第35卷第9期2013年9月人民黄河YELLOWRIVERVol．35，No．9Sep．，2013
【专题研究】
中国东部季风区水资源脆弱性评价
1
雒新萍，夏
1，2
军，邱
111
冰，陈俊旭，翁建武
（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）
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
黄河和淮河均处于高度脆弱状态，辽河流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，
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
文献标志码：A
doi：10．3969/j．issn．1000-1379．2013．09．004
中图分类号：TV213．4
AssessmentofWaterResourcesVulnerabilityunderClimateChangeinEastChina
MonsoonRegion
2
LUOXin-ping1，XIAJun1，，QIUBing1，CHENJun-xu1，WENGJian-wu1
（1．InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch，ChineseAcademyofSciences，Beijing100101，China；2．StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan430072，China）
Abstract：ThepapertookeastChinamonsoonregionasanexampleandfocusedonthesupplyanddemandofwaterresources，thewaterresourcesvulnerabilityin2000andfutureclimatechangescenarioswereevaluated．TheresultsshowthattheHaiheRiverbasinisthemostseriouswaterre-sourcesvulnerabilityareainChina，boththeYellowRiverandHuaiheRiverareinahighlyvulnerablestate，andmostoftheotherriverbasinregionsareallinmoderatelyvulnerablestate．FutureclimatechangemakesthewaterresourcesmorevulnerableineastChinamonsoonregion．TheYellowwhichisextremelysensitivetoclimatechange，soappropriatemitigationRiver，HuaiheandHaiheriverbasinswillbeinseriousvulnerablesituation，
measuresmustbetakentodealwiththeadverseeffectsofclimatechangeonwaterresourcesinthebasin．
Keywords：climatechange；waterresourcesvulnerability；disasterrisk；adaptationstrategies；monsoonregion；eastChina
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］
况，并对社会经济产生严重影响。同时，气候变暖导致旱涝等水资源的不稳定性与供极端气候事件出现的频率和强度增加，
需矛盾加剧。笔者以中国东部季风区的八大流域（松花江流辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域、东南域、
采用直观简单的指标体系方法，从水资诸河和珠江流域）为例，
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。
。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
3
多年平均水资源总量为2．77万亿m，居世界第6位；但人均水3资源占有量不足2100m，是世界人均水平的1/4，且水资源时
2030年空分布极不均匀，各产业用水分布很不匹配。据预测，
3我国人口将达16亿，需水量将达8000亿m左右，需新增供水3［2］量2400亿m，我国水资源的供需矛盾将进一步加剧。
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
2007年政府间气候变化专门委员会（IPCC）第另一方面，四次评估报告
［3］
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：201307“973”基金项目：国家计划项目（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
“过去50a来全球平均温度的升进一步认为
，高大部分是由人为温室气体浓度升高引起的”过去100a（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
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。灾害风险管理和气并提高系统在各种候变化适应的重点是减少脆弱性和暴露度，潜在极端事件不利影响下的恢复力关系见图1。
［7］
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。
根据前人研究结果
［13－14］
，将上述3个指标的阈值确定为：
20%、40%、70%；百万方水承载人水资源开发利用率为10%、
1000、500、334人；人均用水量为2000、1000、口数为2000、
500、200m3。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
表1
［13］
。脆弱性和灾害风险的
，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。
水资源抗压性和脆弱性等级划分
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敏感性与抗压性（弹性）的组合，用函子的气候风险暴露水平、数表示为
S（t）
V=E（t）
C（t）
数；C（t）为抗压性函数。
SREX报告
［8］
2
（1）
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
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
