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本研究综合水资源安全评价相关理论,给出了水资源安全的定义:指在一定的社会经济发展阶段中,不超出水资源承载能力和水环境承载能力的条件下,水资源的供给能够在保证质和量的基础上满足人类生存、社会进步、经济发展和维系良好生态环境的需求。也就是说水资源在质和量的基础上满足生活和生产的需要,同时也可使环境得到妥善保护,做到以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。 为评价黄河流域水资源安全,本研究首先对黄河流域水资源系统进行了初步的分析,分析结果表明: (1)从流域河道外水资源供给一需求平衡角度看,全流域缺水率达12.98%,缺水部门主要集中于农田灌溉以及林牧渔用水,从行政区看缺水主要集中在甘肃、宁夏、陕西、山西和山东,缺水率均超过10%。从全流域水资源可利用量.耗水量平衡角度看,流域亏缺水量为92.52~112.52504.57亿m3,黄河流域目前的供水量是不可持续的,因而其水资源保障是不安全的。 (2)在规划年2030s,在不考虑南水北调西线调水工程,也不考虑引汉济渭调水工程的情景下,从流域河道外水资源供给.需求平衡角度看,全流域缺水率达19.02%,青海,甘肃,宁夏,内蒙古,陕西和山东缺水率均超过15%,流域供需矛盾异常尖锐;在考虑南水北调西线一期调水工程及引汉济渭等调水工程的情景下,全流域缺水率为4.39%,缺水率达10%的仅有甘肃和山东,调水可有效缓解黄河流域资源性缺水的矛盾。 (3)对黄河流域目前总体水资源安全进行的分析表明,由于黄河流域水资源社会经济安全、生态安全都存在不安全因素,可以初步得出目前黄河流域水资源是不安全的结论,即水资源不能满足生活、生产、生态的正常需求。 按照水资源安全的概念理念,本研究按照“压力-状态-响应”模式(PSR),把水资源的保护利用,置于社会-经济-环境这一复合系统的协调运行轨道之中来,同时将水资源、社会经济和生态环境这三个因素融入到“压力-状态-响应”模式(PSR)中,通过频度分析法,理论分析法,专家咨询法和系统分析法建立了包含33个指标的流域水资源安全评价指标体系,同时,建立了以全国数据为基准的5级评价标准。在专家咨询的基础上,采用模糊层次分析法确定流域水资源安全评价指标权重,采用建立模糊多属性决策系统(FDCMSS)多属性决策方法对黄河流域各行政分区进行了综合的评价。评价结果表明: (1)对黄河流域现状年(2006),从Copeland法的整合评价结果可以看出,目前黄河流域9个省分区的水资源安全性处于临界~危机范围,均没有达到安全以及较安全的标准,整体处于全国中下水平。处于临界状态的省份包括四川、青海、河南、陕西和山东、甘肃(安全性依顺序递减,其中陕西和山东省安全性处于同一水平);处于较危机状态的省份包括山西和内蒙古(安全性依顺序递减);处于危机状态的省份是宁夏。 (2)从整体区域分布可以看出,位于黄河流域源头区的省份较好(青海,四川),南方省份比北方省份较好(西川等),发达省份较好(四川,山东,河南),这是由于黄河流域源头以及南方区域水量比较充分,水资源条件较好,而发达省份社会经济指标值较高,弥补了水资源条件的劣势。 (3)山西、内蒙古和宁夏水资源安全性在全流域相对较差,在今后流域的整体规划和治理中,应重点加强这三个省份的管理。 为评估气候变化对黄河流域水资源安全性的影响程度,采用假定气候方案分析流域水资源安全性对气候变化的敏感性,设置S1,S2和S3三个气候情景:气温升高1.5~2.2℃(不同的省份不同),径流量分别减少4%~10%(S1),10%~40%(S2)和30%~60%(S3)(不同的省份不同),评价结果表明: (1)由Copeland法的整合结果可以看出,气温升高1.5~2.2℃,径流量减少4%~10%时(S1情景),各省安全性受影响较小,仅甘肃省安全等级降低一个级别,其余省份安全性虽降低,但无级别间的变动。径流量减少10%~40%和30%~60%(S2和S3情景),陕西、甘肃和山东均由临界降低到较危机状态,其余省份安全性无级别问的变动。 (2)山西、内蒙古和宁夏在未来各气候情景下(S1,S2和S3情景),其安全性等级在13个标准方案中没有发生变化,而这三个省份是现状评价最差的省份,可见山西、内蒙古和宁夏水资源安全性对气候因素的敏感性相对较差,目前面临最大的问题更多的是来自社会经济等方面的压力。 为了应对气候变化,提出合理的水资源利用对策,在建立黄河流域水资源安全动态模型的基础上,设立三种方案进行系统模拟,模拟方案分别为方案Ⅰ:技术革新模拟;方案Ⅱ:体制改革,加强管理模拟;方案Ⅲ:综合模拟。模拟结果显示: 黄河流域各省份在影响水资源安全性的诸多因素中,技术革新和体制改革方面的潜力非常大。依据现有相关文件(《黄河流域综合规划》、《黄河流域水资源规划》等)所提出的各省份的规划,各省份在技术革新情景下,可以达到仅内蒙古和宁夏水资源安全性处于较危机状态,在体制改革,加强管理情景下,可以达到仅宁夏水资源安全性处于较危机状态,相比S3情景,各省安全性均有明显提高。且两者在提高流域水资源安全性的程度来看,水平是相当的。在同时加强技术革新和体制改革的情况下,不仅仅有宁夏处于较危机状态,还有更多的省份处于较安全的状态,流域水资源整体水平处于较好的状态。因此可见,在应对气候变化以及社会经济发展的情况下,黄河流域只有在技术革新和体制改革、管理这两个方面同时加强,才能够更好的、较大幅度的提高流域的水资源安全性。在各方案情景下,宁夏提高幅度最小,在方案Ⅲ情景下,仍处于较危机状态。 总体来说,在各方案情景下,所有省份水资源安全性在13个标准方案中的排序有所变动。在5个标准区间内,方案Ⅰ和方案Ⅱ情景下,仅青海和河南没有级别间的变动,可见,虽然未来气候变化会导致流域各省份水资源安全性降低,但是流域在技术革新,体制改革、管理等方面的潜力很大,若加强技术革新,加强体制改革、管理,则在应对气候变化的情况下,流域各省份水资源安全性将有大幅度的提高。同时,黄河流域管理应重点加强宁夏省的技术革新和体制改革,加强宁夏水资源管理,减小其与流域其他省份的差距,从而提高流域整体的水资源安全性。 基于评价结果,未来黄河流域水资源的管理应重点加强对山西、内蒙古以及宁夏这三个省份的管理,使得流域整体协调性发展。同时,应对气候变化的情况下,黄河流域不仅需要从技术革新上加强,也要重视体制改革,只有两者结合,才能更好的应对气候变化给水资源安全性带来的威胁。