王利平 ，張怡雯，張建云 , ，劉翠善 , ，王國(guó)慶 ,

(1. 天津大學(xué) 水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300350； 2. 南京水利科學(xué)研究院 水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029； 3. 水利部應(yīng)對(duì)氣候變化研究中心，江蘇 南京 210029； 4. 水利部信息中心，北京 100053； 5. 長(zhǎng)江保護(hù)與綠色發(fā)展研究院，江蘇 南京 210098)

水資源是重要的基礎(chǔ)資源、經(jīng)濟(jì)資源和戰(zhàn)略資源[1]，水資源安全是區(qū)域、國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全及糧食安全的基石[2-3]。伴隨著水資源問(wèn)題的加劇，區(qū)域水資源脆弱性研究成為當(dāng)下的重要需求和研究熱點(diǎn)。開(kāi)展區(qū)域水資源脆弱性研究，充分了解區(qū)域水資源脆弱度、安全度，是統(tǒng)籌水資源調(diào)度管理的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措。

水資源脆弱性研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，此后國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水資源脆弱性的概念、模型構(gòu)建、評(píng)價(jià)方法等方面進(jìn)行了積極探索并取得了豐碩成果[4-12]。普遍接受的水資源脆弱性概念[4]為：水資源脆弱性表示水資源系統(tǒng)容易受到外界影響的程度，是系統(tǒng)在外界力量（沖擊、壓力、干擾）下的暴露度、系統(tǒng)的敏感性和系統(tǒng)反應(yīng)能力（應(yīng)付、恢復(fù)、適應(yīng)）三者的函數(shù)。其中Sullivan[5]從供應(yīng)驅(qū)動(dòng)和需求驅(qū)動(dòng)兩方面建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，求解了南非奧蘭治河流域（Orange River Basin）87個(gè)市水資源脆弱指數(shù)；A1-Saidi等[6]從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然組分兩方面構(gòu)建指標(biāo)體系，運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)法求解國(guó)家水資源脆弱性指數(shù)（CVIW），并評(píng)價(jià)了中東和南非地區(qū)部分國(guó)家水資源脆弱性現(xiàn)狀；Kazakis等[7]采用DRASTIC模型對(duì)希臘北部Anthemountas River流域地下水脆弱性進(jìn)行評(píng)估；國(guó)內(nèi)學(xué)者Chen等[8]從水量短缺、水質(zhì)污染、與水相關(guān)的自然災(zāi)害等3個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，并采用粗糙云模型對(duì)淮河流域水資源脆弱性進(jìn)行評(píng)估；黃壘等[9]將影響水資源脆弱性的因素分為自然脆弱性、人為脆弱性和承載脆弱性三類，并運(yùn)用綜合指數(shù)法對(duì)保定市地表水資源脆弱性進(jìn)行評(píng)估；潘爭(zhēng)偉等[10]采用集對(duì)指數(shù)勢(shì)對(duì)巢湖流域水資源脆弱性影響因子進(jìn)行分析，認(rèn)為其主要影響因子有水資源產(chǎn)水模數(shù)、人均水資源量等。目前，水資源脆弱性研究對(duì)象大都是流域、省域或市域等單一研究單元，較少涉及將研究區(qū)域和區(qū)域內(nèi)更小單元結(jié)合來(lái)探究整體與部分間水資源脆弱性聯(lián)系。另外，對(duì)水資源脆弱性貢獻(xiàn)因子的研究并不多，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

河南省是我國(guó)連通南北、溝通東西的關(guān)鍵區(qū)域，同時(shí)在支撐全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，然而存在著本地水資源稟賦不足、供需不平衡等問(wèn)題。因此，結(jié)合目前水資源脆弱性研究存在的問(wèn)題，以河南省18市和全省為研究區(qū)，以典型枯水年——2019年為研究年，以水資源自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供用耗水等3個(gè)子系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建水資源脆弱性評(píng)價(jià)體系，采用線性加權(quán)法評(píng)估研究區(qū)水資源脆弱性，并運(yùn)用貢獻(xiàn)度模型求解導(dǎo)致水資源脆弱性高的主要貢獻(xiàn)因子，以期為河南省水資源綜合調(diào)度和高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來(lái)源

