我国缺水风险分布状况及其对策

第卷第期年月中国水利水电科学研究院学报收稿日期作者简介马黎女山西晋城人硕士主要从事水资源需求研究文章编号我国缺水风险分布状况及其对策马黎汪党献中国水利水电科学研究院水资源研究所北京摘要在对风险理论及水资源风险研究进展回顾与展望的基础上探讨了水资源短缺风险主导因子的辨识方法提出了采用缺水率人均缺水量和缺水边际损失个指标的缺水风险评价指标体系采用模糊层次分析评价方法对全国二级水资源分区的缺水风险进行了综合评价评价结果表明全国现状情况下有个二级水资源分区面临着不同程度的水资源短缺风险必须采取工程和非工程等防范措施和有效调控方可减轻缺水风险对我国经济社会发展的危害程度关键词水资源缺水风险风险辨识风险评价中图分类号文献标识码风险分析是研究具有不确定性系统有效的技术工具在社会科学和经济学领域有着较为广泛的应用但将风险分析技术引入水资源领域尚处于起步阶段目前国内外水资源系统风险研究总体是定性的多定量的少相关的多直接的少零散的多系统的少尚未形成相对成熟的评价理论体系和可行的评价方法因此应用风险量化风险评价及风险管理技术研究水资源问题建立科学的水资源风险评价指标体系具有重要的理论和指导意义水资源系统风险研究进展水资源风险研究进程在国际上风险问题的研究始于世纪年代人们运用概率论研究机器设备的维修问题并在第二次世界大战期间得到发展德国首先将风险理论应用于导弹发射的研究世纪年代美国成立了专门研究机构开展对宇航核领域电子系统的风险与可靠度研究风险研究在水资源系统的应用开始于世纪年代末此后的年中有更多的学者研究关注水资源系统相关的风险分析纵观水资源系统风险研究的发展过程可以分为如下个阶段世纪年代末期年代初期这一阶段的研究主要是针对水文风险探讨了水文模型选择及参数确定中的不确定性重点研究了洪水计算中的不确定性和风险以及相应的防洪建筑物的安全标准等问题世纪年代初期这一阶段主要偏向于基本的风险理论研究如风险的含义风险来源衡量风险的指标等并开始将风险分析与水资源工程规划相结合解决实际工程中的风险效益问题重点是研究单目标经济风险世纪年代至今由于许多先进的系统工程和多目标决策理论方法被引入到水资源系统风险研究中使研究进一步深入到较高的层次风险研究从单一的工程效益分析扩大到了社会环境和生态等各方面成为水资源规划与管理中的一个非常重要的工具主要研究成果国外在水资源系统中的风险管理和决策等方面的研究比较多等研究了多用途水库管理问题的可靠度规划问题等对洪水和干旱两个可靠度约束的单目标优化问题作过讨论曾研究过将风险和不确定性集结考虑的多目标规划方法并提出分段多目标风险分析方法和多目标多阶段影响分析法这些都对多目标风险决策学科的发展起到了一定的积极作用近年来国内许多学者针对我国面临的不同类型和程度的水资源保障风险问题从理论研究和实际应用方面做了很多有益的尝试取得了许多成果水资源系统风险理论在水资源系统风险理论方面的研究主要是将风险研究的理论方法引入到区域的水资源评价中对水资源系统风险的含义风险评估过程及国内外采用的各种评估方法进行系统论述刘道祥在对风险的一般概念讨论的基础上探讨了水资源系统风险的内涵水资源系统风险管理过程中的系统问题风险识别风险分析风险估算和评价风险处理和风险决策等并重点对风险分析的数学模型进行了综述左其亭等分析总结水资源系统中存在的不确定性因素的类型及研究方法并介绍了基于概率统计学的风险计算模型提出基于模糊隶属度基于灰数和基于未确知数的风险计算模型刘涛等分析了水资源系统风险评估的重要意义和评估过程系统论述了国内外采用的各种风险评估方法的优缺点及应用情况指出了该领域研究今后发展趋势及在实践中应注意的问题这些研究为水资源系统风险规划与管理奠定了重要的理论基础干旱风险研究将水资源系统风险理论应用于区域干旱风险分析张翔等在分析了影响区域水安全的不确定因素的基础上提出了评价区域干旱风险的可靠性指标恢复性指标易损性指标和干旱风险指数并将其应用于海河流域的干旱风险评价综合分析了该流域干旱缺水现象发生