定义的暴露度指人员、生计、环境服务，各种
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）。
基础设施以及经济、社会或文化资产处在有可能受到不资源、
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（
Wr－WsPPET
）WrAPre
（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，笔者利用傅国斌等式为
S（t）=δ（ΔP，ΔT）=
f（P+ΔP，T+ΔT）－f（P，T）
×100%
f（P，T）
（3）
T、式中：δ（ΔP，ΔT）为径流对降水、气温变化的敏感性；P、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T）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+ΔT）为降水量与多年平均降为多年平均径流量；f（P+ΔP，
水量相差ΔP、气温与多年平均气温相差ΔT时的径流量。
从水资源需求的角度出发，水资源对社会经济系统的抗压百万方水承载人口数、人均用水量和性由水资源开发利用率、
生态需水满足率构造函数关系得到
C（t）=e
［10－12］
Weco
［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
图2中国东部季风区水资源二级区暴露度和抗压性分布
从图2（a）影响水资源供需脆弱性的暴露度来看，暴露度尤其是兰州—河口镇、最高的处于我国海河流域和黄河流域，
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。
，公式为
（4）
－rk－PWD+
eco，min
中国东部季风区不考虑气候变化敏感性和考虑气候变化敏感性的水资源二级区脆弱性分布见图3，可以看出：主要考虑暴露度和社会经济因素影响的水资源脆弱性时，中国东部季风区水资源严重脆弱区和高度脆弱区主要集中在海河流域、淮河黄河流域，而辽河流域、松花江流域、长江流域、东南诸河流域、
和珠江流域绝大部分地区处于中度脆弱状态，脆弱值小于0．2。从水资源二级分区来看，兰州—河口镇、海河南北系、山东半岛沿海诸河、浑太河、淮河下游和太湖水系均为严重脆弱状态，而金沙江石鼓以下处于不脆弱状态，金沙江石鼓以上、黄河龙羊峡以上、额尔古纳河、钱塘江、闽东诸河、海南岛均处于低脆弱状态。叠加气候变化影响下的水资源敏感性后（假设ΔT=0．8℃，ΔP=10%），整个东部季风区的水资源脆弱性都有不同程其中：黄淮海流域脆弱性值均大于0．4，处于极度脆度的上升，
弱状态；松辽流域上升为高度脆弱状态；长江流域、珠江流域和东南诸河的中度脆弱性程度也明显加重。从水资源二级分区来看，黄淮海流域极度脆弱的范围明显增大，而且位于辽河流域和松花江流域的辽河干流和乌苏里江也由高度脆弱上升至极度脆弱状态，仅剩位于长江流域的金沙江石鼓以下和黄河龙羊峡以上分别处于不脆弱和低脆弱状态。
（2）用水效率控制。工业方面通过引入节水工艺技术来提高工业用水利用效率，完善中水利用环节，实现污水资源化。农业用水占的比重最大，应大力发展设施农业，推广先进的节水技术，重点是减少无效蒸发。在水资源短缺严重的黄淮海地还可开展农业虚拟水结构变化和农产品贸易研究，通过实区，
施虚拟水战略来减缓缺水的紧张程度。城镇生活用水则通过提高全民节水意识、建设有效的节水激励机制来减上调水价、
少生活用水的消耗。
（3）水功能区限制纳污。加强水功能区限制纳污管理，严格控制入河湖排污总量。通过开展水功能区纳污能力模型研分析水量、水质和排污量的关系，从而提出限制排污总量的究，
标准。同时，加强和完善水功能区监督管理责任制度，共同促进并严格执行水功能区限制纳污红线管理。
4结论
根据IPCC报告提出的脆弱性定义，将暴露度、敏感性、适应能力和脆弱性有机结合，从水资源供需安全的角度，选取水资源开发利用率、人均用水量、百万方水承载人口数和生态需水满足率4个指标，给出了气候变化下水资源脆弱性的评价函数。以中国东部季风区为例，对八大流域2000年水资源状况和气候变化影响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。考虑未来气候变化的情中国东部季风区的水资源脆弱性都有不同程度的上升，景后，
需要采取一定的适应性措施来缓解未来气候变化对水资源的不利影响。
气候模式的不确定性，导致未来降水的预估存在很大的不确定性，而且未来社会经济发展和人口增长带来的需水量增加导致未来水可能远大于气候变化带来的可利用水资源的增加，
旱灾害极端事件的发生概率增大，因此在基于供需安全的水资需要进一步研究灾害风险产生的影响以源脆弱性研究基础上，
及如何通过风险管理来提高对各种潜在极端事件不利影响的恢复力。
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图3中国东部季风区水资源二级区脆弱性分布
3适应性对策
（1）总量控制。严格实行水资源总量控制，用水总量控制
的目的在于促进水资源的合理开发、优化配置、全面节约，缓解日益突出的水资源供需矛盾，核心是提高水资源的利用效率，主要体现在水资源开发和分配两个方面。其一要因地制宜地开发多种新水源，通过增加可供水量来解决缺水问题；其二要合理配置水资源，根据不同流域和产业的通过调整产业结构，
用水比重和现状，使水资源在上下游间、城乡间和不同产业间公平分配。
（下转第20页）
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【责任编辑张华兴】
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（上接第11页）
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多年平均水资源总量为2．77万亿m，居世界第6位；但人均水3资源占有量不足2100m，是世界人均水平的1/4，且水资源时
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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：201307“973”基金项目：国家计划项目（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
“过去50a来全球平均温度的升进一步认为
，高大部分是由人为温室气体浓度升高引起的”过去100a（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
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。灾害风险管理和气并提高系统在各种候变化适应的重点是减少脆弱性和暴露度，潜在极端事件不利影响下的恢复力关系见图1。
［7］
