劉瑜潔, 劉俊國, 趙 旭， 張 穎

(北京林業(yè)大學(xué) 自然保護(hù)區(qū)學(xué)院, 北京 100083)

?

京津冀水資源脆弱性評(píng)價(jià)

劉瑜潔, 劉俊國, 趙 旭， 張 穎

(北京林業(yè)大學(xué) 自然保護(hù)區(qū)學(xué)院, 北京 100083)

摘要：[目的] 評(píng)價(jià)京津冀水資源脆弱性，為京津冀水資源管理提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。[方法] 選取人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、水資源問題極為突出的京津冀區(qū)域，采用水足跡的理論與方法，構(gòu)建了集水資源壓力—發(fā)展壓力—污染壓力—水資源管理壓力(RDHM)于一體的水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法確定不同指標(biāo)的權(quán)重，對(duì)該區(qū)域2003—2013年水資源脆弱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。[結(jié)果] 京津冀地區(qū)面臨著水資源稟賦差，開發(fā)利用強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重，水資源管理力度區(qū)域差異大等問題。北京市在水資源管理方面水平相對(duì)較高，但水污染壓力長期沒有得到有效緩解；天津市雖然在水資源管理上獲得了長足的進(jìn)步，但水資源脆弱性有增無減，其水資源問題的解決亟需尋找新的途徑；河北省水資源管理相對(duì)京津地區(qū)差距較大，水資源脆弱性逐年突顯，成為京津冀地區(qū)水資源問題的短板。[結(jié)論] 緩解區(qū)域水污染壓力，正視河北省水資源管理的滯后性，統(tǒng)一配置水資源，縮小水資源脆弱性區(qū)域差異在京津冀一體化背景下勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：京津冀一體化; 水資源脆弱性; 水足跡; 區(qū)域差異

文獻(xiàn)參數(shù)： 劉瑜潔, 劉俊國, 趙旭，等.京津冀水資源脆弱性評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：211-218.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.03.036

隨著全球變化、人口激增和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球用水量在20世紀(jì)增加了6倍，其速度是人口增長的2倍[1]。很多水資源匱乏地區(qū)，水資源開發(fā)利用強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其承載能力。目前有約占世界人口總數(shù)40%的40個(gè)國家和地區(qū)嚴(yán)重缺水。隨著世界經(jīng)濟(jì)重心向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移和全球氣候變化，水風(fēng)險(xiǎn)越來越受到關(guān)注，2015年1月世界經(jīng)濟(jì)論壇上發(fā)布的《全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》中，水風(fēng)險(xiǎn)成為影響全球經(jīng)濟(jì)的最關(guān)鍵因子，在所有影響因子中居首位[2]。因此，在強(qiáng)人類活動(dòng)干擾的區(qū)域，進(jìn)行水資源脆弱性評(píng)價(jià),分析水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的響應(yīng)規(guī)律，提出水資源短缺應(yīng)對(duì)策略，具有重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

中國水資源總量居世界第6位，但人均水資源量僅為2 300 m3/人，僅為世界平均水平的1/4，按國際通用的Falkenmark指數(shù)，處于輕度缺水狀態(tài)。水資源分布嚴(yán)重不均，其中海河流域僅為300 m3/人，是全國水平的1/7[3]。水污染問題更加劇了本來緊張的水資源供需矛盾，加之氣候變化引起的干濕變化和極端天氣，使得中國水資源系統(tǒng)的脆弱性更加凸顯。

京津冀地區(qū)地處水資源極為脆弱的海河流域。區(qū)域面積不足全國的2.3%，水資源僅占全國的1%，卻承載著全國8%的人口和11%的經(jīng)濟(jì)總量。長期以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資源過度開發(fā)利用引起了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，河道斷流、地下水位下降、水體嚴(yán)重污染等，并在很多地區(qū)出現(xiàn)“有河皆干，有水皆污”的情況[4]。在強(qiáng)人類活動(dòng)的干擾下，京津冀生態(tài)環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，水資源成為制約區(qū)域發(fā)展的關(guān)鍵要素[5]。