地處中原的河南省為人口、經(jīng)濟(jì)大省，位于中國(guó)中東部；省域面積16.7萬(wàn)km2，占全國(guó)面積的1.73%；地跨黃、淮、海、長(zhǎng)江四大流域，屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡的大陸性季風(fēng)氣候；地勢(shì)西高東低，北西南三面環(huán)山，省內(nèi)山區(qū)、丘陵、平原面積比例分別為26.6%、17.7%和55.7%（圖1）。全省共設(shè)有17個(gè)地級(jí)市、1個(gè)省直轄縣級(jí)市（統(tǒng)稱為18市）。根據(jù)地理位置，18市可劃分為豫東、豫西、豫南、豫北、豫中五區(qū)域。全省多年平均氣溫約15 ℃，多年平均降水量為771.3 mm，省內(nèi)氣候和地理?xiàng)l件適合多種農(nóng)作物生長(zhǎng)，但省內(nèi)水資源稟賦條件一般，人均水資源量為440 m3，是全國(guó)人均的1/5，屬于嚴(yán)重缺水省份。

圖1 研究區(qū)位置及行政區(qū)劃Fig. 1 Location and administrative division of the study area

2019年河南全省降水量為529.1 mm，水資源量為875.9億m3，較多年均值偏少31.4%，水資源情勢(shì)總體偏枯。研究數(shù)據(jù)主要包括水資源數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)兩部分，水資源數(shù)據(jù)主要來(lái)自2019年的《河南省水資源公報(bào)》，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自2020年的《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》，不能直接獲取的數(shù)據(jù)依據(jù)相應(yīng)公式或含義求解得到。全省指標(biāo)數(shù)據(jù)不是18市對(duì)應(yīng)指標(biāo)均值，而是以全省為計(jì)算單元的對(duì)應(yīng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。由于指標(biāo)數(shù)據(jù)量綱不同，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行[0,1]標(biāo)準(zhǔn)化處理。熵權(quán)法求解不同子系統(tǒng)下指標(biāo)權(quán)重，具體計(jì)算過(guò)程及公式詳見(jiàn)文獻(xiàn)[13]。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及模型

參考前人選取的指標(biāo)[14-16]，遵循指標(biāo)選取的科學(xué)性、可比性、可獲取性原則，結(jié)合河南省水資源狀況，以水資源脆弱性評(píng)價(jià)為目標(biāo)，從自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供用耗水3個(gè)子系統(tǒng)中選取18個(gè)指標(biāo)（見(jiàn)表1）。其中正向指標(biāo)表示指標(biāo)值越大，水資源脆弱性越大，不做標(biāo)記；負(fù)向指標(biāo)表示指標(biāo)值越大，水資源脆弱性越小，用*標(biāo)記。采用均等法[17]確定子系統(tǒng)權(quán)重，均為0.33。

表1 河南省水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab. 1 Evaluation index of water resources vulnerability in Henan Province

結(jié)合本文建立的指標(biāo)體系和熵權(quán)法求解得到的權(quán)重，利用線性加權(quán)法[18]構(gòu)建水資源脆弱性評(píng)估模型，具體如下：

式中：V為水資源脆弱性指數(shù)，范圍為[0,1]，脆弱性越小說(shuō)明區(qū)域水資源狀況越好，為負(fù)向目標(biāo)函數(shù)；N、S、U分別為自然條件指數(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件指數(shù)和供用耗水指數(shù)。

3個(gè)子系統(tǒng)指數(shù)由線性加權(quán)求解，具體計(jì)算式為：

式中：I為3個(gè)子系統(tǒng)指數(shù)；ωj為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；rij為第i個(gè) 評(píng)價(jià)單元第j個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)值。

