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水资源是经济发展、社会进步的重要支撑,是维系生物生存、满足工农业用水需求、维持经济平稳增长的重要自然资源和经济资源。水资源脆弱性的评价研究为水资源的利用和保护提供参考依据,对人类及社会经济的持续健康发展有着重要意义。为研究京津冀城市群水资源脆弱性,本文借鉴常用的水资源脆弱性评价体系,基于水资源脆弱性的表现形式,从水量短缺脆弱性、水质污染脆弱性、社会经济脆弱性、承载力脆弱性和管理能力脆弱性五个方面选取26项评价指标构建京津冀城市群水资源脆弱性评价指标体系,采用综合权重法计算准则层和指标层各评价指标的权重。利用GIS空间分析方法对2010-2018年京津冀城市群水资源脆弱性进行空间评价和时空演变分析,并运用因子贡献度计算模型,探讨引起京津冀城市群水资源脆弱性的主要贡献因素。在此基础上,探讨降低京津冀城市群水资源脆弱性的具体可行对策。主要研究成果如下:
(1)京津冀城市群水资源脆弱性空间评价结果表明:水量短缺脆弱性表现为“中部高,四周低”的态势,九年间在分布上具有较强的空间一致性;水质污染脆弱性呈现“由中部地带向南北降低”的格局,整体趋势向好;水资源社会经济脆弱性空间分异明显,表现出“北京、天津低,河北高”的格局,总体呈脆弱性降低的变化趋势;水资源承载力脆弱性呈“西南及南部高、北部低”的格局,北京为高脆弱,天津以中等脆弱为主,河北省北部城市水资源承载力脆弱性较低,南部城市较高;水资源管理能力脆弱性北京为高脆弱、天津为中等脆弱、河北省以较低脆弱和非脆弱为主;京津冀城市群水资源综合脆弱性空间差异性明显,北京和天津水资源综合脆弱性较低,河北省水资源综合脆弱性整体偏高。
(2)对京津冀城市群水资源脆弱性时空演变特征的分析发现:京津冀城市群水量短缺脆弱性变化类型以相对稳定为主导,占比均在71%以上,整体上变化差异较小;水质污染脆弱性动态演变具有较大的时空异质性,动态演变主要集中于缓慢降低、相对稳定与缓慢升高三种类型,其变动范围集中在-0.177~0.135;社会经济脆弱性变化整体表现为“前期稳定,后期降低”的特点,2010-2013年相对稳定类型面积依次为181333km2、120163km2和158798km2,占比分别达83.12%、55.08%和72.79%,2016-2018年降低型面积均达189992km2,占比为87.09%;水资源承载力脆弱性动态演变上升和下降并存,具有“首尾以相对稳定和缓慢升高为主”的特点,2010-2012年相对稳定型和缓慢升高型总面积分别为195658km2和171129km2,占90.64%和79.28%,2016-2018年分别为180673km2和165524km2,占83.70%和76.68%;水资源管理能力脆弱性动态演变以相对稳定变化类型为主,2010-2018年面积分别为201808km2、201808km2、202479km2、176263km2、153371km2、189740km2、200620km2和199454km2,依次占总面积的93.49%、93.49%、93.80%、81.65%、71.05%、87.90%、92.94%和92.40%;水资源综合脆弱性动态演变时空差异较为明显,北京、邢台、张家口等地变化幅度较小,唐山、邯郸、沧州等地变化幅度较大。
(3)京津冀城市群水资源脆弱性贡献度分析结果显示:从准则层因子贡献度看,水量短缺和水资源承载力因素是北京水资源脆弱性主要贡献因子,2018年二者的贡献度分别为35.0%和24.1%;天津主要受水质污染和社会经济因素的共同影响,2018年二者的贡献度分别为33.1%和27.8%;水资源承载力和社会经济因素是河北省的主要贡献因子,2018年二者总贡献度分别为76.7%(廊坊)、72.6%(秦皇岛)、69.6%(沧州)、68.1%(承德)、66.8%(唐山)、65.8%(衡水)、64.8%(石家庄)、62.3%(保定)、61.9%(邢台)、60.0%(张家口)和58.7%(邯郸)。从指标层因子贡献度看,新水取用量、居民生活用水量是北京的主要贡献因子,2018年贡献度依次为0.198和0.134;工业废水排放量、人口密度和人均水资源量是天津和石家庄的主要贡献因子,2018年工业废水排放量的贡献度分别为0.163和0.082;地区生产总值增长率和供水管道长度是河北省共有的主要贡献因子。
(4)根据京津冀城市群水资源脆弱性的评价研究,从水量短缺、水质污染、社会经济、水资源承载力和管理能力等方面提出降低水资源脆弱性的相应对策。针对水量短缺脆弱性突出的北京、天津等地,坚持开源节流,适当控制人口规模。既要通过引滦入津、南水北调等水利工程调水增加水源供给,又要积极促进海水淡化,加强对污水处理、雨水及海水淡化等非常规水源的开发利用,构建多水源保障格局,提高水源结构的多样性及稳定性;对水质污染脆弱性突出的天津、石家庄、保定和唐山等地,坚决落实国务院《水污染防治行动计划》,积极调整产业结构,加强产业用水管理,发展循环经济,加强工业水循环利用以及企业废水深度处理回用,加强水环境污染治理;对水资源社会经济脆弱性突出的秦皇岛、张家口、承德、沧州和衡水,依靠科学技术,完善水利基础设施,提高污水处理率,增强污水回用率;对水资源承载力脆弱性突出的北京、保定、石家庄、邯郸,合理控制人口数量,缓解水资源承载力脆弱性;对水资源管理能力脆弱性突出的北京和天津,健全水资源相关法律法规,严格把控用水总量,提高水资源统一规划与管理水平。