京津冀地區(qū)擁有優(yōu)越的城市發(fā)展平臺(tái)，以及政策、資源、人才、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其建設(shè)不僅關(guān)系到自身的發(fā)展，也關(guān)系中國北方經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的全面發(fā)展，更關(guān)系到中國綜合國力在全球的競爭力。京津冀地區(qū)的發(fā)展存在區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)失衡、缺乏公平合理的區(qū)際利益協(xié)調(diào)機(jī)制等問題[6]?！熬┙蚣揭惑w化”戰(zhàn)略更強(qiáng)調(diào)京津冀地區(qū)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互利共贏，3個(gè)區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展[7]。三地處于不可分割、復(fù)雜聯(lián)系的水系統(tǒng)中，其中河北省位于上游地區(qū)、是京津的生態(tài)屏障和重要水源地，每年向京津供水達(dá)2.00×109m3[8]。因此，水資源既是京津冀協(xié)同發(fā)展的一部分，又是整體協(xié)同發(fā)展的基石。京津冀一體化背景下，綜合考慮強(qiáng)人類活動(dòng)干擾和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，分析京津冀地區(qū)的水資源脆弱性演變規(guī)律與區(qū)域差異，尋找水資源管理和調(diào)配的方向，具有很強(qiáng)的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。

水資源脆弱性評(píng)價(jià)最早起源于對(duì)地下水脆弱性的研究[9]。20世紀(jì)80年代末期形成了以缺水程度等為標(biāo)準(zhǔn)的水資源脆弱性評(píng)價(jià)方法[10]。90年代以來地表水和水資源系統(tǒng)的脆弱性逐漸興起，唐國平等[11]、劉綠柳[12]在國外地下水脆弱性研究基礎(chǔ)上，給出了宏觀水資源脆弱性的概念；2006年以來，鄒君等[13-14]等進(jìn)一步研究了地表水資源脆弱性的概念內(nèi)涵及評(píng)價(jià)方法，并應(yīng)用于多個(gè)區(qū)域；夏軍等[15]探討了氣候變化背景下的水資源脆弱性概念、評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)控研究。但目前水資源脆弱性評(píng)價(jià)仍存在以下問題： ① 水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)多針對(duì)水質(zhì)脆弱性，水量脆弱性缺乏考量； ② 現(xiàn)有的評(píng)價(jià)仍多著眼于自然狀況下的水資源脆弱性，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)水資源產(chǎn)生著深刻的影響，因此需要進(jìn)行社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響下的水資源脆弱性評(píng)價(jià)； ③ 現(xiàn)有的水資源脆弱性評(píng)價(jià)方法多是采用取水量或者用水量核算水資源脆弱性指標(biāo)，但以流域或者地區(qū)為整體進(jìn)行研究時(shí)，因?yàn)橛盟康囊徊糠只亓鞯搅饔虍?dāng)中[16]，取水量或者用水量不能很好地反應(yīng)水資源消耗量。因此，本文擬以強(qiáng)人類活動(dòng)干擾下的京津冀區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，綜合考慮水量水質(zhì)和人類水資源利用及管理活動(dòng)，評(píng)價(jià)京津冀水資源脆弱性，以期為京津冀水資源管理提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。

1研究方法

1.1水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文在聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)發(fā)布的國際生命之水十年行動(dòng)計(jì)劃(2005—2015)中指出的水資源問題重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域的基礎(chǔ)上[17]，構(gòu)建了集水資源壓力—發(fā)展壓力—污染壓力—水資源管理壓力(RDHM)于一體的水資源脆弱性指標(biāo)體系?？紤]到指標(biāo)的可比性，進(jìn)行了歸一化處理，使得所有指標(biāo)均在0～1范圍內(nèi)(0表示水資源脆弱性最低，1表示水資源脆弱性最高)。在評(píng)價(jià)過程中，我們采用了“水足跡”的概念來表征生產(chǎn)耗水情況，水足跡指的是生產(chǎn)消費(fèi)者消費(fèi)的產(chǎn)品和服務(wù)所消耗的水資源量[18]。借鑒水足跡的概念進(jìn)行水資源脆弱性評(píng)價(jià)主要有以下2個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。① 與傳統(tǒng)的用水指標(biāo)相比，水足跡關(guān)注的重點(diǎn)是耗水，在一定程度上水足跡比用水更能表征流域?qū)嶋H的水資源消耗[19]，對(duì)水資源脆弱性的評(píng)價(jià)也更加合理。② 水足跡不僅關(guān)注水資源利用，還關(guān)注水污染(灰水)，為綜合評(píng)價(jià)水資源脆弱性提供了理想的方法支持。文中水足跡的核算方法參見水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)[18]。