在水資源脆弱性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行水資源脆弱性因子貢獻(xiàn)度分析，是為了厘清不同指標(biāo)、不同子系統(tǒng)對(duì)水資源脆弱性的影響。借鑒障礙度模型[19]的含義和作用，結(jié)合障礙度和貢獻(xiàn)度間的互反邏輯關(guān)系，考慮到水資源脆弱性是負(fù)向目標(biāo)，故選取貢獻(xiàn)度模型來(lái)求解水資源脆弱性的因子貢獻(xiàn)度，并識(shí)別主要貢獻(xiàn)因子。單指標(biāo)因子貢獻(xiàn)度模型[20]具體如下：

式中：Ci j為 第i個(gè) 評(píng)價(jià)單元第j個(gè)指標(biāo)的因子貢獻(xiàn)度。

在單指標(biāo)因子貢獻(xiàn)度結(jié)果基礎(chǔ)上，子系統(tǒng)層貢獻(xiàn)度計(jì)算式為：

式中：Cis為 第i個(gè) 評(píng)價(jià)單元不同子系統(tǒng)層貢獻(xiàn)度；s取1、2、3，分別代表自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和供用耗水子系統(tǒng)層；m是對(duì)應(yīng)3個(gè)子系統(tǒng)層的指標(biāo)個(gè)數(shù)，依次為4，7，7。

3 水資源脆弱性分析

根據(jù)以上模型，求解得到2019年河南省18市、區(qū)域及全省水資源自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供用耗水及脆弱性指數(shù)，具體結(jié)果見(jiàn)表2和圖2。目前在水資源脆弱性等級(jí)劃分中主要有自然斷點(diǎn)法和等間距法等。為了使脆弱性等級(jí)便于比較且具有普適性，按等間距法進(jìn)行水資源脆弱性等級(jí)劃分，5個(gè)等級(jí)分別為：Ⅰ級(jí)（0≤V＜0.2），低脆弱性；Ⅱ級(jí)（0.2≤V＜0.4），較低脆弱性；Ⅲ級(jí)（0.4≤V＜0.6），中等脆弱性；Ⅳ級(jí)（0.6≤V＜0.8），較高脆弱性；Ⅴ級(jí)（0.8≤V≤1.0），高脆弱性。子系統(tǒng)指數(shù)也采用等間距劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個(gè)等級(jí)，子系統(tǒng)等級(jí)采用阿拉伯?dāng)?shù)字（1～5）表示，其中水資源自然條件子系統(tǒng)與水資源脆弱性為負(fù)相關(guān)關(guān)系，即水資源自然條件指數(shù)越高，水資源脆弱性越低。因此，將水資源自然條件指數(shù)從小到大的對(duì)應(yīng)等級(jí)依次定義為高、較高、中等、較低和低水資源自然條件。水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)和供用耗水子系統(tǒng)等級(jí)同水資源脆弱性等級(jí)相對(duì)應(yīng)。

表2 河南省水資源脆弱性指數(shù)及等級(jí)Tab. 2 Water resources vulnerability index and grade in Henan Province

3.1 子系統(tǒng)分析

3.1.1 自然條件根據(jù)表2和圖2，可以看出河南省除濟(jì)源、焦作、漯河、開(kāi)封外，其他城市及全省的水資源自然條件指數(shù)是3個(gè)子系統(tǒng)指數(shù)中最高的，這表明大部分城市水資源自然條件等級(jí)相對(duì)較低。在城市水平上，水資源自然條件指數(shù)有較大差異：洛陽(yáng)、三門峽、信陽(yáng)、濟(jì)源、漯河5市水資源自然條件指數(shù)偏小，均小于0.5，其中濟(jì)源市水資源自然條件指數(shù)最小為0.333，濟(jì)源和三門峽市為2級(jí)較高水資源自然條件；其他地區(qū)中，濮陽(yáng)市水資源自然條件指數(shù)最大（為0.860），駐馬店市次之（為0.826），等級(jí)均為5級(jí)低水資源自然條件。從區(qū)域水平上看，豫西地區(qū)水資源自然條件指數(shù)為3級(jí)中等水資源自然條件，其他區(qū)域均為4級(jí)較低自然條件。全省水資源自然條件指數(shù)為0.680，高于豫5個(gè)區(qū)域水資源自然條件指數(shù)均值，屬18市水資源自然條件指數(shù)中等水平，為4級(jí)較低水資源自然條件。

