湖南省农业干旱水资源风险评价

２００８年３月　第３１卷第１期　湖南师范大学自然科学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖ０１．３１　Ｎｏ．１　Ｍａｒ．，２００８　

湖南省农业干旱水资源风险评价　

杨奇勇，毛德华，常　疆，蔡松柏　

（湖南师范大学资源与环境科学学院，中国长沙４１００８１）　

摘要以湖南省的１４个地州市为研究对象，从水资源风险管理的可靠性、恢复性、易损性出发，结合其抗旱　减灾能力，利用灰色关联聚类法、层次分析法等方法，建立了湖南农业干旱水资源风险评价模型．引用干旱风险指　数法对湖南农业干旱水资源风险进行了评价．结果表明：张家界、湘西自治州、益阳、娄底等地州市水资源风险高，　

长沙、邵阳、岳阳等地州市水资源风险低，并绘出了风险分布图．为湖南省水资源合理配置、保障区域农业经济可持　

续发展战略实施提供科学依据。　关键词干旱；风险评价；水资源；湖南省　、　中图分类号Ｓ１５７．２　文献标识码Ａ　文章编号１０００－２５３７（２００８）０１－０１２５－０６　

Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｒｉｓｋ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｄｒｏｕｇｈｔ　ｉｎ　Ｈｕｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　

ＹＡＮＧ　Ｑｉ—ｙｏｎｇ，ＭＡＯ　Ｄｅ—ｈｕａ，ＣＨＡＮＧ　Ｊｉａｎｇ，ＣＡＩ　Ｓｏｎ—ｂａｉ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄａｔｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１４　ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．ｒｉｓｋ　ｔｈｅｏｒｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｌ１ｅ　ｗａｔｅｒ　ｒｅ‘　

ｓｏｕｒｃｅｓ　ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｉｎｄｅｘ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｓｉｌｉｅｎ－　

ｃｙ，ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｐｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｇｉｖｅｎ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗａｙｓ　ｏｆ　Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ｃｌｕｓ－　

ｔｅｒ　ａｎｄ　ＡＨＰ．Ｗｅ　ｃａｎ　ｄｒａｗ　ａ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｔｈａｔ　Ｚｈａｎｎｇｊｉａｊｉｅ，Ｘｉａｎｇｘｉ，ｅｃｔ．ａｒｅ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｒｉｓｋ，ｏｔｈｅｒ－　

ｗｉｓｅ　Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｓｈａｏｙａｎｇ，ｅｃｔ．ａｒｅ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ．Ａ　ｒｉｓｋ　ｍａｐ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｐｅｒｉｏｄ　

ｈａｓ　ｄｒａｗｎ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｏｌｉｄ　ｔｈｅｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔｓ　ｆｏｒ　ｔａｋｉｎｇ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｎｄ　ａｃｔｉｖｅ　ｍｅａｓ－　

ｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｔｏ　ｆｉｇｈｔ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ａｎｄ　ａｌｌｏｃａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ｉｎ　Ｈｕｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｐｅｒｉｏｄ；ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ；Ｈｕｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　

湖南省多年平均降水量为１　４９３．６　ｍｍ，多年地表水（浅层）资源总量为１　６８２×１０。ｍ。，多年地下水资源　

总量为３９１．５×１０　ｍ　，多年水资源总量为２　０７３．５×１０　ｍ　，人均水资源占有量为３　０９５．８　ｍ　，为全国人均水　量的１．３倍，每公顷耕地平均占有量为９　７８９．９　ｍ。，为全国平均水量的２．７倍．按理不存在水资源缺乏问题，　

但是湖南属亚热带季风气候区，降水的季节、年际变化大，空间分布不均匀，水利工程不配套，水资源开发利　用程度不高　等，导致工程性缺水、季节性缺水、水质性缺水等水安全问题日趋突出口］．据统计，１９４９～２００５　

年累计湖南省农业干旱灾害受灾面积达３９　７２２．６７万ｈｍ。，成灾面积达１８　８３５．４８万ｈｍ。，平均每年受灾面积　

６９６．８９万ｈｍ　，成灾面积３３０．４５万ｈｍ　．随着经济社会的发展和人类生活水平的不断提高，对水的需求也在　

不断增加，水污染和水资源紧缺风险也在加剧．据预测（湖南省水利厅，湖南省水功能区划，２００５，１），在不同　

水平年Ｐ＝７５％的保证率情况下，２００５，２０１０，２０２０年湖南省ｌ４个市州除了张家界和怀化外都存在不同程度　

收稿日期：２００７－０５－０６　基金项目：湖南省自然科学基金资助项目（０４ＪＪ３０１８）；湖南省教育厅资助项目（０４Ｃ３２１）　作者简介：杨奇勇（１９７６一），男，湖南邵阳人，湖南师范大学硕士研究生．

　维普资讯 http://www.cqvip.com 湖南师范大学自然科学学报　第３１卷　

的缺水．其中衡阳市缺水最严重，缺水率分别达２７．５４％、２８．１２％、２０．４２％，长沙市次之，缺水率分别达２１．　９０％、１９．９０％、１８．３０％．本文运用风险管理理论，结合抗旱减灾能力对湖南省１４个地州市的农业干旱水资　

