居民感知視角下的湖南農村生活水資源系統脆弱性評價

鄒君 ，段維維，鄧運員 *，劉沛林

（1. 衡陽師范學院城市與旅游學院，湖南 衡陽 421002；2. 人居環境學湖南省社會科學研究基地，湖南 衡陽 421002）

水是生命之源，生產之要，生態之基。農村生活水資源系統是由供水、用水和護水三大子系統構成的復雜巨系統。具有復雜性、動態性和脆弱性等特征，是同居民生活關聯最為緊密，影響最為直接的部分。在當前鄉村振興的大背景下，農村生活水資源系統內部結構和外部擾動因素都在發生著急劇變化，因此，如何降低農村居民生活水資源系統的脆弱性成為新形勢下我國農村地區亟待解決的一個現實問題，對我國鄉村振興戰略的順利實施和農民幸福感的提升具有重要現實意義。傳統的水資源脆弱性研究大多從自然—經濟—社會，需水壓力—供水能力等水資源系統內部的客觀屬性角度和外界對水資源系統的需求和擾動壓力角度進行研究。本文創新性地從當地居民對農村生活水資源系統主觀感知的角度來研究其脆弱性問題，對于水資源脆弱性研究領域的拓展具有一定的理論意義。

水資源脆弱性研究已經有近半個世紀的歷史。1968年Albinet和Margat提出了“地下水脆弱性”這一學術概念，開啟了水資源脆弱性研究新領域。20世紀80年代以來，地下水脆弱性成為國際水文地質研究的熱點問題。美國、前蘇聯、德國、意大利、法國等國家和地區均開展了廣泛深入的研究工作，研究內容主要包括地下水脆弱性評價指標體系與評價方法[1-3]和脆弱度圖編制[4-6]等。我國自20世紀90年代開始借鑒國外研究方法，依據自身國情進行地下水脆弱性實證評價及脆弱性制圖研究。這些研究或以流域[7]、平原[8]、盆地[9]等自然地理單元或以不同尺度行政單元[10]為對象進行地下水脆弱性評價研究。20世紀90年代，水資源綜合管理思想逐漸興起，考慮自然、人文、經濟、社會、政治等諸多因素的水資源綜合評價成為水資源管理中的基礎性研究工作。水資源系統的脆弱性研究成果逐漸增多。2000年以來，聯合國環境規劃署聯合亞洲和非洲的諸多大學和研究機構進行了大量的水資源脆弱性評價研究實踐，并編制了一套環境變化條件下的水資源脆弱性評價指南。該研究最初大多關注氣候變化對流域（區域）水資源系統的影響及其量化[11-12]，隨后，其研究內容得到不斷擴展。總的來說，水資源脆弱性的概念內涵尚處討論之中，脆弱性分析框架亦不斷涌現[13-14]。

國內水資源脆弱性研究尚處起步階段，部分學者將地下水脆弱性概念引申到水資源脆弱性研究領域，就水資源脆弱性的概念、內涵、定量評價等方面做了一些有益的工作。概念內涵和指標體系方面，劉綠柳[15]從系統內部特征和人為影響兩大方面定義了水資源脆弱性，并且給出了一個包含本質脆弱性和特殊脆弱性兩大方面的定量評價指標體系。楊燕舞和張雁秋[16]則從水資源和區域可持續發展的角度探討了水資源脆弱性的概念內涵及其與區域可持續發展的關系。鄒君等[17-18]提出了南方丘陵區地表水資源的脆弱性概念，并從自然、人為和承載三個方面構建了一套定量評價指標體系。評價方法方面，主要有基于指標體系的綜合指數法[19-20]，基于粗糙集和BP神經網絡的脆弱性評價指標體系構建和評價[21]；基于集對分析法的水資源脆弱性定量評價，克服因為評價因子多而造成評價的復雜性、模糊性和不確定性問題[22]；模糊綜合評判定量評價[23]；基于GIS/RS的水資源系統脆弱性定量評價[24]；熵權法等評價指標權重確定方法的探索[25-26]等。

