中国东部季风区水资源脆弱性评价

人 民 黄 河 2013 年第 9 期
暴露程度、系统对气候变化的敏感性和系统的适应能力 3 个方 面。而天气和气候事件、暴露度和脆弱性又是灾害风险的 3 个 构成要素。从气候变化的角度来研究，则要分析气候变化引起 的脆弱性、暴露度和灾害风险的改变程度。灾害风险管理和气 候变化适应的重点是减少脆弱性和暴露度，并提高系统在各种 潜在极端事件不利影响下的恢复力［7］。脆弱性和灾害风险的 关系见图 1。
Assessment of Water Resources Vulnerability under Climate Change in East China Monsoon Region
LUO Xin-ping1 ，XIA Jun1，2 ，QIU Bing1 ，CHEN Jun-xu1 ，WENG Jian-wu1
（ 3）
式中： δ（ ΔP，ΔT） 为径流对降水、气温变化的敏感性； P、T、ΔP、
ΔT 分别为多年平均降水量、多年平均气温、与多年平均降水量
相比变化的降水量、与多年平均气温相比变化的气温； f（ P，T）
为多年平均径流量； f（ P + ΔP，T + ΔT） 为降水量与多年平均降
水量相差 ΔP、气温与多年平均气温相差 ΔT 时的径流量。
水资源作为国家经济社会可持续发展的基础性和战略性 自然资源，在维系人类生活、生产以及维护生态、环境方面有着 不可取代的作用。然而，随着社会的不断进步以及生产和人口 规模的不断扩大，水资源的需求量不断增加，水环境问题不断 恶化，水资源的可持续利用面临前所未有的严峻挑战［1］。中国 是世界上严重缺水的国家之一，据全国水资源评价估算，我国 多年平均水资源总量为 2． 77 万亿 m3 ，居世界第 6 位； 但人均水 资源占有量不足 2 100 m3 ，是世界人均水平的 1 /4，且水资源时 空分布极不均匀，各产业用水分布很不匹配。据预测，2030 年 我国人口将达 16 亿，需水量将达 8 000 亿 m3 左右，需新增供水 量 2 400 亿 m3 ，我国水资源的供需矛盾将进一步加剧［2］。
大流域的水资源脆弱性均明显加重，黄淮海流域均上升到严重脆弱状态，对气候变化极度敏感，必须采取相应措施来积
极应对气候变化对流域水资源的不利影响。
关 键 词： 气候变化； 水资源脆弱性； 灾害风险； 适应对策； 季风区； 中国东部
中图分类号： TV213． 4
文献标志码： A
doi： 10． 3969 / j． issn． 1000-1379． 2013． 09． 004
摘 要： 以中国东部季风区的八大流域为例，从水资源供需安全的角度，对 2000 年水资源状况和未来气候变化情景下的
水资源脆弱性进行了评价。结果表明： 海河流域是中国水资源的严重脆弱区，黄河和淮河均处于高度脆弱状态，辽河流
域、松花江流域、长江流域、东南诸河和珠江流域绝大部分地区处于中度脆弱状态； 未来气候变化使得中国东部季风区八
为降水量。
水资源相对气候变化的敏感性是指气候变化条件下水资 源的变化率，等同于弹性 系 数 的 概 念，笔 者 利 用 傅 国 斌 等［9］ 提
出的径流对降水、气温的双参数弹性系数经标准化后得到，公
式为
S（ t）
= δ（ ΔP，ΔT）
=
f（
P
+
ΔP，T + ΔT） f（ P，T）
－ f（ P，T）
× 100%
资源、基础设施以及经济、社会或文化资产处在有可能受到不
利影响的位 置，它 与 压 力 或 冲 击 的 强 度、频 率、持 续 时 间 等 有
关。研究水资源的脆弱性，需要明确不同驱动因素和暴露路径
与水系统脆弱性的关系。因水资源供需脆弱性涉及多方面的
因素（ 干旱、洪涝、污染等） ，故本文仅从干旱引起的水资源供需
从水资源需求的角度出发，水资源对社会经济系统的抗压
性由水资源开发利用率、百万方水承载人口数、人均用水量和 生态需水满足率构造函数关系得到［10 － 12］，公式为
C（ t）
= e－
rk
－
PW
D
+
Weco W eco，min
（ 4）
式中： r 为水资源开发利用率； k 为尺度因子； P 为百万方水承载 人口数； WD 为人均用水量； Weco / Weco，min 为生态需水满足率。
（ 1． Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China； 2． State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China）
表 1 水资源抗压性和脆弱性等级划分
C（ t） ＜ 0． 1 0． 1 ～ 0． 2 0． 2 ～ 0． 4 0． 4 ～ 0． 8 ＞ 0． 8
抗压性分级
不抗压 弱抗压 中抗压 高抗压 强抗压
V
＜ 0． 05 0． 05 ～ 0． 1 0． 1 ～ 0． 2 0． 2 ～ 0． 4
＞ 0． 4
脆弱性分级
从图 2（ a） 影响水资源供需脆弱性的暴露度来看，暴露度 最高的处于我 国 海 河 流 域 和 黄 河 流 域，尤 其 是 兰 州—河 口 镇、 龙门—三门峡、海河南系、山东半岛沿海诸河等均处于极度暴 露状态； 长江流域的金沙江石鼓以上和以下分别处于轻度暴露 和不暴露状态。图 2 （ b） 表明： 在人口密集、水资源短缺的海 河、淮河和黄河流域水资源的抗压性低，为不抗压或弱抗压，尤 其是兰州—河口镇、海 河 南 北 系、山 东 半 岛 沿 海 诸 河、徒 骇 河、 马颊河以及沂沭泗河等流域抗压性极低； 而长江、珠江、东南诸 河和松花江流域大部分地区则为水资源强抗压或高抗压。
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况，并对社会经济产生严重影响。同时，气候变暖导致旱涝等 极端气候事件出现的频率和强度增加，水资源的不稳定性与供 需矛盾加剧。笔者以中国东部季风区的八大流域（ 松花江流 域、辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域、东南 诸河和珠江流域） 为例，采用直观简单的指标体系方法，从水资 源供需安全的角度，首先分析了影响水资源脆弱性的几个评价 指标，然后对气候变化下的水资源脆弱性进行了综合评价，以 期为气候变化影响下的水资源管理提供依据。
