丹江口水源区水资源脆弱性评价_唐锋_周正_胡圣

１ ． ３ 评价方法
夏军等提出的函数法可以写成如下形式： Ｓ （ ｔ ） Ｖ ＝α Ｃ （ ｔ ） １ ） （
１ 区域概况与评价方法 １ ． １ 区域概况
丹江 口 水 源 区 （ ３ １ ° ２ ５ ′～３ ４ ° １ ４ ′ Ｎ ， １ ０ ５ ° ３ ６ ′～ ） 作为南水北调中线工程的调水来源区 域， 涵 １ １ １ ° ４ １ ′ Ｅ 盖了河南、 湖北和陕西 ３省 ８地（ 市） ４ ３个县（ 市、 区） ， 其水资源量和可调水量历来受到众多专家学者的关注 （ 见图 １ ） 。该区域属于典型的季风型大陆性半湿润气 候 区， 四 季 分 明， 雨 量 比 较 充 沛， 年平均气温约为 １ ５ ． ７ ℃ 。该流域水系发达， 河流众多， 均由北向南流向
图１ 丹江口水源区分布范围
开发利用率为 １ ０ ０ ％、 用水量等于
第 １ ８期
唐剑锋， 等： 丹江口水源区水资源脆弱性评价
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图２ 丹江口水源区 ３个规划分区与 １ ７个控制单元分布
可利用水量时，Ｃ （ ｔ ）的值降到最低点， 为０ ． ０ ３ ７ ， 因此 Ｃ （ ｔ ）值的变化范围为［ ０ ． ０ ３ ７ ，１ ］ 。将 Ｃ （ ｔ ）值 代入公 式（ ２ ） 中得出 Ｖ值的变化范围为［ １ ，２ ７ ． １ ］ ， 再用极大 ０ ，１ ］ 。根 值标准化法， 即可 将 Ｖ的 取 值 区 间 转 换 为 ［ 据Ｐ ｅ ｒ ｖ ｅ ｅ ｎ和 Ｊ ａ ｍ ｅ ｓ 的研究成果， 将水资源脆弱性 Ｖ分 为 ５个等级（ 见表 １ ） ， 同时我们又在每个等级上按照 一定的刻度 将 其 均 分 为 ５个 次 等 级 以 便 于 制 图。 例 如， ０ ． ０ １为 不 脆 弱 １级， ０ ． ０ １ Ｖ≤ ０ ． ０ ２为 ≤ Ｖ≤ ０ 不脆弱 ２级， 以此类推一直到 ０ ． ０ ４ Ｖ≤ ０ ． ０ ５为 不 脆弱 ５级。
［ １ ７ ］ 究成果，ｋ 取值为 ２ ． ３ 。
１ ． ２ 数据准备
根据《 丹江口库区 及 上 游 水 污 染 防 治 和 水 土 保 持 “ 十二五” 规划 》 内 容， 将丹江口水源区规划为三大区
在公式（ ３ ） 中， 当区域内没 有 人类活 动 时， 水资源开发利用程 （ ｔ ）取值为 １ ； 区域 度为零， 此时 Ｃ 内人类活动的强 度 与 水 资 源 开 发 利用程度逐渐增强 时，Ｃ （ ｔ ）也随 之降低， 当区域内水资源开发利 用程度 达 到 最 高， 即地表水资源
水资源脆弱性源于 Ａ ｌ ｂ ｉ ｎ ｅ ｔ 和 Ｍａ ｒ ｇ ａ ｔ 在１ ９ ６ ８年提 ２ ０世纪 ９ ０年代， Ｋ ｅ ｎ ｎ ｅ ｔ ｈ 出的地下水脆弱性这一概念， Ｈ ｅ ｗ ｉ ｔ ｔ 将脆弱性研究的思路扩展到自然、 技术、 人为灾 害的各个 领 域 和 减 轻 灾 害 的 各 个 环 节
１ １－ １ ２ ］ 弱性评价中， 使用最多的就是定量评价 ［ 。从已有
； １ ９ ９ ７年 郑
西来等研究了西安 市 地 下 潜 水 的 脆 弱 性， 研究过程中
３ ］ 考虑了污 染 源 特 征， 涉 及 地 下 水 特 殊 脆 弱 性 评 价［ 。
水资源脆弱性不仅关系到地下水的水资源供需关系与 矛盾， 也涉及地表水的供需问题。因此， 近些年来逐渐 出现了一系列地表水资源及区域水资源系统脆弱性方 面的 研 究， 例 如， 吴青等人于 ２ ０ ０ ２年 分 析 了 黄 河 源 区 的水资源脆弱性
３ 平（ ２２ ０ ０ｍ ／ 人） 近７ ０ ％， 是南水北调中线水源地水 １ ５－ １ ６ ］ 量补给的强大后盾 ［ 。 ３
（ ３ ）
式中，ｒ 为本地地表水资源开发利 用率， 由 本地 地表 水 供水量与本 地 地 表 水 资 源 量 之 比 得 到；Ｆ Ｉ 为 Ｆ ａ ｌ ｋ ｅ ｎ ｍ ａ ｒ ｋ指数， 在这 里 为 百 万 方 水 承 载 人 口 数， 由人口数 Ｐ和可利用水量 Ｑ之比得到， 可利 用 水 量 Ｑ不 仅 包 括 地表水、 地下水这样 的 常 规 水 资 源， 还 包 括 雨 水、 再生 由用水量 Ｗ 水等非常规 水 资 源；ＷＵ 为 人 均 用 水 量， 和人口 数 Ｐ之 比 得 到；ｋ为 尺 度 因子， 根据 Ｐ ｅ ｒ ｖ ｅ ｅ ｎ和 Ｊ ａ ｍ ｅ ｓ 的研