從最近5年的研究成果來看，水資源系統脆弱性的概念辨析，變化環境下的水資源脆弱性，區域水資源系統脆弱性時空演變和脆弱性評價方法等成為學術界關注的焦點。李智飛等[27]以是否經過人類適應性措施影響為依據，將水資源系統的脆弱性分成狹義和廣義水資源脆弱性；夏軍等[28]提出了氣候變化下水資源脆弱性的適應性管理應以無悔為準則的新觀點，劉珍等[29]主要從人類活動影響的角度來定義水資源系統的脆弱性，并以陜西省為例進行了人類活動影響下的水資源系統脆弱性定量評價實證研究。

綜上所述，目前，我國水資源脆弱性研究側重于地下水資源脆弱性方面，區域水資源及地表水資源脆弱性研究不多。在理論上存在著概念不夠成熟、理論與方法體系不夠完善，實踐上亦存在研究區域局限于北方地區等諸多問題。最為值得關注的是，從研究視角上來看，當前的研究成果都是基于（地下）水資源系統的客觀功能屬性和外部對系統的干擾上來界定和分析其脆弱性，尚無學者從用水主體——居民的主觀感知的角度來研究水資源系統的脆弱性問題。基于此，本文以農村生活水資源系統作為研究對象，從居民感知角度出發，結合農村生活水資源系統的特點，提出基于居民感知視角的農村生活水資源系統脆弱性的概念，構建脆弱性評價指標體系，以湖南省作為研究區域，對其農村生活水資源系統的感知脆弱性進行初步研究。

1 居民感知視角下的農村生活水資源系統脆弱性

1.1 概念內涵

借鑒相關文獻[15-18]，本文將農村生活水資源系統脆弱性定義為水資源系統在服務于當地居民生活需要的過程中，或者在抵御污染、水災害等不良后果出現的過程中所表現出來的適應性或敏感性。該脆弱性是由農村水資源系統結構所引起的，是其固有的客觀屬性。作為生活水資源系統的服務對象，當地居民對其脆弱程度必然會產生主觀上的印象，從而引伸出基于居民感知視角的農村水資源系統脆弱性的概念。借鑒其他領域有關居民感知研究的概念界定方法[30-31]，本文將居民感知視角下的水資源系統脆弱性（即感知脆弱性）定義為居民對水資源系統的適應性或敏感性的實際感受與其心理預期的差異程度。區別于由系統結構所引起的固有脆弱性，水資源感知脆弱性是一種基于居民主觀感受的脆弱性，直接影響當地居民的幸福指數及和諧社區建設，其評價結果亦可作為政府部門鄉村振興建設的重要依據。

1.2 評價體系

結合農村生活水資源系統結構和居民感知的概念內涵，把握水資源固有脆弱性和感知脆弱性概念內涵的區別，借鑒相關領域感知評價指標體系構建方法[32-33]，遵循科學完備性、主導性與獨立性、可操作性與可比性等原則，運用層次分析法（AHP），從供水、用水和護水三大方面構建居民感知視角下的農村生活水資源系統脆弱性評價指標體系（表1）。

1）供水系統方面：選擇生活取水方便性、生活取水穩定性、天然水質狀況、集中供水率和分散供水方便性5個指標。其中，生活取水方便性主要從居民生活取水類型和取水距離兩方面來表達農村生活水資源的豐富程度與便捷程度；生活取水穩定性主要從供水水源是否經常出現中斷等角度來表征其穩定性特征；天然水質狀況從色、嗅、味以及地方病等角度來衡量天然水質情況；集中供水率主要從自來水普及率角度表征生活供水的方便性；分散供水方便性指標主要從簡易自來水、家庭取水井和家庭蓄水設施等角度來表征農村家庭分散取水的便捷程度。上述5個指標較好地從豐富度、穩定性、便捷度和自然水質等方面反映了農村生活供水系統的脆弱性內涵。

表1 居民感知視角下的農村生活水資源系統脆弱性評價指標體系及其權重Table 1 Evaluation index weight of perceptive vulnerability of rural living water resource system

2）用水系統方面：選擇節水意識、節水行為、用水脅迫、用水壓力和改水成效5個指標。其中，節水意識和節水行為兩個指標分別從意識和行為兩方面來間接表征生活用水系統的用水效率高低。用水脅迫和用水壓力兩個指標分別從供給和需求角度來表征居民生活用水的制約度。改水成效指標則從人為干預以改變生活用水的水量和水質屬性方面對水資源系統的脆弱性進行表征。這些指標較好地從居民的用水意識、用水行為和用水狀態3個方面體現用水系統的感知脆弱性內涵。