圖2 河南省水資源脆弱性空間分布Fig. 2 Spatial distribution of water resources vulnerability in Henan Province

究其原因，2019年全省年降水量為529.1 mm，屬枯水年份；豫西地區(qū)的洛陽(yáng)、三門峽市內(nèi)大多為山區(qū)，年降水量較多年平均值略有減少，年降水量距平絕對(duì)值是同年中最小的兩個(gè)城市，分別為5.91%和7.45%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全省的31.4%，同時(shí)豫西地區(qū)人口相對(duì)其他地區(qū)偏少，當(dāng)年兩個(gè)城市人均水資源量分別為230和462 m3，高于全省平均值（175 m3），產(chǎn)水模數(shù)均達(dá)到全省平均值（10萬(wàn)m3/km2），產(chǎn)水系數(shù)略低于全省平均值（0.19），分別為0.16和0.17；豫北地區(qū)的濟(jì)源市年降水量距平絕對(duì)值為13.62%，遠(yuǎn)低于全省均值，而其人均水資源量、產(chǎn)水模數(shù)、產(chǎn)水系數(shù)均高于全省值，分別為330 m3、12.5萬(wàn)m3/km2和0.22。因此，洛陽(yáng)、三門峽、濟(jì)源3個(gè)城市均為較高水資源自然條件。豫北濮陽(yáng)市產(chǎn)水模數(shù)為當(dāng)年最小值6.6萬(wàn)m3/km2，人均水資源量全省倒數(shù)第2，僅為78 m3（最小為鄭州市64 m3），而豫南駐馬店市年降水量距平絕對(duì)值是當(dāng)年最大值（42.56%），降水量?jī)H稍大于多年平均降水量的一半，產(chǎn)水模數(shù)僅高于濮陽(yáng)市（為8.8萬(wàn)m3/km2），兩個(gè)城市的產(chǎn)水系數(shù)為省內(nèi)最小值（0.16和0.17），因此，這兩個(gè)城市屬低水資源自然條件。降水量是決定地區(qū)水資源自然條件的主要因素，2019年全省降水量偏小，省內(nèi)大部分城市的降水量距平絕對(duì)值約為30%，均為高值，造成了省內(nèi)絕大部分城市水資源自然條件偏低。

3.1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)由表2和圖2可見(jiàn)，整體上水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)是3個(gè)子系統(tǒng)指數(shù)中最小的。從城市水平看，絕大部分城市水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)相差不大（只有鄭州市數(shù)值較大）。其中洛陽(yáng)、三門峽、南陽(yáng)、信陽(yáng)、駐馬店、濟(jì)源6市水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)較小，小于0.3且均為2級(jí)，南陽(yáng)市最小為0.216；鄭州市最大（0.713），屬4級(jí)；新鄉(xiāng)市次之為0.523，屬3級(jí)。從區(qū)域水平上看，豫西、豫南地區(qū)水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)較低，均為2級(jí)；豫東、豫北、豫中地區(qū)水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)依次升高，均為3級(jí)。全省水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)為0.372，高于豫西、豫南地區(qū)平均值，低于其他3個(gè)區(qū)域均值，屬于18市水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)中等偏下水平，為2級(jí)。