的可能性大小和干旱缺水的严重程度顾颖从我国干旱管理存在的问题出发在理论上提出我国的干旱管理方式应该从现行的危机管理向风险管理转变认为风险管理将是未来干旱管理的发展趋势水资源短缺风险研究随着水资源短缺和供需矛盾问题的日益突出针对水资源短缺风险的研究成为风险研究的重要领域顾文权等采用可靠性恢复性易损性协调性缺水指数几个供水风险评估指标对汉江中下游干流供水系统进行了评估为降低该地区缺水的影响和损失提供了科学的依据阮本清等则采用风险率脆弱性可恢复性重现期和风险度作为水资源短缺的评价指标并建立了模糊综合评价模型对首都圈的水资源短缺风险进行了评价得出了未来首都圈水资源短缺风险水平洪水风险研究在洪水风险方面对洪涝灾害风险形成机制减轻洪涝灾害风险措施等研究进展较快一是对江河水库蓄滞洪区等防洪工程控制范围内发生不同频率洪水的淹没范围进行了测算并绘制了一些专门的洪水风险地图用以满足防汛抢险指挥决策的需要满足社会一些层面对洪水风险信息宏观上的需求二是水库设计洪水理论和防洪调度方法分析评价设计洪水计算方法分析研究和水库汛期分期设计洪水研究水库汛限水位动态控制方法研究等三是开展了洪水风险管理方面的研究提出建立一个包括洪水资源利用风险识别风险评价和风险管理的决策系统用来提供洪水资源化过程中的利益和灾害评估另外还有一些对水污染和生态环境破坏的风险评估研究如彭静等应用建立的蓄滞洪区水质预报模型计算分析了各种分洪条件下的水质情景阐述了洪水资源利用时水污染问题的不确定性以及相应的水污染风险并结合大黄浦洼的实际水环境条件提出了减缓水污染风险的措施建议马国霞等以风险分析理论为主研究了在黑河分水后张掖绿洲存在的生态经济风险并提出了规避风险的种管理模式这些研究都使水资源系统的风险分析理论逐步得到系统化和完善总的说来在以往的风险研究中一般只对个别风险指标进行描述而对水资源系统风险的综合评判则比较少见单一的指标应用起来比较简单方便但局限性明显不足以评估水资源系统风险及其影响程度因此建立合理的水资源系统风险评价指标的标准体系将是风险研究的重点目前对水资源系统风险的研究主要集中在洪水干旱水污染和生态环境破坏等主要问题上而水资源短缺风险的研究却相对薄弱近年来随着水资源供需矛盾的日益突出对水资源短缺风险的系统研究正逐渐成为水资源科学热点研究内容为此本文从对水资源短缺风险的辨识出发采用模糊层次综合评价法来评估现状全国各二级区的缺水风险以便全面了解目前我国缺水风险状况有利于水资源短缺风险更深入的研究水资源短缺风险辨识风险辨识是研究水资源风险的一项基础性工作它是指对水资源系统所面临的以及潜在的风险源我国缺水风险分布状况及其对策马黎汪党献和风险因素加以判断归类并鉴定风险性质的过程也就是要找出风险之所在和引起风险的主要因素并对其后果做出定性的估计一般性的风险识别方法有事故树法专家调查方法幕景分析法及蒙特卡洛方法本文采用事故树法对引发水资源短缺风险的各项因素进行综合识别得到水资源短缺风险辨识图图简言之区域水资源短缺风险是由用水需求和供水两方面因素来决定的而受水资源系统径流降雨和其它各种随机性的影响供水和需水都存在不确定的因素因此水资源的短缺也具有随机性即区域供水存在着一定的风险主要风险因子包括自然因子降水是水资源的昀主要来源气象因子的变化直接决定着区域水资源的丰枯水文水力等自然地理条件会引起河川径流量的相应变化从而进一步影响区域可供水量区域内农作物对水的需求状况不同地域内维持良好生态环境所需水量等都会受到气候土壤等各类自然因子的影响技术因子由于人类的认识和技术水平有限在开发利用水资源的过程中不免会出现工程设计上不成熟结构不完善等问题这些技术因子可能会导致供水工程调蓄量不足以满足需求用水浪费等现象的发生引起区域水资源短缺经济因子经济发展需水占需水量的比例很大经济增长速度的高低产业结构的调整等都会直接引起水资源需求量的变化而利率变化通货膨胀等经济因子通常会影响水利工程效益费用和供用水成本导致区域供用水量的不确定性社会因子制度政策人口增长和战争等社会因子的