Ｃ （ ｔ ）可由地表水 资 源 开 发 利 用 率、 人 均 用 水 量、 百万方水承载人口数构造函数得到， 一般表示如下
ｋ ｜ ｒ ｜ ｜ ｜ Ｑ Ｐ Ｃ （ ｔ ） ＝ｆ （ ｒ ， Ｆ Ｉ ， ＷＵ ） ＝ｅ
Ｐ Ｗ
７ ％， 丹江口水库入 库 径 流 即 代 表 汉 江 上 游 水 资 源 量。 全区人均水资源总量为 ３７ ４ １ｍ ／ 人， 高于全国人均水
； ２ ０ １ ２年 夏 军 等 以 陕 西、 山西为
［ １ ４ ］
研究区， 针对水资源供需矛盾问题， 运用 Ｇ Ｉ Ｓ技术开展 了多尺度下水资源脆弱性评价研究 。 进行水资源脆 本文采用夏 军 等 提 出 的 函 数 法
［ １ ４ ］
弱性评价。该方法从 水 资 源 脆 弱 性 概 念 出 发， 认为水 资源脆弱性是水资源 系 统 受 气 候 变 化、 人类活动等因 子影响的敏感性和 抗 压 性 的 函 数， 以此来开展水资源 供需背景下流域或区域水资源脆弱性评价。本文以丹 江口水源区（ 丹江口库区 及 上 游 地 区） 为 研 究 对 象， 对 调水后的水资源脆弱 性 进 行 了 初 步 评 估， 以期为即将 投入运行的南水北调中线一期工程提供科学参考。
１ ０ ］ 源的合理规划和利用提供了一定的科学依据 ［ 。
。我国对水
资源脆弱性评 价 研 究 起 步 较 晚， 大约始于 ２ ０世 纪 ９ ０ 年代中期， 一 开 始 主 要 集 中 于 地 下 水 脆 弱 性 研 究， 如 １ ９ ９ ６年刘淑芳 等 对 河 北 平 原 地 下 水 防 污 性 能 进 行 了 研究， 主要涉 及 地 下 水 本 质 脆 弱 性 评 价
１ ２ ］ 。近年来， 国内外多结合 Ｇ Ｉ Ｓ等技术进 时易于操作 ［
； 邹君等自 ２ ０ ０ ６年起对地表水资源
［ ５－７ ］
的脆弱性进 行 了 研 究， 给 出 了 其 概 念、 内涵及评价方 法， 并在多个地区进行了具体的评价工作 ； ２ ０ ０ ７ 年刘金芳探讨了沈阳市发展与区域水资源脆弱性的关 系， 认为可以将其用 来 预 测 水 资 源 问 题 对 未 来 城 市 发 展的不利影响
网络出版时间：2014-10-10 16:00 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1202.TV.20141010.1600.004.html
第４ ５卷 第 １ ８期 ２０１４年 ９月 人 民 长 江 Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ， Ｎ ｏ ． １ ８ Ｖ ｏ ｌ ． ４ ５ Ｓ ｅ ｐ ． ， ２ ０ １ ４
［ ４ ］
的研究来看， 水资源 脆 弱 性 的 定 量 评 价 方 法 大 致 可 分 为指标法和函数法。指标法具有体系清晰、 构建灵活、 考虑全面、 易于操作 等 优 点， 但 同 时 也 有 缺 乏 系 统 性、 指标间作用机制不 明、 区 域 性 明 显、 结 果 难 以 比 较、 不 易与气候变化相联 系 等 缺 点。 与 指 标 法 相 比， 函数法 系统性强， 物理机制 明 晰， 适 用 范 围 广， 易于在地区间 比较， 受尺度转换影 响 较 小， 能 与 气 候 变 化 相 联 系， 同
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人 民 长 江
２ ０ １ ４年
行脆弱性评 价 及 脆 弱 性 制 图。如 ２ ０ １ ０年 杨 国 民 等 利 用Ｄ Ｒ Ａ Ｓ Ｔ Ｉ Ｃ方法并结 合 Ｇ Ｉ Ｓ技 术 对 阜 新 盆 地 进 行 了 地下水脆弱性评价
［ １ ３ ］
（ 水源涵养生态建 设 区、 水 质 影 响 控 制 区、 水源地安全 ７个控制 单 元 （ 见图 ２ ） ， 并以此为基础对 保障区） 与１ ２ ０ １ ２年各分区的水资源现状 进 行 脆 弱 性 评 价， 同时也 对丹江口水库调水运行后对该区域水资源脆弱性的影 响进行预测评价。 ０ １ ３ 》 、 《 河南 评价所用数据 来 自 《 陕西统计年鉴 ２ ０ １ ３ 》 、 《 湖北统计 年鉴 ２ ０ １ ３ 》 、 《 陕 西水 资 源 统计年鉴 ２ 公报 ２ ０ １ ２ 》 、 《 河南水资源公 报 ２ ０ １ ２ 》 、 《 湖北 水资 源 公 报２ ０ １ ２ 》 以及部分市区的 ２ ０ １ ２年 水 资 源 公 报。 每 个 分区所使用的数据均可通过求取该分区所包含行政区 域的相关数据的均值获得。