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。
根据前人研究结果
［13－14］
，将上述3个指标的阈值确定为：
20%、40%、70%；百万方水承载人水资源开发利用率为10%、
1000、500、334人；人均用水量为2000、1000、口数为2000、
500、200m3。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
表1
［13］
。脆弱性和灾害风险的
，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。
水资源抗压性和脆弱性等级划分
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敏感性与抗压性（弹性）的组合，用函子的气候风险暴露水平、数表示为
S（t）
V=E（t）
C（t）
数；C（t）为抗压性函数。
SREX报告
［8］
2
（1）
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
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
定义的暴露度指人员、生计、环境服务，各种
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）。
基础设施以及经济、社会或文化资产处在有可能受到不资源、
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（
Wr－WsPPET
）WrAPre
（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，笔者利用傅国斌等式为
S（t）=δ（ΔP，ΔT）=
f（P+ΔP，T+ΔT）－f（P，T）
×100%
f（P，T）
（3）
T、式中：δ（ΔP，ΔT）为径流对降水、气温变化的敏感性；P、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T）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+ΔT）为降水量与多年平均降为多年平均径流量；f（P+ΔP，
水量相差ΔP、气温与多年平均气温相差ΔT时的径流量。
从水资源需求的角度出发，水资源对社会经济系统的抗压百万方水承载人口数、人均用水量和性由水资源开发利用率、
生态需水满足率构造函数关系得到
C（t）=e
［10－12］
Weco
［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
图2中国东部季风区水资源二级区暴露度和抗压性分布
从图2（a）影响水资源供需脆弱性的暴露度来看，暴露度尤其是兰州—河口镇、最高的处于我国海河流域和黄河流域，
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。
，公式为
（4）
－rk－PWD+
eco，min
中国东部季风区不考虑气候变化敏感性和考虑气候变化敏感性的水资源二级区脆弱性分布见图3，可以看出：主要考虑暴露度和社会经济因素影响的水资源脆弱性时，中国东部季风区水资源严重脆弱区和高度脆弱区主要集中在海河流域、淮河黄河流域，而辽河流域、松花江流域、长江流域、东南诸河流域、
和珠江流域绝大部分地区处于中度脆弱状态，脆弱值小于0．2。从水资源二级分区来看，兰州—河口镇、海河南北系、山东半岛沿海诸河、浑太河、淮河下游和太湖水系均为严重脆弱状态，而金沙江石鼓以下处于不脆弱状态，金沙江石鼓以上、黄河龙羊峡以上、额尔古纳河、钱塘江、闽东诸河、海南岛均处于低脆弱状态。叠加气候变化影响下的水资源敏感性后（假设ΔT=0．8℃，ΔP=10%），整个东部季风区的水资源脆弱性都有不同程其中：黄淮海流域脆弱性值均大于0．4，处于极度脆度的上升，
弱状态；松辽流域上升为高度脆弱状态；长江流域、珠江流域和东南诸河的中度脆弱性程度也明显加重。从水资源二级分区来看，黄淮海流域极度脆弱的范围明显增大，而且位于辽河流域和松花江流域的辽河干流和乌苏里江也由高度脆弱上升至极度脆弱状态，仅剩位于长江流域的金沙江石鼓以下和黄河龙羊峡以上分别处于不脆弱和低脆弱状态。
（2）用水效率控制。工业方面通过引入节水工艺技术来提高工业用水利用效率，完善中水利用环节，实现污水资源化。农业用水占的比重最大，应大力发展设施农业，推广先进的节水技术，重点是减少无效蒸发。在水资源短缺严重的黄淮海地还可开展农业虚拟水结构变化和农产品贸易研究，通过实区，
施虚拟水战略来减缓缺水的紧张程度。城镇生活用水则通过提高全民节水意识、建设有效的节水激励机制来减上调水价、
少生活用水的消耗。
（3）水功能区限制纳污。加强水功能区限制纳污管理，严格控制入河湖排污总量。通过开展水功能区纳污能力模型研分析水量、水质和排污量的关系，从而提出限制排污总量的究，
标准。同时，加强和完善水功能区监督管理责任制度，共同促进并严格执行水功能区限制纳污红线管理。
4结论
根据IPCC报告提出的脆弱性定义，将暴露度、敏感性、适应能力和脆弱性有机结合，从水资源供需安全的角度，选取水资源开发利用率、人均用水量、百万方水承载人口数和生态需水满足率4个指标，给出了气候变化下水资源脆弱性的评价函数。以中国东部季风区为例，对八大流域2000年水资源状况和气候变化影响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。考虑未来气候变化的情中国东部季风区的水资源脆弱性都有不同程度的上升，景后，
需要采取一定的适应性措施来缓解未来气候变化对水资源的不利影响。
气候模式的不确定性，导致未来降水的预估存在很大的不确定性，而且未来社会经济发展和人口增长带来的需水量增加导致未来水可能远大于气候变化带来的可利用水资源的增加，
旱灾害极端事件的发生概率增大，因此在基于供需安全的水资需要进一步研究灾害风险产生的影响以源脆弱性研究基础上，
及如何通过风险管理来提高对各种潜在极端事件不利影响的恢复力。
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图3中国东部季风区水资源二级区脆弱性分布
3适应性对策
（1）总量控制。严格实行水资源总量控制，用水总量控制
的目的在于促进水资源的合理开发、优化配置、全面节约，缓解日益突出的水资源供需矛盾，核心是提高水资源的利用效率，主要体现在水资源开发和分配两个方面。其一要因地制宜地开发多种新水源，通过增加可供水量来解决缺水问题；其二要合理配置水资源，根据不同流域和产业的通过调整产业结构，
用水比重和现状，使水资源在上下游间、城乡间和不同产业间公平分配。
（下转第20页）
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【责任编辑张华兴】
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【责任编辑翟戌亮】