气候变化背景下水资源脆弱性评价方法及其应用(3)
发布时间:2021-06-08
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脆弱性[32],邓慧平等人分析了气候变化对山东省莱州湾地区水资源脆弱性的影响[33],唐国平等人探讨了气候变化的水资源脆弱性及其评估方法[34]。最近夏军等人,针对中国东部季风区水资源供需矛盾的水资源脆弱性问题,发展了将气候变化对水资源影响的敏感性和抗压性耦合以及与适应性对策与调控联系的水资源脆弱性理论与方法研究,取得了一些新的进展[20]。
3. 水资源脆弱性概念与内涵
水资源脆弱性(Vulnerability)是指气候变化对水资源系统造成不利影响的程度。上个世纪90年代水资源脆弱性多研究地下水问题,如1993年美国国家科学研究委员会提出了地下水脆弱性[35]。由于水资源问题的复杂性和地域的分异规律,由于研究对象和问题的差异,对其内涵的理解湖解释也各不相同[13,19,20,
22,25,27,29,30,32,34]
。
我们通过研究和分析,认为比较具有代表性的是IPCC提出的脆弱性定义。IPCC在2001年第4次评估报告中所提出的定义“脆弱性是指系统容易遭受和有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。它是系统对所受到的气候变化的特征、幅度和变化速率及其敏感性、适应能力的函数”。IPCC在2011年11月发表的《管理极端事件和灾害风险,推进气候变化适应》特别报告(简称SREX)将脆弱性与暴露度结合起来,认为脆弱性是指人员、生计、环境服务和各种资源、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倾向或趋势[36,37]。
综合以上研究成果,本文认为水资源脆弱性是受到气候变化、极端事件、人类活动等因素的影响,水资源系统正常的结构和功能受到损坏并难以恢复到原有状态的倾向或趋势。水资源脆弱性的内涵包括以下内容:
1) 水资源脆弱性是水资源系统的内在属性,其内部结构和特征是脆弱性的决定性因素;
2) 水资源脆弱性包括水资源系统对外来影响(尤其是不利影响)的敏感性和适应性;
3) 从影响因素来看,水资源脆弱性可分为自然环境脆弱性和社会经济脆弱性两方面;
4) 各种影响因素对不同尺度、空间分布的水资源
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系统的影响程度不同,使水资源脆弱性表现出尺度和空间分布的特征。
4. 评价方法
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。定性评价是对影响水资源系统的因素进行定性分析,找到主要影响因素,从而提出降低水资源脆弱性的措施。Ulka Kelkar等人[32]、吴青等人[15]、黄友波等人[14]的研究成果就是典型的水资源脆弱性定性评价。在水资源脆弱性评价中,使用最多的还是定量评价。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。从已有的研究来看,多数研究采用指标法进行水资源脆弱性评价,此方法一般先建立水资源脆弱性指标体系,对指标赋予权重,再使用加权方法得到水资源脆弱性评价结果[3,11,31,38,39]。有些研究在指标法的基础上引入分形理论[13]、模糊数学方法
[23,25,27]
、层次分析法[24,26]、驱动–压力–状态–影响
–响应模型[40]等方法或模型,主要用于指标权重确定。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。有的学者从水资源脆弱性的概念出发,使用函数法进行水资源脆弱评价[20,29,34,41]。与指标法比较,函数法具有系统性,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,同时易于操作。但函数法也有指标选取困难、不够灵活、对数学水平要求较高、因素难以考虑全面等缺点。
本文采用水资源脆弱性评价的指标体系法,开展气候变化背景下流域或区域水资源脆弱性评价。
该方法的主要步骤有:1) 选取指标,构建评价指标体系;2) 对数据进行标准化;3) 确定各指标权重;4) 使用加权方法计算水资源脆弱性指数。
4.1. 指标体系构建
评价指标体系的构建是水资源脆弱性评价的关键步骤,需要遵循以下构建原则:1) 科学性原则:指标体系应具有明确的科学涵义,能客观真实准确地反映水资源系统的特征,能较好地度量水资源脆弱性;2) 完备性:指标体系应具有较好的覆盖度,能较全面
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