究其原因，豫西、豫南地區(qū)的5個(gè)城市和濟(jì)源市的人口密度、GDP密度、畝均化肥用量相對(duì)其他城市偏小，換言之，人類活動(dòng)對(duì)水資源系統(tǒng)的暴露度及壓力程度偏小。其中三門峽市人口密度、GDP密度、畝均化肥折純量均為省內(nèi)最小，分別為220人/km2、13.8萬(wàn)元/km2和32.0 kg/km2；駐馬店市城鎮(zhèn)率全省最小，為44.6%。雖然以上城市在建成區(qū)綠化覆蓋度和百畝農(nóng)用排灌動(dòng)力機(jī)械功率指標(biāo)中數(shù)值偏低，但因這2個(gè)負(fù)向指標(biāo)權(quán)重較小，最終水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)為省內(nèi)偏低狀態(tài)。豫東、豫北、豫中地區(qū)的各個(gè)城市在社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)指標(biāo)上都有較高的數(shù)值，且在正向指標(biāo)上與最小值相差較大，例如，鄭州市人口密度、GDP密度分別為三門峽市的5倍、11倍，新鄉(xiāng)、平頂山、安陽(yáng)市畝均化肥折純量均超過(guò)三門峽市2倍多；而在負(fù)向指標(biāo)上，城市污水處理能力、建成區(qū)綠化覆蓋度上所有指標(biāo)差別不大，濮陽(yáng)市百畝農(nóng)用排灌動(dòng)力機(jī)械功率最大，為駐馬店市的4倍。因此，豫東、豫北、豫中地區(qū)城市水資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)指數(shù)偏高。

3.1.3 供用耗水根據(jù)表2和圖2，可見(jiàn)整體上水資源供用耗水指數(shù)在3個(gè)子系統(tǒng)指數(shù)中處于中間位置。從城市水平看，各個(gè)城市水資源供用耗水指數(shù)相差較大。平頂山、漯河、許昌、三門峽市水資源供用耗水指數(shù)較低，均小于0.3，為2級(jí)，平頂山市水資源供用耗水指數(shù)最小為0.232；濮陽(yáng)市最大為0.817，為5級(jí)，新鄉(xiāng)市次之為0.694，屬4級(jí)。從區(qū)域水平看，豫西、豫南、豫中地區(qū)水資源供用耗水指數(shù)偏小，區(qū)域及區(qū)域城市水資源供用耗水等級(jí)均為2級(jí)，豫東、豫北地區(qū)水資源供用耗水指數(shù)依次升高，等級(jí)分別為3級(jí)、4級(jí)。除商丘市外，其他為2級(jí)較低供用耗水的城市全部位于豫西、南、中地區(qū)。全省水資源供用耗水指數(shù)為0.420，高于豫西、南、中地區(qū)平均值，低于其他兩區(qū)域均值，屬于18市水資源供用耗水指數(shù)中等水平，為3級(jí)。

究其原因，是豫西、豫南、豫中地區(qū)10個(gè)城市和商丘市在供用耗水子系統(tǒng)的正向指標(biāo)(人均綜合用水量、萬(wàn)元GDP用水量、畝均灌溉用水量、城市人均日生活用水量、耗水率、供需比)的數(shù)值相對(duì)其他區(qū)域城市偏小。駐馬店市人均綜合用水量、畝均灌溉用水量均為省內(nèi)最小值，分別為135和58 m3，鄭州市萬(wàn)元GDP用水量全省最小為18.7 m3，南陽(yáng)市城市人均日生活用水量省內(nèi)最小為89 m3，平頂山市耗水率最小為41.3%，三門峽市供需比最小為0.39。豫東、豫北地區(qū)的城市在單位用水量指標(biāo)上數(shù)值較高，例如濮陽(yáng)市人均綜合用水量、萬(wàn)元GDP用水量分別為397和91 m3，濟(jì)源市畝均灌溉用水量是駐馬店市的5倍，安陽(yáng)市的城市人均日生活用水量是南陽(yáng)市的2倍多。因此，豫東、豫北地區(qū)城市水資源供用耗水指數(shù)偏高。

