馬 杏，許建初，蘇宇芳

（1.云南高原湖泊流域污染過程與管理重點實驗室（籌），云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034；2.中國科學(xué)院昆明植物研究所山地生態(tài)系統(tǒng)研究中心，云南昆明650204）

麗江市漾弓江流域水資源脆弱性評估

馬 杏1，2，許建初2，蘇宇芳2

（1.云南高原湖泊流域污染過程與管理重點實驗室（籌），云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034；2.中國科學(xué)院昆明植物研究所山地生態(tài)系統(tǒng)研究中心，云南昆明650204）

從“驅(qū)動－壓力－狀態(tài)－影響－響應(yīng)”（DPSIR）模型出發(fā)，構(gòu)建了17個指標(biāo)的評價體系，運用層次分析法（AHP）計算指標(biāo)權(quán)重，定量評估了麗江市漾弓江流域現(xiàn)狀（2008）、近期（2020）和中期 （2030）水資源脆弱性，指標(biāo)評價結(jié)果表明：流域3個時期的水資源脆弱性分別為極脆弱、強脆弱和中脆弱，麗江壩區(qū)水資源脆弱性隨著水資源綜合規(guī)劃措施的落實在近期和中期一定程度得到改善，但脆弱性仍然較大，揭示了流域水資源面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步加強水資源綜合管理。

水資源；脆弱性；評估；DPSIR模型；漾弓江流域

在全球變化和人類活動的影響下，水資源作為人類基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的自然資源受到了前所未有的挑戰(zhàn)，水資源短缺、水環(huán)境惡化、水災(zāi)害頻發(fā)、水土流失等水資源問題給人民的生產(chǎn)和生活帶來巨大的威脅，水資源問題成為制約社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。

針對水資源問題，國內(nèi)外學(xué)者圍繞水資源管理開展了大量的研究工作，如水資源承載力、水資源開發(fā)利用、水資源合理配置、水資源評價等［1～3］。水資源系統(tǒng)脆弱性研究是解決水資源問題的一個重要方向，近年來受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注［4～6］，開展水資源脆弱性研究對探求水資源安全的關(guān)鍵性要素和過程具有非常重要的意義。

1 研究區(qū)域和方法

1.1 研究區(qū)域

漾弓江流域位于云南省西北部麗江市，漾弓江屬長江流域金沙江上游支流，本文研究區(qū)域為漾弓江木家橋水文站以上含麗江盆地在內(nèi)的流域，居?xùn)|經(jīng)100°8′13″～100°21′10″，北緯26°46′36″～27°6′5″，行政區(qū)劃上包括麗江市古城區(qū)4個街道辦事處、1個鎮(zhèn) （金山鎮(zhèn)）和玉龍縣兩個鎮(zhèn) （白沙鎮(zhèn)和黃山鎮(zhèn)），流域面積542km2，是麗江市政治、經(jīng)濟(jì)和文化核心區(qū) （見圖1）。

流域四面環(huán)山，海拔變幅2363～5596m，最高峰為玉龍雪山。根據(jù)麗江氣象站多年氣象資料（1951—2012）統(tǒng)計，流域內(nèi)多年平均氣溫12.8℃，最高氣溫19.4℃，最低氣溫7.8℃，多年平均降雨量957.5mm。受地形影響，流域內(nèi)立體氣候明顯，氣溫隨海拔呈梯度變化?；?010年衛(wèi)星影像解譯，流域內(nèi)主要的土地利用類型為森林、灌叢、農(nóng)田、荒地，其中森林覆蓋率為31.4%。森林植被主要分布在2500～3200m的地帶，其中在2500～2800m主要分布有半濕潤常綠闊葉林、云南松林，在2800～3200m為針闊混交林，主要喬木有鐵杉、云南松、華山松等。流域內(nèi)主要的土壤類型有紅壤、黃棕壤、棕壤和暗棕壤。