3）護水系統方面：考慮到農村居民對水資源保護直接指標難以理解，從而影響調查結果的真實性。選擇水環境保護結果的間接指標來表征護水系統的脆弱性。對農村生活用水系統造成污染的因素主要是農村工業污染、生活污染、農業面源污染和養殖污染。因此，選擇工業污染、生活污染、養殖污染、農藥與化肥污染、垃圾集中處理5個指標。主要從工業、農業和生活污染三個方面對造成生活水資源系統環境影響干擾的脆弱性因子進行表征。

2 研究方法

2.1 研究區概況及案例村選擇

本文以湖南省農村地區作為研究區域。湖南省地處長江中游地帶、位居洞庭湖以南，南嶺以北。地貌上以山地、丘陵為主，平原僅占13.12%；屬于南方暖濕季風氣候區，降水豐沛、雨熱同期，河網密布、水系發達，是我國自然水資源較為豐富的省區之一；但由于降水時空分布不均，季節性干旱較為嚴重。同時，作為一個農業大省，城鎮化水平偏低，農村人口多，農村生產生活用水設施建設投入欠賬多，水污染等農村水環境問題形勢較為嚴峻。

以傳統的湘東、湘北、湘南、湘西、湘中5大區域劃分為依據，在全省范圍內選擇22個行政村作為本文實證研究的案例村（表2）。案例村選擇遵循以下原則，一是均衡原則：案例村的選取在空間上盡量均衡，確保每個地區有3個以上村；二是便利原則：由于研究范圍廣，數據獲取難度大。為減少數據獲取成本，優先選擇本校13級地理科學專業農村學生所在地作為案例村。

表2 案例村（點）選擇Table 2 Selected village samples

2.2 數據來源

通過設計問卷獲取研究所需數據。問卷共計19個問題，其中，4個為調查者基本信息方面的問題。其他15個是依據15個評價指標進行針對性設計的問題，每個問題從5個維度設計選項，選擇“非常方便”、“方便”、“一般”、“不太方便”、“極不方便”等主觀評價詞對農村生活水資源脆弱性進行感知表達。據此建立各評價指標的模糊評價集

其中，M1～M5分別代表該評判對農村生活水資源系統脆弱性的貢獻由小到大。

問卷調查在2016年暑假進行。本次調查共計發放問卷1 100份，即每村50份，剔除缺項、字跡辨認不清和明顯不合理問卷，收回的有效問卷1 015份，有效率為92.3%。其中，70.5%的被調查者均在村里生活10年以上。

2.3 權重確定

采用層次分析法（AHP）確定各指標的權重。根據農村生活水資源系統特點將居民感知視角下的農村生活水資源系統脆弱性評價體系按照“目標層—準則層—指標層”構建層次結構模型。接著，邀請專家對準則層內各元素和指標層各指標的重要程度進行兩兩比較。采用傳統的9標度法，構建判斷矩陣并進行歸一化處理，求出其最大特征值λmax和特征向量W。最后，經一致性檢驗，得出某一層次指標對于上一層次指標的相對重要性系數，從而確定居民感知視角下的農村生活水資源系統脆弱性評價指標權重值（表1）。

2.4 隸屬度矩陣構建

分別以湖南省（22個行政村）和5個地理區（3～5個行政村）作為居民感知視角下的農村生活水資源系統脆弱性評價單元。對評價指標的15個問題的調查選項進行模糊選項排序，從而構建隸屬度矩陣。如從全省尺度的生活取水方便性指標（C1）來看，29.17%的居民表示“非常方便”，40.83%的表示“方便”，21.00%的覺得“一般”，7.17%的選擇“不太方便”，1.83%的認為“極不方便”。因此，對于生活取水方便性這一指標可得到模糊評價向量為：

M(C1)={0.2917, 0.4083, 0.2100, 0.0717, 0.0183}以此類推，可以得到全省其他指標（表3）以及不同地區各指標的模糊評價隸屬度結果。