不确定性都有可能在不同程度上影响区域水资源的供需状况成为引发水资源短缺风险的直接或间接原因图水资源短缺风险识别我国水资源短缺风险分析结合全国水资源综合规划中的水资源及其开发利用现状调查评价成果以水资源二级分区为单元对我国年状况下的缺水风险进行实例分析缺水评价指标目前大多数学者对水资源短缺状况的研究通常仅采用缺水率一项指标对缺水程度进行评价显然没有反映缺水对人口经济的影响为此本文采用缺水率人均缺水量和缺水边际损失项指标对缺水风险进行综合评价各指标表征如下缺水率缺水量和需水量的比值反映需求未满足程度人均缺水量缺水量和人口数的比值反映人均缺水的程度单方缺水损失量经济损失量和缺水量的比值反映缺水对经济的影响程度评价指标标准及其隶属度标准值主要根据统计分布规律确定综合评价采用模糊层次综合评价法缺水指标标准及其隶属度见表综合隶属度评价分级标准见表评价结果在现状年年水资源供需平衡分析基础上计算了全国各水资源二级分区在多年平均来水条件下的缺水量并由此分别计算缺水率人均缺水量和单方缺水损失经济量结合隶属度分我国缺水风险分布状况及其对策马黎汪党献类标准计算各指标隶属度采用离差权重法赋权并计算综合隶属度根据确定好的综合评价结果的客观标准对计算出的综合隶属度进行划分从而得出各二级区的缺水综合评价结果见表受篇幅限制仅列出现状年存在水资源短缺风险的水资源二级区表缺水指标标准值及其隶属度指标单位权重缺水率人均缺水量缺水损失元表综合隶属度分级标准隶属度分级标准综合评价严重缺水较严重缺水轻微缺水基本平衡不缺水表水资源二级分区缺水评价结果二级区名指标值隶属度缺水量?万缺水率人均缺水量?单方缺水经济损失?元缺水率人均缺水量缺水损失综合值综合评价海河南系严重缺水海河北系严重缺水山东半岛严重缺水龙门三门峡严重缺水准噶尔盆地区严重缺水辽河中下游严重缺水南四湖区严重缺水徒骇马颊河平原严重缺水三门峡花园口较严重缺水辽东沿海诸河较严重缺水蚌洪区间较严重缺水内蒙古高原内陆区较严重缺水辽西沿海诸河较严重缺水西辽河较严重缺水龙羊峡兰州较严重缺水河口镇龙门较严重缺水鄂尔多斯内流区较严重缺水东辽河轻微缺水王蚌区间轻微缺水兰州河口镇轻微缺水椒鸥江浙南沿海诸河轻微缺水东江轻微缺水闽东诸河轻微缺水河西内陆区轻微缺水滦河及冀东沿海轻微缺水沂沭河水系轻微缺水浦曹甬浙东沿海诸河轻微缺水珠江三角洲轻微缺水粤西沿海诸河轻微缺水海南岛及南海诸河轻微缺水长江上游干流区轻微缺水淮河下游区轻微缺水额尔齐斯河外流区轻微缺水从评价结果可以看出现状条件下全国共有个二级区都面临着不同程度的缺水风险占全国总我国缺水风险分布状况及其对策马黎汪党献数个二级水资源分区的辽西沿海诸河西辽河龙羊峡兰州河口镇龙门鄂尔多斯内流区个二级区已经到了严重缺水的地步全国还有个二级区水资源供需基本达到平衡或暂不缺水防范水资源短缺风险的对策建议目前我国的二级区都面临着不同程度的水资源短缺风险为了保障我国未来经济发展和环境保护对水资源的需求本文提出如下对策建议加强需水管理需水管理的核心是抑制水资源需求的过度增长高效利用水资源主要对策包括调整产业结构和产业布局转变经济增长方式实行用水总量和废水排放总量控制用水定额管理的制度调整水价促进节水制定有利于节约用水高效用水的政策和开展节水教育等积极增加供水对水资源短缺风险较大的地区在加强需水管理的同时应积极增加供水主要对策包括增大节水投入力度提高污水处理率和污水利用率在对当地水资源利用挖潜基础上积极利用雨洪资源海水等非常规水源在科学论证基础上实施必要的调水工程建设严格控制水污染水质型缺水已经成为我国许多城乡缺水的主要形式而水污染整治能产生改善环境保护水源增加可用水量减少供水投资的多重效益主要措施包括大力推行清洁生产和发展循环经济降低水消耗积极建设污水处理厂加强污水处理回用量实施废污水和污染物排放总量控制实行从源头到末端水环境的综合治理加强水资源地的保护等加强水资源风险防范规划水资源风险防范规划对于因季节年份变化和突发性事件而导致水短缺的地区非常重要这需要在降水丰沛