水資源是麗江世界文化遺產(chǎn)地的靈魂，也是麗江社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。麗江壩區(qū)水資源分配不均，黑白水區(qū)人均水資源量達(dá)32878m3，而木家橋水文站以上漾弓江流域人均水資源僅為838m3，屬于重度缺水地區(qū)。隨著麗江社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，麗江市水環(huán)境面臨水污染加劇、水質(zhì)下降、水資源衰減等嚴(yán)峻的問題［7］，范弢和莊立會［8］對麗江市城市地下水環(huán)境脆弱性進(jìn)行評價，結(jié)果顯示麗江盆地水資源脆弱性較高。針對麗江壩區(qū)水資源問題，麗江市人民政府2011年8月通過了《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》，原則同意規(guī)劃內(nèi)容。故本文以麗江壩區(qū)漾弓江流域為研究點，構(gòu)建指標(biāo)體系評估流域現(xiàn)狀（2008）、近期（2020）和中期（2030）水資源的脆弱性，為 《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》的實施提供參考。

1.2 研究方法

水資源脆弱性評價方法主要有定性評價和定量評價兩類，定性評價主要通過系統(tǒng)分析找出影響水資源脆弱性的主要因素，提出降低水資源脆弱性的措施；定量分析通過量化脆弱程度評價水資源脆弱性，評價方法主要有指標(biāo)法和函數(shù)法，指標(biāo)法因構(gòu)建靈活、易于操作、結(jié)果易于解釋等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用；函數(shù)法雖具有明確的物理機制，但因函數(shù)構(gòu)建難度大、對數(shù)學(xué)水平要求高，且結(jié)果不易解釋等缺點，應(yīng)用范圍相對較小。

根據(jù)已有的研究，本文選擇應(yīng)用指標(biāo)法來評價麗江水資源脆弱性，首先建立水資源脆弱性指標(biāo)體系，采用層次分析法計算指標(biāo)權(quán)重，再加權(quán)評估水資源脆弱性。

1.2.1 指標(biāo)體系的建立

不同學(xué)者因?qū)λY源脆弱性的理解不同，及研究區(qū)域和獲取資料的不同，建立了不同的指標(biāo)體系評價水資源脆弱性。如一些學(xué)者從自然脆弱性、人為脆弱性、承載脆弱性或綜合脆弱性等方面建立指標(biāo)體系評價不同區(qū)域的水資源脆弱性［5，9～12］；有的學(xué)者從水資源條件、水資源開發(fā)利用效率、生態(tài)環(huán)境狀況、水資源合理配置狀況4方面構(gòu)建指標(biāo)體系評價區(qū)域水資源脆弱性［13］；有的學(xué)者從水資源敏感性和適應(yīng)性構(gòu)建指標(biāo)體系［14］；有的學(xué)者從水循環(huán)領(lǐng)域、社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域構(gòu)建評價指標(biāo)［15］；有的學(xué)者基于壓力狀態(tài)響應(yīng)模型 （PSR）［16～17］或驅(qū)動－壓力－狀態(tài)－影響－響應(yīng)（DPSIR）模型［18～19］建立指標(biāo)體系。

因DPSIR模型可以有機地結(jié)合水資源脆弱性各個方面的優(yōu)點，故本文選擇DPSIR模型構(gòu)建指標(biāo)體系，根據(jù)研究區(qū)域特點，遵循科學(xué)性、全面性、可操作性原則構(gòu)建了17個指標(biāo)評價麗江漾弓江流域水資源脆弱性 （表1）。其中驅(qū)動力因子選擇人口密度（D1）、人均GDP（D2）、萬元GDP需水量（D3）3個指標(biāo)表征社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源發(fā)展變化的推動作用；壓力因子選擇多年平均降水量（P1）、產(chǎn)水模數(shù)（P2）、干旱指數(shù)（P3）、輸水管道滲漏率 （P4）和灌溉水利用系數(shù) （P5）5個指標(biāo)表征流域水資源在自然條件、氣候變化和基礎(chǔ)設(shè)施方面受到的壓力；狀態(tài)因子選擇人均水資源量 （S1）、Ⅲ類以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)河段所占比例（S2）、水功能一級區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率（S3）3個指標(biāo)表征水資源和水環(huán)境狀況；影響因子選擇森林覆蓋率（I1）、有效灌溉面積占耕地面積比例（I2）和用水缺水率 （I3）3個指標(biāo)表征水資源對生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響；適應(yīng)因子選擇污水處理率（R1）、中水回用率（R2）和節(jié)水器具的推廣使用率（R3）3個指標(biāo)表征針對水資源脆弱性采取的措施。