3.2 脆弱性分析

根據(jù)表2和圖2，從城市水平上看，水資源脆弱性指數(shù)有較大差異，范圍為（0.29，0.71），等級(jí)范圍覆蓋Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)。其中三門峽市水資源脆弱性指數(shù)最小為0.293，屬Ⅱ級(jí)較低脆弱性；濮陽(yáng)市水資源脆弱性指數(shù)最大為0.707，屬Ⅳ級(jí)較高脆弱性。從區(qū)域水平上看，河南省水資源脆弱性具有較明顯的地區(qū)差異，豫北地區(qū)及省會(huì)鄭州水資源脆弱性高，豫西地區(qū)水資源脆弱性最低，其他區(qū)域水資源脆弱性處于中間水平。全省水資源脆弱性為0.490，高于豫西、豫南地區(qū)平均值，低于其他3個(gè)區(qū)域均值，屬于18市水資源脆弱性指數(shù)中等水平，為Ⅲ級(jí)中等脆弱性。究其原因，水資源脆弱性是自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供用耗水3個(gè)子系統(tǒng)相互耦合作用的結(jié)果[21]，豫西、豫北地區(qū)3個(gè)子系統(tǒng)指數(shù)分別屬于省內(nèi)較低、較高，因此其水資源脆弱性也對(duì)應(yīng)為省內(nèi)最小和最大。

可見(jiàn)，水資源子系統(tǒng)指數(shù)、脆弱性指數(shù)都是從西南向東北方向逐漸變大的趨勢(shì)。另外，通過(guò)以上對(duì)局部（18市）和整體（全?。?個(gè)子系統(tǒng)及脆弱性等級(jí)的分析和對(duì)比，可以看出：全省子系統(tǒng)、脆弱性等級(jí)是18市子系統(tǒng)、脆弱性等級(jí)的總體概括、共性的體現(xiàn)；但是18市中子系統(tǒng)、脆弱性等級(jí)位于最大或最小兩端的城市會(huì)被忽略掉，例如全省脆弱性等級(jí)為Ⅲ級(jí)，能夠代表大部分城市的脆弱狀態(tài)，但對(duì)豫西地區(qū)城市（Ⅱ級(jí)）和豫北的新鄉(xiāng)、鶴壁市（Ⅳ級(jí)）脆弱性就是過(guò)高和過(guò)低的估計(jì)。因此，在進(jìn)行整體分析的同時(shí)，有必要進(jìn)行更細(xì)致的局部分析，以便充分了解水資源脆弱性狀況，進(jìn)而針對(duì)性降低水資源脆弱性。

4 因子貢獻(xiàn)度分析

在水資源脆弱性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，對(duì)河南省18市及全省水資源的主要貢獻(xiàn)因子進(jìn)行識(shí)別和分析，以期為降低各市水資源脆弱性尋找有效策略。分別求解指標(biāo)層和子系統(tǒng)層的因子貢獻(xiàn)度，結(jié)果見(jiàn)表3。河南省18市及全省子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖3 河南18市及全省子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度對(duì)比Fig. 3 Comparison of the subsystems contribution degree between 18 cities and Henan Province

表3 河南省指標(biāo)層、子系統(tǒng)層對(duì)水資源脆弱性的貢獻(xiàn)度Tab. 3 The contribution degree of water resources vulnerability at index level and subsystem level in Henan Province 單位：%

