同时研究区东部的一个大型沿海集水区也具有较高潜力。该研究成果为未来WH设施规划提供了起点和基础，为评估适宜区域的首要步骤奠定了基础。