評價數(shù)據(jù)主要來源于 《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》報告和 《麗江市水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)規(guī)劃》報告 ，評價時段包括流域規(guī)劃現(xiàn)狀年（2008）、近期（2020）和中期（2030），在近期和中期的壓力指標(biāo)中，多年平均降雨量、產(chǎn)水模數(shù)和干旱指數(shù)指標(biāo)考慮了氣候變化的影響，根據(jù)區(qū)域氣候模式（CCLM）中ECHAM5模型B1排放情景預(yù)測的麗江降雨量和氣溫變化趨勢，及對麗江漾弓江流域河川徑流氣候變化敏感性分析結(jié)果，預(yù)測了近期和中期流域的多年平均降雨量、產(chǎn)水模式和干旱指數(shù)。

1.2.2 指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)及計算

采用5等級100分制，參考已有的研究成果［5，11～12］和指標(biāo)的分布規(guī)律確定指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)和分級臨界值，如多年平均降雨量指標(biāo) （P1）根據(jù)云南省36個雨量站多年平均降雨量確定其變化范圍，采用不等間距劃分等級，產(chǎn)水模數(shù)指標(biāo) （P2）依據(jù)云南省16個地州2008年產(chǎn)水模數(shù)進(jìn)行等級劃分。因指標(biāo)對脆弱性有正向 （脆弱性隨指標(biāo)值增加而增大）和負(fù)向 （脆弱性隨指標(biāo)值增大而減少）影響，正向指標(biāo)按升序方式、負(fù)向指標(biāo)按降序方式劃分級別，17個指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

根據(jù)表1可以對17個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，17個指標(biāo)中D1、D2、D3、P3、P4、S2、I3為正向指標(biāo)，其余10個指標(biāo)為負(fù)向指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化時首先根據(jù)指標(biāo)數(shù)值判斷等級，然后根據(jù)不同的公式計算。正向指標(biāo)計算公式：

負(fù)向指標(biāo)計算公式：

式中，ri為第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化后的評分；xi為標(biāo)準(zhǔn)化前的第i個指標(biāo)數(shù)值；xijmin為第i個指標(biāo)對應(yīng)的第j級別所對應(yīng)區(qū)間的最小值；xijmax為第i個指標(biāo)對應(yīng)的第j級別所對應(yīng)區(qū)間的最大值；Rimin為第j級別評分標(biāo)準(zhǔn)的最小值；Rjmax為第j級別評分標(biāo)準(zhǔn)的最大值；i＝1，2，…，17；j＝Ⅰ，Ⅱ，…，Ⅴ。

表1 麗江漾弓江流域水資源脆弱性評價指標(biāo)體系及分級標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 指標(biāo)權(quán)重確定

權(quán)重確定方法有層次分析法（AHP）、熵權(quán)法、主成分賦權(quán)法、因子分析法等，不同的研究方法各有優(yōu)缺點，本文選用層次分析法來確定指標(biāo)權(quán)重。

首先建立 “目標(biāo)層 （水資源脆弱性） －準(zhǔn)則層（DPSIR）－指標(biāo)層（17個指標(biāo)）”結(jié)構(gòu)模型，其次確定權(quán)重。準(zhǔn)則層層面采用均權(quán)法賦予 “驅(qū)動－壓力－狀態(tài)－影響－響應(yīng)”相同權(quán)重以對比3個時段各指標(biāo)之間變化，指標(biāo)層層面分別構(gòu)建判斷矩陣，采用Saaty標(biāo)度法［20］請專家對各層指標(biāo)的兩兩相對重要性進(jìn)行評分，然后計算層次單排序，檢驗判斷矩陣一致性，最后采用加權(quán)法得到指標(biāo)層各評價因子相對于水資源脆弱性的權(quán)重，具體計算方法見參考文獻(xiàn)［19，21］。

1.2.4 水資源脆弱性計算及分級標(biāo)準(zhǔn)

本文用水資源脆弱性指數(shù)（WVI）量化水資源脆弱性，根據(jù)權(quán)重ω和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后評分值r加權(quán)求和的方法，計算水資源脆弱性指數(shù)，計算公式為：