(1) 資源壓力(resources stress)。本文采用水短缺壓力指數(shù)Sw來核算水資源壓力，將人均水資源量與國際公認(rèn)的水資源緊缺閾值相比較[20]，公式如下：

(1)

式中：Sw——水短缺壓力指數(shù);WRP——人均水資源量(m3);WRPmin——水資源壓力警戒線(m3)。下同。國際公認(rèn)人均年水資源量少于1 700 m3水緊缺警戒線。

(2) 發(fā)展壓力(development stress)。本文采用水資源利用壓力指數(shù)Su和安全飲用水壓力指數(shù)Sd來衡量發(fā)展壓力。水資源利用壓力指數(shù)定義為藍(lán)水足跡與當(dāng)?shù)乜衫盟{(lán)水資源量的比值?？衫盟{(lán)水資源量為當(dāng)?shù)厮Y源量扣除環(huán)境流的部分。環(huán)境流指的是維持淡水或河口生態(tài)系統(tǒng)所需的水量、時(shí)間、水質(zhì)，以及依賴上述系統(tǒng)的人類生計(jì)與福祉[21]。采用海河流域35%水資源總量作為環(huán)境流[22]。公式如下：

(2)

(3)

式中：Su——水資源利用壓力指數(shù)；BWF——藍(lán)水足跡(m3)；WRA——可利用藍(lán)水資源量(m3)。Sd——安全飲用水壓力指數(shù)；PSDW——可獲得安全飲用水的人口；P——當(dāng)?shù)乜側(cè)丝凇Ｏ峦?/p>

(3) 污染壓力(pollution stress)。引入灰水足跡的概念計(jì)算水污染壓力指數(shù)Sp，灰水足跡是與污染有關(guān)的指標(biāo)，定義為以自然本底濃度和現(xiàn)有的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，將一定的污染物負(fù)荷吸收同化所需的淡水體積[18]，其計(jì)算公式如下：

(4)

(5)

式中：GWF——灰水足跡(m3/a)；WRA——可利用藍(lán)水資源量；L——污染物排放負(fù)荷(kg/a)；Cmax——達(dá)到環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)情況下的污染物最高濃度；Cmin——受納水體的初始濃度(kg/m3)。受納水體的初始濃度指自然條件下某種污染物的濃度。下同。

工業(yè)和生活部門在用水過程中產(chǎn)生的是點(diǎn)源污染，可按上述公式直接核算。農(nóng)業(yè)部門的污染以面源污染為主。在計(jì)算灰水足跡時(shí)，假定一部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染排放物最終會(huì)到達(dá)地表水或地下水，而進(jìn)入水體的污染物與總施肥量中的該物質(zhì)的比例為一個(gè)固定值[18]。計(jì)算公式如下：

(6)

式中：GWFa——農(nóng)業(yè)部門的灰水足跡(m3)；A——使用的化學(xué)物質(zhì)量(kg)；α——進(jìn)入水體的某物質(zhì)引起的污染量占該物質(zhì)施用量的比例。對(duì)于農(nóng)業(yè)部門，氮元素是最主要的污染物，因此依據(jù)氮元素施肥量來核算灰水足跡。這種情況下，α等于氮肥的淋失率。下同。

