南方丘陵区水资源脆弱性研究

南方丘陵区水资源脆弱性研究1.1研究意义我国水资源发展态势不容乐观，脆弱性将进一步加大，成为区域可持续发展的主要瓶颈。

为此，水资源脆弱性已成为应对气候变化、保障水资源安全重点关注的问题（夏军，2011a；夏军，2011b）。

脆弱性是水资源系统承载能力与适应性的重要表征，而环境变化下的水资源系统承载能力与适应性是水问题研究亟待解决的三大关键科学问题之一（夏军，2011a）。

南方红壤丘陵山地是我国水土流失程度较高而分布范围最广的地类，属南方湿热丘岗易侵蚀退化脆弱区，衡阳盆地是其中的典型代表。

以紫色土丘陵坡地为主的衡阳盆地被认为是湖南环境最为恶劣的地区之一（杨宁，2010a）。

自然和人为因素双重影响下，该区水土流失、季节性干旱、农村饮水安全、洪涝灾害以及水资源污染等资源环境问题突出，从而得到许多学者的关注：杨载田的农业干旱问题研究（2003）；刘兰芳的旱灾脆弱性研究（2005）；田亚平、王鹏、周松秀等的生态脆弱性问题研究（田亚平，2005；王鹏，2009；周松秀，2011）；魏晓、郑文武等的土地资源开发利用研究（魏晓，1991；郑文武，2010a）；杨宁、邹冬生、陈志阳等的自然植被种群空间分布格局、物种多样性、生态恢复模式建设研究（杨宁，2009；陈志阳，2009；杨宁，2010a；杨宁，2010b）；郑文武等的人类活动强度研究（郑文武，2010b）；邓运员的生态系统服务价值研究（邓运员，2011）；杨宁的土壤水分变化规律研究（杨宁，2009b）；邹君等的雨水资源利用、农业水资源管理以及水资源脆弱性研究等等（邹君，2006a；邹君，2006b；邹君，2007a；邹君，2007b；邹君，2007c）。

由此可见，该区现有成果主要集中在景观生态格局、生态脆弱性与生态建设、水土资源开发利用、季节性干旱与旱灾脆弱性等方面。

对衡阳盆地这一我国南方著名的“干旱走廊”和“红色盆地”的水资源脆弱性问题关注不够。

衡阳是我国老工业基地和2011年设立的国家承接产业转移示范区，人口密集、人类活动影响剧烈，生态环境脆弱，人均水资源量仅1350m3，属水资源紧张地区。

水资源问题已经严重影响该区经济社会的可持续发展。

以干旱问题为例，近57年来，衡阳盆地出现旱年36次，其中大旱年19次，特大旱年10次。

旱灾俨然已成为影响该区工农业生产、生态环境发展和居民饮水安全的重要制约因素之一。

因此，该区是我国南方丘陵区水资源脆弱性研究的理想区域。

1.2国内外研究现状及发展动态分析1.2.1资源脆弱性研究近几十年来，生态脆弱性和灾害脆弱性成为环境科学领域脆弱性研究关注的重点。

自20世纪60年代以来，国内外学者在脆弱生态环境的概念辨析（BKochunov，1993；刘燕华，2001），脆弱成因（刘燕华，2001；Wang G，2001），定量评价（田亚平，2005；刘世梁，2007；Pi-Hui Huang，2010）以及分区制图和可持续管理（牛文元，1989；杨勤业，1992；孙武，2002）等方面做了大量卓有成效的工作。

同时，自上世纪80年代以来，灾害脆弱性研究亦由最初的脆弱性概念探讨（Cannon Blaikie，1994；史培军，2002）、脆弱性因素（Donald A.Wilhite，1985；Kenji Jinno，1995；商彦蕊，1998）、降低脆弱性的应对策略（Donald A.Wilhite，1996）等定性研究发展到如今的脆弱性定量评价、脆弱度图编制等定量和信息化研究（商彦蕊，2000；杨春燕，2005；Jianjun Wu，2011）。

人类活动极大地提高了地下水受污风险。

为唤醒人们对地下水污染问题危险性的认识，法国人Albinet和Margat 1968年提出了“地下水脆弱性”这一术语（Doerfliger N，1999）。

20世纪80年代以来地下水脆弱性成为国际水文地质研究的热点问题。

美国、前苏联、德国、意大利、法国等国家和地区均开展了广泛深入的研究工作，研究内容主要包括地下水资源脆弱性概念及其内涵、地下水脆弱性评价指标体系和评价方法以及脆弱度图编制等。

地下水脆弱性概念方面，虽然至今尚无公认的定义，但是，人类活动因素在概念界定中得到越来越多的认同。

目前，美国环保署和国际水文地质协会2000年给出的地下水资源脆弱性概念影响较大，成为各国学者的重要参考。

我国自上世纪90年代开始地下水脆弱性方面的研究工作，内容主要包括：引进介绍国外相关研究成果并对其进行评述（孙才志，1999；姜桂华，2002；李志萍，2008）；借鉴国外方法，依据自身国情进行地下水脆弱性实证评价及脆弱性制图研究。

这些研究或以流域、平原、盆地等自然地理单元，或以城市、县域等行政单元为对象进行地下水脆弱性评价研究。

研究地域由先前的北方相对湿润区向干旱地区及全国扩展；评价内容也逐渐更多地关注人类活动所造成的特殊脆弱性；评价方法得到快速拓展，数值模拟法、模糊综合评判法、尖点突变模型、层次分析法（AHP）、遗传投影寻踪插值模型、改进的BP神经网络法、多指标多级可拓评价模型、熵权模型等方法不断被应用。

1.2.3水资源系统脆弱性研究20世纪90年代水资源综合管理思想逐渐兴起，考虑自然、人文、经济、社会、政治等诸多因素的水资源综合评价成为水资源管理中的基础性研究工作。