式中：WVIi為第i個評價時段的水資源脆弱性指標(biāo)；rij為第i個評價時段第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化后評分值；ωj為第j個指標(biāo)的權(quán)重；i＝1，2，3；j＝ 1，2，3，…，17。

水資源脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)采用已有的研究結(jié)果［12］，將脆弱性分為5級，即不脆弱、弱脆弱、中脆弱、強脆弱和極脆弱，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 水資源脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)［12］

2 評價結(jié)果分析

2.1 指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)層次分析，DPSIR模型下的指標(biāo)權(quán)重確定見表3。由表3可知，17個指標(biāo)權(quán)重在0.02～0.12范圍內(nèi)，其中萬元GDP需水量、污水處理率和人均水資源量權(quán)重最大，分別為0.119、 0.108和0.100，說明隨著流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增加的水資源需水量是驅(qū)動流域水資源脆弱性的重要原因；隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展污水處理設(shè)施等的運營是決定水資源脆弱性的重要響應(yīng)措施；而人均水資源量從量上描述了流域水資源狀況，是表征流域水資源脆弱性的一個重要指標(biāo)。

表3 麗江漾弓江流域水資源脆弱性評價指標(biāo)權(quán)重

2.2 水資源脆弱性評價結(jié)果及分析

根據(jù)各個指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化評價值計算得到麗江漾弓江流域現(xiàn)狀水資源脆弱性指數(shù)（WVI2008）、近期水資源脆弱性指數(shù)（WVI2020）和遠(yuǎn)期水資源脆弱性指數(shù)（WVI2030）分別為67.2、51.3和46.3，根據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn)［12］，流域現(xiàn)狀水資源脆弱性為極脆弱，近期為強脆弱，中期為弱脆弱，總體上來看，流域水資源脆弱性呈減少趨勢。

從驅(qū)動－壓力－狀態(tài)－影響－響應(yīng)來看 （圖2），漾弓江流域現(xiàn)狀年水資源脆弱性在5方面均有體現(xiàn)，其中驅(qū)動因子相對較強，其次依次為響應(yīng)、影響、狀態(tài)和壓力因子；近期和遠(yuǎn)期5個因子的脆弱性均有所減弱，其中影響因子表現(xiàn)最突出，表明隨著水資源系統(tǒng)驅(qū)動、壓力和響應(yīng)因子的改善，影響因子隨之明顯改善，但水資源狀態(tài)因子仍然顯示相對較強的脆弱性。

從17個指標(biāo)來看，漾弓江流域現(xiàn)狀水資源脆弱性主要體現(xiàn)在D3（萬元GDP需水量）、P5（灌溉水利用系數(shù)）、S1（人均水資源量）、I2（有效灌溉面積占耕地面積比例）、I3（用水缺水率）、R1（污水處理率）和R3（節(jié)水器具的推廣使用率）；近期水資源脆弱性主要體現(xiàn)在D2（人均GDP）、D3（萬元GDP需水量）、S1（人均水資源量）、I3（用水缺水率）和R1（污水處理率）；遠(yuǎn)期水資源脆弱性主要體現(xiàn)在D2（人均GDP）、S1（人均水資源量）和I3（用水缺水率）。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，在近期和遠(yuǎn)期流域水資源脆弱性突出表現(xiàn)在人均水資源量和用水缺水率兩方面。

流域近期和中期水資源脆弱性驅(qū)動因子減弱突出表現(xiàn)在D3指標(biāo)（萬元GDP需水量）；壓力因子減弱突出表現(xiàn)在P4指標(biāo) （輸水管道滲漏率）和P5指標(biāo) （灌溉水利用系數(shù)）；狀態(tài)因子減弱突出表現(xiàn)在S3指標(biāo) （水功能一級區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率）；影響因子減弱突出表現(xiàn)在I1指標(biāo) （森林覆蓋率）和I2指標(biāo) （有效灌溉面積占耕地面積比例）；響應(yīng)因子減弱突出表現(xiàn)在R2指標(biāo) （污水處理回用率）和R3指標(biāo) （節(jié)水器具的推廣使用率）。

