基于ＳＷＡＴ 模型的藍(lán)綠水短缺指數(shù)計(jì)算與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

程琰 左其亭 邱曦

摘 要：為了降低沁河流域水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)，以沁河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，基于所構(gòu)建ＳＷＡＴ 模型的輸出結(jié)果，估算２０１０—２０１６ 年沁河流域藍(lán)綠水資源量，利用藍(lán)綠水足跡和可利用藍(lán)綠水資源量計(jì)算藍(lán)綠水短缺指數(shù)，并劃分４ 個(gè)藍(lán)綠水短缺風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，定量評(píng)估沁河流域藍(lán)綠水短缺狀況。結(jié)果顯示：１）沁河流域多年平均藍(lán)水資源量為９．１ 億ｍ３，占水資源總量的１２．０％；多年平均綠水資源量為６６．９ 億ｍ３，占水資源總量的８８．０％，說(shuō)明沁河流域水資源大部分為綠水資源；２） 年尺度下沁河大部分子流域的藍(lán)水短缺指數(shù)大于１．０，藍(lán)水短缺風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較大風(fēng)險(xiǎn)，其中下游地區(qū)的焦作市藍(lán)水短缺問(wèn)題尤為嚴(yán)重；３） 年尺度下沁河各子流域的綠水短缺指數(shù)呈現(xiàn)一定差異性，大部分子流域多年平均綠水短缺指數(shù)在０．５～１．０ 范圍內(nèi)，綠水短缺面臨中度風(fēng)險(xiǎn)，總體而言，綠水短缺風(fēng)險(xiǎn)低于藍(lán)水短缺風(fēng)險(xiǎn)。基于藍(lán)綠水短缺指數(shù)分析，提出應(yīng)對(duì)沁河流域水安全風(fēng)險(xiǎn)的措施建議。

關(guān)鍵詞：藍(lán)綠水；ＳＷＡＴ 模型；水短缺指數(shù)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；沁河流域

中圖分類號(hào)：ＴＶ２１３．４ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．０１５

引用格式：程琰，左其亭，邱曦．基于ＳＷＡＴ 模型的藍(lán)綠水短缺指數(shù)計(jì)算與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（５）：９１－９７．

水資源作為生活、生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。受人口增長(zhǎng)及氣候變化等因素的影響，目前全球超過(guò)１０ 億人面臨生活用水不足的問(wèn)題，約２６ 億人無(wú)法獲得安全衛(wèi)生的水源，２０５０ 年缺少飲用水的人口將達(dá)到２０ 億之多［１－３］ ，全球水資源利用面臨巨大壓力［４］ 。水資源短缺問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)際上普遍關(guān)心的熱點(diǎn)，了解地區(qū)水資源短缺狀況對(duì)于水資源管理具有重要意義。因此，有必要科學(xué)評(píng)價(jià)不同尺度的水資源短缺程度，量化其水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)狀況，為當(dāng)?shù)厮Y源管理與優(yōu)化配置提供科學(xué)依據(jù)。

目前針對(duì)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究成果較為豐富，主要包括應(yīng)用于流域［５］ 和區(qū)域［６］ 等不同空間尺度，采取模糊綜合評(píng)價(jià)法［７］ 、正態(tài)云模型［８］ 、主成分分析法［９］ 等不同研究方法，基于水貧乏指數(shù)［１０］ 、Ｆａｌｋｅｎ?ｍａｒｋ 指數(shù)［１１］ 、水壓力指數(shù)［１２］ 等不同指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)，然而長(zhǎng)期以來(lái)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)往往缺乏對(duì)水資源及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等方面的考慮。為綜合評(píng)價(jià)水資源的經(jīng)濟(jì)－ 生態(tài)效益， Ｆａｌｋｅｎｍａｒｋ等［１３］ 提出了藍(lán)綠水資源相關(guān)概念：藍(lán)水資源是儲(chǔ)存于地表河流、湖泊、水庫(kù)及地下含水層中可供人類直接開發(fā)利用的水資源；綠水資源包括儲(chǔ)存于非飽和土壤中的水量和下墊面通過(guò)蒸散發(fā)返回大氣的綠水流兩部分，其中綠水流分為生產(chǎn)性綠水流（植物、作物通過(guò)光合作用和蒸騰作用吸收的土壤水分，是維持生態(tài)和保障糧食生產(chǎn)的重要部分）和非生產(chǎn)性綠水流（裸土通過(guò)蒸發(fā)作用消耗的水分，是區(qū)域水平衡的基本要素）［１４－１５］ 。目前針對(duì)藍(lán)綠水資源的研究較多，但主要聚焦于利用ＶＩＣ 模型［１６］ 、ＳＷＡＴ 模型［１７－１８］ 、ＬＰＪＭＬ（Ｌｕｎｄ?Ｐｏｔｓｄａｍ?Ｊｅｎａ Ｍａｎａｇｅｄ Ｌａｎｄ）模型［１９］ 等研究藍(lán)綠水資源量的估算方法［２０］ 、對(duì)藍(lán)綠水資源的時(shí)空演變狀況及其影響因素進(jìn)行分析［２１］ ，而基于藍(lán)綠水資源狀況對(duì)水資源短缺問(wèn)題的相關(guān)研究還有待進(jìn)一步開展。以藍(lán)綠水復(fù)合視角對(duì)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可為流域水資源問(wèn)題應(yīng)對(duì)和可持續(xù)利用研究提供一種新思路。

基于此，本文以沁河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過(guò)構(gòu)建ＳＷＡＴ 模型，分別計(jì)算淡水資源中支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的藍(lán)水資源量及維持生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定的綠水資源量，并利用以水資源消耗量與可利用量的比率表征的藍(lán)綠水短缺指數(shù)定量研究沁河流域藍(lán)綠水短缺風(fēng)險(xiǎn)狀況，以期為應(yīng)對(duì)水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)和提升沁河流域水資源可持續(xù)利用水平提供科學(xué)依據(jù)。