4.1 子系統(tǒng)層因子貢獻(xiàn)度分析

由表3和圖3可知：整體上，2019年河南省18市水資源脆弱性3個(gè)子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度排序?yàn)樽匀粭l件＞供用耗水＞社會(huì)經(jīng)濟(jì)；在區(qū)域水平上，豫東、豫西、豫南地區(qū)水資源脆弱性子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度排序大致與18市整體子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度排序相同，豫北、豫中地區(qū)水資源脆弱性子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度排序較為復(fù)雜，其中焦作、濟(jì)源市供用耗水貢獻(xiàn)度最大，漯河市則是社會(huì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)度最大；全省水資源脆弱性3個(gè)子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度排序同18市整體子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度排序相同，不過(guò)數(shù)值間差別稍大，其中自然條件貢獻(xiàn)度約為46%，供用耗水貢獻(xiàn)度、社會(huì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)度均在26%左右。由于2019年為枯水年，因此自然條件是水資源脆弱性貢獻(xiàn)度最大的子系統(tǒng)，這也說(shuō)明了降低水資源脆弱性的關(guān)鍵在于改善水資源的自然條件。

4.2 指標(biāo)層因子貢獻(xiàn)度分析

從表3可以看出，河南省水資源脆弱性主要貢獻(xiàn)因子集中在自然條件指標(biāo)上，社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中畝均化肥折純量、城鎮(zhèn)率、城市污水處理能力和供用耗水中的人均綜合用水量、畝均灌溉用水量較為重要。

河南省18市有近一半城市（包括商丘、周口、南陽(yáng)、駐馬店、鶴壁、濮陽(yáng)、許昌、平頂山市）及全省的主要貢獻(xiàn)因子有4項(xiàng)都是自然條件指標(biāo)；洛陽(yáng)、安陽(yáng)、新鄉(xiāng)、鄭州市有3項(xiàng)主要貢獻(xiàn)因子是自然條件指標(biāo)，開(kāi)封、三門峽、信陽(yáng)、焦作、濟(jì)源、漯河市則是有2項(xiàng)主要貢獻(xiàn)因子是自然條件指標(biāo)。研究年為近10年最干旱的年份（河南省水資源公報(bào)），降水量偏少，水資源量短缺，因此各個(gè)城市及全省年降水量距平絕對(duì)值都較大，最大達(dá)到43%，產(chǎn)水模數(shù)最小為6.6萬(wàn)m3/km2，遠(yuǎn)小于其他年份（2009、2016年為平水年，全省產(chǎn)水模數(shù)為20萬(wàn)m3/km2）：這是水資源脆弱性主要貢獻(xiàn)因子大部分為自然條件指標(biāo)的原因，也是各個(gè)城市及全省水資源脆弱性較高的主要原因。針對(duì)城市及全省因干旱其水資源脆弱性主要貢獻(xiàn)因子大都為自然條件指標(biāo)的情況，應(yīng)提前做好應(yīng)對(duì)干旱的預(yù)案，主要以“多渠道供水”為突破口，提高供水側(cè)能力，相關(guān)措施包括：（1）增加供水渠道，在山區(qū)盆地建設(shè)塘壩、水池等小水利工程，提高雨水利用率，開(kāi)發(fā)利用非常規(guī)水；（2）在城鎮(zhèn)地區(qū)建設(shè)海綿城市，提高城市涵養(yǎng)水分能力；（3）對(duì)外調(diào)水（跨區(qū)域、跨流域調(diào)水）進(jìn)行全省統(tǒng)籌管理等措施。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)中城鎮(zhèn)率、人口密度、GDP密度、畝均化肥折純量、城市污水處理能力是水資源脆弱性主要貢獻(xiàn)因子，應(yīng)以“合理擴(kuò)張城鎮(zhèn)、優(yōu)化人口經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高城市水平”為突破口，采取以下應(yīng)對(duì)措施：（1）依據(jù)土地承載能力、空間適宜度，合理擴(kuò)展城鎮(zhèn)，優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)，控制城市人口增長(zhǎng)過(guò)快，調(diào)整人口經(jīng)濟(jì)密度，堅(jiān)持城市鄉(xiāng)村同步發(fā)展、城市高水平發(fā)展，努力營(yíng)造良好的生活生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)以水定城，達(dá)到社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展；（2）開(kāi)展綠色、生態(tài)種植，控制化肥使用量，鼓勵(lì)使用高效化肥產(chǎn)品，調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)，開(kāi)展水肥同施、精準(zhǔn)施肥，減少面源污染；（3）提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)，加大污水處理設(shè)施投資，提高污水處理率，同時(shí)在河南省水資源相對(duì)充沛地區(qū)，比如信陽(yáng)、三門峽等城市，充分利用水體自凈功能。