3 結(jié)論與建議

水資源脆弱性評價結(jié)果表明流域現(xiàn)狀水資源處于極脆弱的程度，按 《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》報告中落實流域增加供水、節(jié)水、水資源保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)等方案，流域水資源近期（2020）處于強脆弱程度，到中期（2020）水資源脆弱性可達(dá)到中等脆弱程度，說明 《麗江水資源綜合規(guī)劃》的實施將在一定程度上有效降低流域水資源脆弱性。同時到中期流域水資源仍處于中等脆弱程度說明麗江市漾弓江流域水資源利用和管理面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

為確保流域水資源脆弱性得以減弱，首先要貫徹落實 《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》，其次要進(jìn)一步加強流域水資源綜合管理?；贒PSIR模型分析，建議加強以下幾個方面的建設(shè)：

（1）加強組織管理，建立多部門參與的水資源綜合管理機制，落實、監(jiān)督、評估 《麗江壩區(qū)水資源綜合規(guī)劃》報告中提出的各項水資源管理措施；多方籌措資金，保障流域蓄水、引水、提水、跨流域調(diào)水和中水回用等規(guī)劃工程的建設(shè)與維護(hù)，緩解流域水資源供需矛盾。

（2）提高水資源利用效率。在水資源總量有限、人均水資源量短缺、人均GDP增長的情形下，提高水資源利用率是解決水資源短缺的一個關(guān)鍵措施。應(yīng)推廣落實先進(jìn)的灌溉制度和灌水技術(shù)提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率；提高污水處理率和中水回用率提高城鎮(zhèn)生活、生產(chǎn)用水效率。

（3）進(jìn)一步加強節(jié)水宣傳，強化節(jié)水措施，建設(shè)節(jié)水型社會。節(jié)水是解決水資源短缺的另一個重要手段，節(jié)水需從宣傳教育、管理機制和技術(shù)改良等方面加強，通過宣傳教育讓節(jié)約用水成為日常生活的習(xí)慣，通過管理機制規(guī)范和加強各行各業(yè)節(jié)水措施，同時加強輸水渠道和輸水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的改建，推廣先進(jìn)的用水工藝和節(jié)水器具，建設(shè)友好的節(jié)水型社會。

（4）進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。漾弓江流域經(jīng)濟(jì)類型以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)，農(nóng)業(yè)是水資源系統(tǒng)中的用水大戶；隨著麗江旅游業(yè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)景觀用水、第三產(chǎn)業(yè)需水量不斷增加，用水矛盾不斷激化，需要進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

（5）加強水資源保護(hù)，改善生態(tài)環(huán)境。加強濕地恢復(fù)與保護(hù)，建立水資源保護(hù)體系和水生態(tài)保護(hù)工程。

（6）貫徹落實最嚴(yán)格水資源管理制度，實現(xiàn)用水總量控制、用水效率控制和排污總量控制。

致謝：

首先感謝加拿大國際發(fā)展研究中心（IDRC）對項目的支持，其次特別感謝麗江市水務(wù)局對本文給予的資料支持。

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W ater Resources Vulnerability Assessment in the Yanggongjiang W atershed in Lijiang，China

MA Xing1，2，XU Jian－chu2，SU Yu－fang2
（1.Yunnan Key Laboratory of Pollution Process and Management of Plateau Lake－Watershed（Prepare to Construct）；Yunnan Institute of Environmental Sciences，Kunming Yunnan 650034 China）

An index system，including 17 indicators covering five aspects——“Driver－Pressure－State－Impact－Response”（DPSIR model），was constructed to assess the water resource vulnerability（WRV）in the Yanggongjiang watershed in Lijiang，China.Theweights of the indicatorswere calculated using the analytic hierarchy process（AHP）.The result illustrated that theWRV degreewas extreme high，high，and median in the watershed in 2008，2020，and 2030 respectively.It delineated that the risk would remain highalthough theWRV degree would reduce significantly after implementing t hewater resourcemaster plan in the future in the Lijiang plain.Water resourcemanagement need to be reinforced in thewatershed in order to address the coming difficulties and challenges.

DPSIR model；Index system；water resources vulnerability；the Yanggongjiang watershed

X82

A

1673－9655（2014）06－0060－07

2014－07－04