2.5 感知脆弱度的計算

湖南全省及5個次級評價單元準則層和目標層的感知脆弱性模糊評價結果計算方法為：

式中：M(i)表示6個評價單元各子系統感知脆弱性模糊評價結果，i的取值范圍為1～5，表示5個評判等級；Cj表示各評價單元所有案例村第j個指標在對應評判等級上的居民評判結果，qj表示第j個指標的權重，j的取值范圍為1～5，表示3個子系統中的5個具體評價指標（準則層感知脆弱性的計算）或者j的取值范圍為1～15，表示農村生活水資源系統中的15個具體評價指標（目標層感知脆弱性的計算）。

M1+M2表示供（用）水方便或護水有力的程度，其數值越大，表示供（用）水或護水越方便（有力）；M4+M5表示供（用）水不便或護水不力的程度，其數值越大，表示供（用）水或護水越不便（不力）；M3表示供（用）水或護水一般。

3 結果與分析

3.1 感知脆弱性的整體水平及其空間分布差異分析

就全省來看，居民對生活水資源脆弱性的評判主要集中在M2（弱脆弱）和M3（中等脆弱）兩個評價集上，以M2（弱脆弱）為主（表4），這說明湖南農村生活水資源系統結構和功能較為穩定，基本上能夠滿足居民生活用水所需，脆弱性不明顯。從5大區的評價結果來看，各區均以M2（弱脆弱）所占比例最大，說明湖南各地農村生活水資源系統基本上處于低脆弱性水平。從原始調查數據以及部分居民訪談情況來看，也印證上述結果。大部分被調查者對生活用水三大子系統的滿意度較高。

表3 湖南省農村生活水資源系統感知脆弱性模糊綜合評價隸屬度矩陣Table 3 Fuzzy Comprehensive evaluation membership matrix of rural living water resource system perceptive vulnerability in Hunan Province

從感知脆弱性的空間分布來看，湖南農村生活水資源系統感知脆弱性呈現一定的區域分異特點。其中，湘南地區的感知脆弱性最低，M1與M2兩選項之和高達69.23%，M4與M5兩選項之和僅14.77%；湘西地區的脆弱性最高，M1與M2兩選項之和僅41.93%，而M4與M5兩選項之和高達34.41%（表4）。而湘北、湘東、湘中地區的感知脆弱度由弱到強，這種分布格局同湖南省的自然水資源空間分布格局并不完全一致，這恰恰說明，生活水資源感知脆弱性是一個涉及自然、經濟、人文等諸多因素的復雜范疇，水多的地區并不一定脆弱性低，水少的地區不一定脆弱性高。

3.2 省域層面上各子系統的感知脆弱性差異分析

供水系統是影響農村生活水資源系統脆弱性最為重要的三個子系統之一，其權重達到0.623（表1）。這說明，當前的湖南農村，水資源開發利用整體上處于較低水平，水資源供給能力在生活水資源系統中仍然占據極為重要的地位。而供水系統中則以集中供水率（0.436）指標的權重最大，說明是否有集中供水已成為減少水資源系統脆弱性、提高居民生活用水便捷性的重要因素。用水系統中，用水脅迫（0.279）的權重最大，說明農村生活水資源系統的穩定性很重要，是影響生活水資源系統脆弱性的重要因素。護水系統中以生活污染（0.058）的權重最高，反映當前湖南農村生活污染是影響生活水資源系統的最為重要的環境因素。

從全省來看，供水子系統的感知脆弱性最低，M1與M2兩選項之和達57.98%，M4與M5之和僅23.73%；用水子系統和護水子系統的M1與M2之和均為46.9%左右，而M4與M5之和與供水系統不相上下（表5），因此，用水系統和護水系統的感知脆弱性明顯高于供水系統。這也在某種程度上說明，作為水資源相對豐沛的湖南省，農村生活水資源系統中的供水問題相對容易解決，不是導致脆弱性的主導因素，而護水系統和用水系統則是當前農村生活水資源系統脆弱性的主要因素，要引起高度重視。調查當中也發現，居民對農村水環境問題頗為擔憂和不滿，是影響其幸福感的重要因素，值得引起高度重視。

表4 目標層上的湖南各分區單元生活水資源感知脆弱性模糊評價結果Table 4 Fuzzy Comprehensive evaluation result on the targer layer of rural living water resource system perceptive vulnerability in 5 geographical regions