供用耗水子系統(tǒng)中人均綜合用水量、萬(wàn)元GDP用水量、畝均灌溉用水量、城市人均日生活用水量、耗水率為水資源脆弱性主要貢獻(xiàn)因子。因此，應(yīng)以“提高用水效率、節(jié)約用水”為突破口，以水定產(chǎn)，優(yōu)化三產(chǎn)結(jié)構(gòu)，加大第三產(chǎn)業(yè)比例：（1）在工農(nóng)業(yè)上實(shí)現(xiàn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，水資源開(kāi)發(fā)度過(guò)高地區(qū)適當(dāng)縮減農(nóng)業(yè)灌溉面積，調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)、推廣抗旱優(yōu)良作物、改進(jìn)灌溉技術(shù)，綜合提高農(nóng)業(yè)用水效率，保障糧食安全提升經(jīng)濟(jì)效益；（2）工業(yè)上，鼓勵(lì)節(jié)水型產(chǎn)業(yè)發(fā)展，壓減或取締高耗水工業(yè)，降低高耗水工業(yè)比例，同時(shí)可通過(guò)水價(jià)和稅收等措施鼓勵(lì)企業(yè)改進(jìn)工業(yè)工藝，提高工業(yè)用水重復(fù)率；（3）在生產(chǎn)生活用水中，加強(qiáng)節(jié)水宣傳教育，提高居民生活節(jié)水意識(shí)，推廣節(jié)水器具，減少城市管網(wǎng)漏損率，加快節(jié)水型社會(huì)建設(shè)；（4）大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，優(yōu)化工業(yè)工藝，引入先進(jìn)用水技術(shù)，提高產(chǎn)業(yè)用水效率，減小耗水率。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文以河南省18市、區(qū)域和全省為研究單元，從水資源自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供用耗水3個(gè)子系統(tǒng)評(píng)估了河南全省在典型枯水年的水資源脆弱性，識(shí)別了水資源脆弱性的主要貢獻(xiàn)因子，并提出了相應(yīng)對(duì)策。主要結(jié)論如下：（1）河南省2019年水資源脆弱性為Ⅲ級(jí)，但存在空間差異，鄭州、新鄉(xiāng)、濮陽(yáng)脆弱性最高，為Ⅳ級(jí)；信陽(yáng)、三門峽、洛陽(yáng)、濟(jì)源、漯河水資源脆弱性最低，為Ⅱ級(jí)；其他地區(qū)為Ⅲ級(jí)。（2）影響水資源脆弱性的主要貢獻(xiàn)因子包括年降水量距平絕對(duì)值、產(chǎn)水系數(shù)、產(chǎn)水模數(shù)和人均水資源量4個(gè)自然條件指標(biāo)，此外還包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中畝均化肥折純量和供用耗水中的人均綜合用水量、畝均灌溉用水量。針對(duì)水資源脆弱性主要貢獻(xiàn)因子，自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、供用耗水3個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)分別以“多渠道供水、提高供水側(cè)能力”“合理擴(kuò)張城鎮(zhèn)、優(yōu)化人口經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高城市水平”“提高用水效率、節(jié)約用水”為突破口來(lái)實(shí)現(xiàn)水資源脆弱性精準(zhǔn)降脆。

未來(lái)氣候變化將改變區(qū)域水文情勢(shì)，科學(xué)揭示水資源脆弱性與影響因子之間的空間物理驅(qū)動(dòng)機(jī)制、定量評(píng)估未來(lái)氣候變化下區(qū)域水資源的脆弱性及其對(duì)生態(tài)、糧食安全的影響，將是未來(lái)研究的主要方向和核心內(nèi)容。