源风险进行评价．　

１研究方法　

水资源系统是一个包括了资源、环境、人口和社会经济等复杂的巨大系统，具有很大的不确定性．本文以　

湖南省１４个地州市为研究对象，从影响水资源的可靠性、恢复性、易损性的水资源系统和人类的抗旱减灾能　

力等因素出发，利用风险理论对评价区域的农业干旱水资源风险进行评价［３　．　

１．１干旱风险指数法　

水资源风险泛指在特定的时空环境条件下，水资源系统中所发生的非期望的不确定事件，如潜在的对人　

的财产、健康、生命安全以及生态环境等构成不利影响或危害的不确定事件［５］．一般而言，干旱的水资源风　

险鸽　主要结合可靠性（，　）、恢复性（ｒ２）、易损性（　）来制定和实施有效的干旱风险管理措施∞］．对湖南省　

而言，各地州市的抗旱减灾能力（ｃ）的大小直接影响了水资源的可靠性、恢复性、易损性．因为，在区域水资　

源风险形成过程与干旱风险管理中，可靠性、恢复性、易损性、抗旱减灾能力是紧密结合在一起的，缺一不可．　

干旱风险的大小是四者综合作用的结果．水资源干旱风险指数（ＤＲＩ）的数学公式表示为：　

水资源干旱风险指数（ＤＲＩ）＝可靠性（，　）＋恢复性（，：）＋易损性（　）＋抗旱减灾能力（ｃ）．　

１．２　灰色关联聚类分析法　Ｊ　

影响农业干旱水资源风险的因素很多，既有自然的因素，也有社会经济因素．这些因素之间相互关系非　

常复杂，有的因素起主要作用，有些因素的作用不明显；有些因素之间关系非常密切．假如用全部的影响因素　

对水资源风险进行评价，结果反而不一定精确．因此，为了防止各因素问的重复选取，我们用灰色关联聚类分　

析法将指标分类，去掉干扰因素，从而使评价指标得以简化．具体步骤如下．　

设有ｎ个观测对象，每个对象有ｍ个观测数据，得到序列如下：　

Ｘ　＝｛　（１），　（２），…，　（ｎ）｝；　

Ｘ２＝｛　２（１），　２（２），…，　２（ｎ）｝；　

ｌｍ＝｛　（１），　（２），…，　（ｎ）｝．　

对所有的　≤　，　，－『＝１，２，…，ｍ，计算出置与　的绝对关联度８１ｊ，得到上三角矩阵：　

Ａ　８１１　８１２　

Ｓ２２　８１ｍ　

８２ｍ　

Ｓ，　其中：Ａ为变量特征关联矩阵，ｓ　＝１；　＝１，２，…耽取定临界值　∈［０，１］，一般要求　＞０．５．当ｓ　≥　

（　≠　）时，视置与置为同类指标．我们可以用这些指标的综合平均值或者其中的一个指标来代表几个指　

标，且信息又不会受到很大的损失，从而使系统得到简化，评价结果更切实际．　

１．３层次分析法　层次分析￣（ＡＨＰ）是计算复杂系统各指标权重最为有效的一种方法之一．层次分析法确定权重可分为　

以下几个步骤：（１）建立目标层对各指标层和各指标层对子指标的梯阶层次结构；（２）构造两两比较判断矩　

阵；（３）各层次单排序指标权重计算；（４）各层次判断矩阵一致性检验；（５）计算组合权重系数．具体算法参　

照参考文献［７～８］；（６）加权计算评价对象的总得分．计算公式为：　

Ｐ＝∑Ａｉ　．　ｆ＝１　式中：Ｐ为被评价对象所得总分；Ａｉ为第　项指标的量化值；　为第　项指标的权重；ｎ为该系统评价指标　

个数．

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２　湖南农业干旱缺水风险评价指标体系的建立　

干旱的水资源风险管理主要结合可靠性、恢复性、易损性来制定和实施有效的干旱风险管理措施　．可　

靠性是指供水系统可供水量能满足农作物需水量的程度，可靠性指数越大水资源风险越小；恢复性是指农业　

干旱发生时，水资源系统从缺水状态恢复到正常状态的可能性．恢复性指数越低说明干旱缺水越严重，水资　

源风险越大；易损性反映了农业干旱供水系统缺水所造成的损失程度．在一定的供水期间，农业干旱越严重，　

干旱损失就越大，供水系统的易损性越来越大，水资源风险越大．事实上，干旱期区域抗旱减灾能力的大小对　

农业干旱水资源风险指数有着重要的影响．因此，在本评价中，指标的选取充分地考虑人类的抗旱减灾能力　

对水资源风险的影响．　

２．１指标的初选　、　

（１）可靠性　影响可靠性的因素主要有：　水资源总量、　降水量、　地下水资源总量、蜀单位耕地面　

积水库塘坝容量、　公顷均水资源量、　供水能力、　农业用水定额、　。农业用水比重等．（２）恢复性　

水资源开发利用程度、　。。汛期降水年内分配度、　。。旱水田比重、ｘ。：效灌溉面积、　。，受旱率、ｘ。　耕地灌溉　

率、　，　缺水率、ｘ　干旱指数、ｘ，　森林覆盖率等．（３）易损性　用反映旱情和旱灾损失大小的指标来表征水　

系统的易损性．这些指标主要有　。　受旱面积、　，单位面积农业生产总值、　。单位面积粮食产量、　。播种面　

积、　人饮水困难数量、　，大牲畜饮水困难数量、　粮食作物损失、　经济作物受旱面积等．（４）抗旱能力　

各地州市的　抗旱浇地能力、　排灌机械、　。抗旱服务组织、　抗旱从业人员占投入抗旱人数的比重、　

。投入抗旱设施装机容量、　。抗旱设备固定资产、　投入抗旱资金、　，农民人均收入等．　

２．２　指标体系的建立　

用灰色聚类法分别将可靠性、恢复性、易损性、抗旱减灾能力的指标聚类．具体如下：　

（１）计算　用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编程，通过计算机运行分别得到可靠性、恢复性、易损性、抗旱减灾能力等　

各子系统因素的关联矩阵（表ｌ＿４）．　

表１　可靠性指标聚类矩阵　维普资讯 http://www.cqvip.com