文章编号： １ ０ ０ １－ ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ４ ） １ ８－ ０ ０ ０ ５－ ０ ５
丹江口水源区水资源脆弱性评价
唐 剑 锋， 周 正， 胡 圣
（ 长江流域水资源保护局 长江流域水环境监测中心，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
摘要： 针对水资源供需矛盾问题， 采用相关评价指标与函数评价方法， 对丹江口水源区水资源的脆弱性进行了 评价。结果表明， 目前该区域水资源脆弱性整体上程度低、 抗压性强， 南水北调中线工程前期调水会在不同程 度上增加各区域的水资源脆弱性， 但并不改变整个水源区的脆弱性等级； 水资源脆弱性大体自西向东升高， 经 济发达地区高于欠发达地区。根据评价结果， 从实施用水总量控制、 提高水资源利用效率、 开发新水源和治理 水污染等方面提出了相应的适应性对策。 关 键 词： 函数法；脆弱性评价；水资源；丹江口水源区 中图法分类号：Ｘ ５ ２ 文献标志码：Ａ
［ １ ］
系， 运用分形理论找 出 了 反 映 系 统 整 体 演 化 趋 势 的 序
９ ］ 参量， 据此进 行 了 脆 弱 性 评 价 ［ ； ２ ０ １ ２年 匡 洋 等 以 海
源自文库
河流域为研究区域， 构建了水资源脆弱性评价指标体 系， 对海河流域 １ ９ ９ ８～ ２ ０ ０ ８年 ８个省（ 市） 及全国的水 资源脆弱性进行了综 合 评 价 和 比 较， 为海河流域水资
２ ０ ０ｋ ｍ 以上的河流 ２ １条， 丹江口水库， 流域面积在 １０ ２ １ ０ ０ｋ ｍ 以上的河流 约 ２ ２ ０条。水 源 区 年 均 降 水 量 为 ３ ９ ２ ３ ． １ｍ ｍ ， 水资 源 总 量 为 ３ ８ ８亿 ｍ ， 占全流域的 ６ ６ ．
式中， Ｖ为水资源脆弱性； Ｓ （ ｔ ）为水资 α为尺度因子； 源系统对影响因子的敏感性； Ｃ （ ｔ ）为水资源系统对影 响因子的抗压性。对于基于水资源供需的水资源脆弱 性 而 言，Ｓ （ ｔ ）为 水 资 源 系 统 对 气 候 变 化 的 敏 感 性， Ｃ （ ｔ ）为水资源系 统 对 社 会 经 济 的 抗 压 性。 由 于 气 候 变化对水资源量、 用水量的影响存在诸多不确定性， 因 此本次研 究 暂 不 考 虑 水 资 源 系 统 对 气 候 变 化 的 敏 感 （ ｔ ）＝ １ ， 同时取 α ＝ １ ， 可得 性， 仅考虑抗压性， 令Ｓ Ｖ＝ １ Ｃ （ ｔ ） （ ２ ）
［ ８ ］
； ２ ０ ０ ８年陈康宁等以 河北 省 水 资 源 系
统为研究对象， 构建 了 区 域 水 资 源 系 统 脆 弱 性 评 价 体
收稿日期： ２ ０ １ ４－ ０ ７－ ２ ０
基金项目： 水利部公益行业科研专项（ ２ ０ １ ４ ０ １ ０ ２ ０ ） ； 国家科技支撑计划项目“ 南水北调中线工程水质评价、 水质模 拟 和 污 染 风 险 预警预报物联网服务技术体系研究与示范” （ ２ ０ １ １ Ｂ Ａ Ｃ Ｂ ０ １ ） 作者简介： 唐剑锋， 男， 工程师， 博士， 主要从事水资源及水环境评价研究工作。 Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ： ｔ ｊ ｆ ２ ８ ０ ４ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
［ ２ ］
水资源脆弱性的评价大致可分为定性评价和定量 评价两种。定性评价是对与水资源变化有密切关系的 诸多因素进行系统分析， 找出其中的主要影响因素， 从 而提出降低水资源脆 弱 性 的 措 施； 定量评价常引入脆 弱度的概念， 其数值 越 大， 脆 弱 度 越 大， 抵抗干扰的能 力越差， 一旦受到破坏， 恢复能力也越差。在水资源脆