图 1 脆弱性和灾害风险的关系
笔者认为水资源脆弱性是水资源相对气候变化等影响因
子的气候风险暴露水平、敏感性与抗压性（ 弹性） 的组合，用函
数表示为
V
=
E（ t）
S（ t） C（ t）
（ 1）
式中： V 为水资源脆弱性； E（ t） 为暴露度函数； S（ t） 为敏感性函
数； C（ t） 为抗压性函数。 SREX 报告［8］定义的暴露度指人员、生计、环境服务，各种
Abstract： The paper took east China monsoon region as an example and focused on the supply and demand of water resources，the water resources vulnerability in 2000 and future climate change scenarios were evaluated． The results show that the Haihe River basin is the most serious water resources vulnerability area in China，both the Yellow River and Huaihe River are in a highly vulnerable state，and most of the other river basin regions are all in moderately vulnerable state． Future climate change makes the water resources more vulnerable in east China monsoon region． The Yellow River，Huaihe and Haihe river basins will be in serious vulnerable situation，which is extremely sensitive to climate change，so appropriate mitigation measures must be taken to deal with the adverse effects of climate change on water resources in the basin． Key words： climate change； water resources vulnerability； disaster risk； adaptation strategies； monsoon region； east China
第 35 卷第 9 期 2013 年 9 月
【专题研究】
人民黄河 YELLOW RIVER
Vol ． 35 ，No ． 9 Sep． ，2013
中国东部季风区水资源脆弱性评价
雒新萍1 ，夏 军1，2 ，邱 冰1 ，陈俊旭1 ，翁建武1
（ 1． 中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101； 2． 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072）
脆弱性角度出发，利用缺水率、人口密度和干旱指数 3 个指标
的函数关系来表示水资源供需的暴露度：
E（ t）
= f（ a，b，c）
=
f（
W
r
－ Wr
W
s
，PAΒιβλιοθήκη Baidu
，PPEreT ）
（ 2）
式中： a 为缺水率； b 为人口密度； c 为干旱指数； Wr 为需水量；
Ws 为可供水量； P 为人口； A 为流域面积； PET 为水面蒸发量； Pre
根据前人研究结果［13 － 14］，将上述 3 个指标的阈值确定为： 水资源开发利用率为 10% 、20% 、40% 、70% ； 百万方水承载人 口数为 2 000、1 000、500、334 人； 人均用水量为 2 000、1 000、 500、200 m3 。依据 40% 的水资源开发利用率、0． 4 的抗压临界 值，拟合得到 k = 2． 3。将式（ 2） ～ 式（ 4） 代入式（ 1） ，即得到水 资源的脆弱性。根据前人研究［13］，将水资源的抗压性C（ t） 和 脆弱性 V 各分为 5 个等级，见表 1。
1 水资源脆弱性评价体系
IPCC 报告中明确提出，脆弱性是系统容易遭受或没有能 力对付气候变化（ 包括气候变率和极端气候事件） 的不利影响 的程度。气候变化下自然或社会系统的脆弱性取决于系统的
收稿日期： 2013 07 18 基金项目： 国家“973”计划项目 （ 2010CB428406） 。 作者简介： 雒新萍（ 1983—） ，女，山东德州人，博士后，研究方向为气候变化对 水资源的影响。 E-mail： lxp_830520@ 163． com
不脆弱 低脆弱 中度脆弱 高度脆弱 严重脆弱
2 中国东部季风区水资源脆弱性评价
依据 1980—2000 年的多年平均水资源量、多年平均地表 水资源量和 2000 年的用水、社会经济数据，得到中国东部季风 区水资源二级区的暴露度和抗压性分布（ 见图 2） 。
图 2 中国东部季风区水资源二级区暴露度和抗压性分布
另一方面，2007 年政府间气候变化专门委员会（ IPCC） 第 四次评估报告［3］进一步认为“过去 50 a 来全球平均温度的升 高大部分 是 由 人 为 温 室 气 体 浓 度 升 高 引 起 的 ”，过 去 100 a （ 1906—2005 年） 全球平均地表温度上升了 0． 56 ～ 0． 92 ℃［4］。 研究表明［5 － 6］，对于中国而言，气候变化产生的缺水量将大大 加剧海滦河流域、京津唐地区、黄河流域及淮河流域的缺水状
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