表5 準則層上的湖南各分區單元農村生活水資源系統感知脆弱性模糊評價結果Table 5 Fuzzy Comprehensive evaluation result on the standard layer of rural living water resource system perceptive vulnerability in 5 geographical regions

3.3 感知脆弱性各子系統在五大分區中的差異分析

從5大分區來看，湘南、湘東和湘北地區供水系統的感知脆弱性較低，而湘西和湘中地區的感知脆弱性較高，其中，湘西地區最高（圖1）。湘西地區地形地貌等自然條件復雜是導致其供水系統建設滯后的重要原因，而湘中地區位居湖南的衡邵干旱走廊，供水系統建設任務重，易于導致居民感知脆弱的結果。同樣，湘東、湘北和湘南地區的用水系統也不脆弱，湘北地區尤甚。湘中和湘西地區最為脆弱，其中又以湘中地區最為明顯（圖1）。護水系統方面，湘東和湘北地區保護較好，較為不脆弱，而湘西和湘南地區較為脆弱（圖1）。總之，湘西地區以供水系統和護水系統的脆弱性較為明顯，湘北、湘南和湘東地區三大子系統發展比較均衡，表現為低脆弱；湘中地區的用水系統和供水系統相對較為脆弱。

3.4 感知脆弱性的主要貢獻因子

圖1 湖南省農村生活水資源系統感知脆弱性貢獻因子的區域差異Fig. 1 Regional difference of perceptive vulnerability contributing factors of rural living water resource system in Hunan Province

從全省來說，用水壓力（C9）、改水成效（C10）、生活污染（C12）、農藥和化肥污染（C13）、養殖污染（C14）和垃圾集中處理（C15）6項指標的脆弱性等級最高（表3），其脆弱性評判結果中的M3和M4等級之和分別達到0.82、0.55、0.75、0.75、0.73和0.54，而其他指標評判結果中的M3和M4等級之和基本上都在0.3以內。這充分說明當前農村生活用水壓力大，政府改水措施不盡人意，生活污染、養殖污染、農藥與化肥污染、垃圾處理率低等環境污染問題是引起當前湖南農村生活水資源系統脆弱的主要因素，應引起相關部門的高度重視。

4 結論

湖南農村生活水資源系統感知脆弱性整體處于較低水平，脆弱性不明顯。這與其自然水資源豐沛的屬性特點較為吻合。同時，湖南農村生活水資源感知脆弱性存在較為明顯的地域分異規律，湘西和湘中地區最為脆弱，湘南和湘北地區最不脆弱。從脆弱性各因子的貢獻率來看，用水系統和護水系統是湖南農村生活水資源系統感知脆弱性的主要貢獻因素，供水系統為次要因素，這與湖南的水資源大省相匹配。而從5大分區來看，脆弱性的貢獻因子差異明顯：湘西地區以供水系統和護水系統的脆弱性較為明顯；湘中地區的用水系統和供水系統相對最為脆弱；湘北、湘南和湘東地區三大子系統發展比較均衡，均表現為低脆弱。

從脆弱性指標來看，用水壓力、改水成效、生活污染、養殖污染、農藥和化肥污染等因素是導致農村生活水資源系統脆弱的主要因素。湖南農村水資源感知脆弱性的空間格局與自然水資源的分布格局并不完全一致，水多的地區并不一定脆弱性低，水少的地區不一定脆弱性高。這恰恰說明生活水資源感知脆弱性不同于實體脆弱性，它是一個涉及自然、經濟、人文等諸多因素的復雜系統，需要更多的實證研究，尤其對于南方豐水地區更有實踐意義。

從居民感知視角來研究農村生活水資源系統的脆弱性問題，在水資源脆弱性評價研究領域開辟了一個新的方向，但由于尚屬初步探討，本文在指標體系構建、定量評價方法等方面還有待進一步完善。居民感知視角下的農村生活水資源脆弱性同傳統水資源脆弱性的耦合關系、大樣本的農村生活水資源系統脆弱性、居民感知視角下的農村生產水資源系統脆弱性以及不同尺度（縣域、市域和省域）的水資源感知脆弱性等是可以進一步深入研究的問題。