国外先后出现水资源脆弱性指数（WRVI）、水贫困指数（WPI）、加拿大水资源可持续发展指数（CWSI）等众多水资源综合评价指数。

早在1997年，斯德哥尔摩环境协会就提出水资源脆弱性指数（WRVI）。

2000年以来，联合国环境规划署联合亚洲和非洲的诸多大学和研究机构进行了大量的水资源脆弱性评价研究实践，并编制了一套环境变化条件下的水资源脆弱性评价指南。

该研究最初大多关注气候变化对流域（区域）水资源系统的影响及其量化（Ahmed Alderwish et al，1999；Rutger de Graaf et al，2009），数理模型方法最为常用。

该方法需大量数据支撑，而且，近年来，人文经济因素日益成为水资源脆弱性评价考虑的因素，因此，有学者认为该方法在数据缺乏的发展中国家并不一定适用（Mukand S. Babel et al，2011）。

因此，定量和半定量的综合指数法是当前水资源脆弱性研究的一种趋势，得到较为广泛的运用（Mohamed A. Hamouda et al，2011；Caroline A. Sullivan，2011）。

但是，水资源脆弱性的概念内涵尚处讨论之中，因此，其分析框架亦有区别。

例如，Rutger de Graaf将水资源脆弱性分解为门槛容量（threshold capacity）、最大容量（coping capacity）、恢复能力（recovery capacity）和适用能力（adaptive capacity）四部分（Rutger de Graaf et al，2009）；Caroline A. Sullivan则将水资源脆弱性分解成水资源脆弱（water system vulnerability）和水用户脆弱（water user vulnerability）（Caroline A. Sullivan，2011）；Mukand S. Babel 等人则认为水资源脆弱性由环境和社会经济变化导致的水紧张和水资源系统应对水资源紧张的适用能力两部分组成（Mukand S. Babel et al，2011）。

国内的水资源脆弱性研究尚处起步阶段，部分学者将地下水脆弱性概念引申到水资源脆弱性研究领域，就水资源脆弱性的概念、内涵、定量评价等方面做了一些有益的工作。

例如，刘绿柳提出了水资源脆弱性的概念，并且给出了一个包含本质脆弱性和特殊脆弱性两大方面的水资源脆弱性定量评价指标体系和评价方法（2002）。

杨燕舞则从水资源和区域可持续发展的角度探讨了水资源脆弱性的概念内涵及其与区域可持续发展的关系（2002）。

申请者就南方丘陵区地表水资源的脆弱性概念及其定量评价做了初步探讨（邹君，2007b；邹君，2007c）。

更多的则是有关流域（区域）水资源脆弱性定性分析方面的研究论文（黄友波，2004；Feng Yan，2009；董四方，2010）。

1.2.4南方丘陵区水资源问题研究我国北方省份绝大部分属于资源型缺水的严重缺水区，而南方则为丰水区和部分工程性缺水的脆弱区（王晓青，2001）。

因此，它们在水资源研究、水资源开发利用和管理等方面均存在明显的地域差异。

研究结果表明，从总量上来说，南方丘陵区基本上不存在缺水问题，但因降水时空分布不均导致的季节性干旱则是制约该区经济社会可持续发展特别是农业发展的首要水资源问题（谢小立，2001）。

此外，洪涝灾害、水土流失以及水资源利用效率低下等问题也较为突出。

张斌、王明珠、陈正法、黄道友等对南方季节性干旱形成的微观机理进行了多角度的深入研究，在此基础上提出了抗御南方丘陵区季节性干旱的指导思想与基本对策（张斌，1995；王明珠，1997；陈正法，2002；黄道友，2004）。

以提高农业水资源利用效率，探求生态系统内部水分循环、水分运移和“五水”界面转换等微观问题也取得了不少进展（段华平，2004；王晓燕，2006）。

另外，如何将微观试验研究成果运用到水资源的宏观管理也是南方丘陵区水资源研究的主要内容之一。

认为加强集雨水利工程建设和合理构建坡地农林复合生态系统，优化自然集雨区内水分的循环利用，提高雨水资源利用率在南方丘陵区水资源管理中具有不可替代的作用（谢小立，2001）。

此外，基于气象台站和社会经济统计数据的水资源开发利用，区域和流域水资源管理，水资源可持续利用评价，水资源安全和洪涝灾害等宏观水资源管理研究成果也为数不少。

1.2.5对现有文献的评价及问题的提出综观国内外几十年特别是近年来水资源脆弱性相关领域所做的研究工作，以下问题值得关注：①水资源脆弱性研究弱于生态和灾害脆弱性研究，水资源系统脆弱性研究弱于地下水脆弱性研究：资源环境科学领域，生态和灾害脆弱性研究近50年来成果丰硕，研究广度和深度上都得到了快速发展。

而资源脆弱性方面则要逊色得多，仅在水资源领域有所发展。

而水资源领域的脆弱性研究则主要关注的是地下水脆弱性问题。

水资源系统脆弱性研究只有极少量成果问世。

②水资源系统脆弱性研究尚处于起步阶段，理论体系不完善，关键概念存在较大分歧，国内水资源脆弱性研究则处于引进消化阶段：水资源系统的脆弱性概念、内涵及其分析框架均处在激烈探讨之中，尚未形成较为成熟的理论体系。

国内的研究尚停留在引进介绍国外的相关研究成果阶段，缺乏系统的区域（流域）水资源脆弱性研究成果。

③国内水资源脆弱性研究存在明显的地域差异：我国华北、西北和东北等干旱和半干旱地区和西南喀斯特地区的地下水资源脆弱性研究是学者们关注的重点区域，而广大南方丘陵区则没有得到应有的重视。