(1)京津冀城市群水资源脆弱性空间评价结果表明:水量短缺脆弱性表现为“中部高,四周低”的态势,九年间在分布上具有较强的空间一致性;水质污染脆弱性呈现“由中部地带向南北降低”的格局,整体趋势向好;水资源社会经济脆弱性空间分异明显,表现出“北京、天津低,河北高”的格局,总体呈脆弱性降低的变化趋势;水资源承载力脆弱性呈“西南及南部高、北部低”的格局,北京为高脆弱,天津以中等脆弱为主,河北省北部城市水资源承载力脆弱性较低,南部城市较高;水资源管理能力脆弱性北京为高脆弱、天津为中等脆弱、河北省以较低脆弱和非脆弱为主;京津冀城市群水资源综合脆弱性空间差异性明显,北京和天津水资源综合脆弱性较低,河北省水资源综合脆弱性整体偏高。
(2)对京津冀城市群水资源脆弱性时空演变特征的分析发现:京津冀城市群水量短缺脆弱性变化类型以相对稳定为主导,占比均在71%以上,整体上变化差异较小;水质污染脆弱性动态演变具有较大的时空异质性,动态演变主要集中于缓慢降低、相对稳定与缓慢升高三种类型,其变动范围集中在-0.177~0.135;社会经济脆弱性变化整体表现为“前期稳定,后期降低”的特点,2010-2013年相对稳定类型面积依次为181333km2、120163km2和158798km2,占比分别达83.12%、55.08%和72.79%,2016-2018年降低型面积均达189992km2,占比为87.09%;水资源承载力脆弱性动态演变上升和下降并存,具有“首尾以相对稳定和缓慢升高为主”的特点,2010-2012年相对稳定型和缓慢升高型总面积分别为195658km2和171129km2,占90.64%和79.28%,2016-2018年分别为180673km2和165524km2,占83.70%和76.68%;水资源管理能力脆弱性动态演变以相对稳定变化类型为主,2010-2018年面积分别为201808km2、201808km2、202479km2、176263km2、153371km2、189740km2、200620km2和199454km2,依次占总面积的93.49%、93.49%、93.80%、81.65%、71.05%、87.90%、92.94%和92.40%;水资源综合脆弱性动态演变时空差异较为明显,北京、邢台、张家口等地变化幅度较小,唐山、邯郸、沧州等地变化幅度较大。
(3)京津冀城市群水资源脆弱性贡献度分析结果显示:从准则层因子贡献度看,水量短缺和水资源承载力因素是北京水资源脆弱性主要贡献因子,2018年二者的贡献度分别为35.0%和24.1%;天津主要受水质污染和社会经济因素的共同影响,2018年二者的贡献度分别为33.1%和27.8%;水资源承载力和社会经济因素是河北省的主要贡献因子,2018年二者总贡献度分别为76.7%(廊坊)、72.6%(秦皇岛)、69.6%(沧州)、68.1%(承德)、66.8%(唐山)、65.8%(衡水)、64.8%(石家庄)、62.3%(保定)、61.9%(邢台)、60.0%(张家口)和58.7%(邯郸)。从指标层因子贡献度看,新水取用量、居民生活用水量是北京的主要贡献因子,2018年贡献度依次为0.198和0.134;工业废水排放量、人口密度和人均水资源量是天津和石家庄的主要贡献因子,2018年工业废水排放量的贡献度分别为0.163和0.082;地区生产总值增长率和供水管道长度是河北省共有的主要贡献因子。
(4)根据京津冀城市群水资源脆弱性的评价研究,从水量短缺、水质污染、社会经济、水资源承载力和管理能力等方面提出降低水资源脆弱性的相应对策。针对水量短缺脆弱性突出的北京、天津等地,坚持开源节流,适当控制人口规模。既要通过引滦入津、南水北调等水利工程调水增加水源供给,又要积极促进海水淡化,加强对污水处理、雨水及海水淡化等非常规水源的开发利用,构建多水源保障格局,提高水源结构的多样性及稳定性;对水质污染脆弱性突出的天津、石家庄、保定和唐山等地,坚决落实国务院《水污染防治行动计划》,积极调整产业结构,加强产业用水管理,发展循环经济,加强工业水循环利用以及企业废水深度处理回用,加强水环境污染治理;对水资源社会经济脆弱性突出的秦皇岛、张家口、承德、沧州和衡水,依靠科学技术,完善水利基础设施,提高污水处理率,增强污水回用率;对水资源承载力脆弱性突出的北京、保定、石家庄、邯郸,合理控制人口数量,缓解水资源承载力脆弱性;对水资源管理能力脆弱性突出的北京和天津,健全水资源相关法律法规,严格把控用水总量,提高水资源统一规划与管理水平。