本研究中核算了農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活3個(gè)部門的灰水足跡。工業(yè)和生活部門，排放的污染物以COD和氨氮為主，本研究中把工業(yè)和生活部門合并在一起核算，分別計(jì)算由COD引起的2個(gè)部門的灰水足跡和由氨氮引起的灰水足跡，取較大值作為工業(yè)和生活部門灰水足跡GWFi,d。農(nóng)業(yè)部門以氮元素為指標(biāo)進(jìn)行核算。由于水體中可以同時(shí)對(duì)氮元素和COD或氨氮進(jìn)行稀釋，不同物質(zhì)間的交互作用較為復(fù)雜，我們對(duì)該問題進(jìn)行簡化，選擇由氮元素引發(fā)的灰水足跡和由COD或者氨氮引發(fā)的灰水足跡中的較大值作為該地區(qū)的灰水足跡。計(jì)算公式如下：

GWF=max{GWFa，GWFi,d}

(7)

式中：GWFa——農(nóng)業(yè)部門生產(chǎn)的灰水足跡(m3)；GWFi,d——工業(yè)及生活部門生產(chǎn)的灰水足跡(m3)。下同。

(4) 管理壓力(management stress)。通過比較研究區(qū)與世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Co-operation and Development，以下簡稱OECD組織)萬元GDP用水量對(duì)單位GDP用水量指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算單位GDP用水量壓力指數(shù)Sg，計(jì)算公式如下：

(8)

式中：WUGDP——研究區(qū)單位GDP用水量(m3);WUGDPOECD——OECD組織平均水平的單位GDP用水量(m3)。下同。

衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)Ss的計(jì)算公式如下：

(9)

式中：PS——可獲得衛(wèi)生設(shè)施的人口數(shù);P——總?cè)丝?。下同?/p>

1.2指標(biāo)權(quán)重的確定

確定指標(biāo)權(quán)重是水資源脆弱性評(píng)價(jià)的一個(gè)重要步驟，也是水資源脆弱性研究的一個(gè)難點(diǎn)。權(quán)重的確定既要遵循客觀的原則，又要結(jié)合研究的實(shí)際要求和科學(xué)含義。主要有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。

主觀賦權(quán)法是一種定性分析方法，一般由決策者根據(jù)主觀偏好或者經(jīng)驗(yàn)判斷給出。其確定方法主要有：平均法、專家調(diào)查法、模糊評(píng)價(jià)法等。

客觀賦權(quán)法是一種定量分析的方法，一般由建立的指標(biāo)體系所提供的數(shù)學(xué)信息給出。其確定方法主要有：主成分分析法、因子分析法、變異系數(shù)法等。面對(duì)復(fù)雜的決策問題，前人開發(fā)了主客觀相結(jié)合的方法，如層次分析法(AHP)、熵權(quán)系數(shù)法等。

層次分析法(AHP)是一種解決多目標(biāo)的復(fù)雜問題的決策分析方法。該方法將定量分析與定性分析結(jié)合起來，用決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷各衡量目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)之間的相對(duì)重要程度，并合理地給出每個(gè)決策方案的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)數(shù)，利用權(quán)數(shù)求出各方案的優(yōu)劣次序，有效地應(yīng)用于那些難以用定量方法解決的課題。該方法綜合考慮了指標(biāo)直接的相對(duì)重要性(主觀性)和層次單排序和總排序的一致性(客觀性)，將科學(xué)涵義與客觀統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)相結(jié)合。

由于層次分析法兼顧主觀性與客觀性，本文采用層次分析法對(duì)權(quán)重進(jìn)行確定。具體過程參見張明月等[23]對(duì)疏勒河流域昌馬灌區(qū)的水資源脆弱性分析。本文京津冀水資源脆弱性數(shù)據(jù)來源如表1所示。

表1　京津冀水資源脆弱性核算指標(biāo)及數(shù)據(jù)來源

2結(jié)果與分析

2.1京津冀地區(qū)水資源脆弱性指標(biāo)變化情況分析

(1) 資源壓力。由圖1a可知，京津冀3個(gè)地區(qū)的水短缺壓力指數(shù)從2003—2013年介于0.81～0.94之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平(中國作為整體人均水資源量大于1 700 m3，因此中國水短缺壓力指數(shù)為0)。年際變化規(guī)律不明顯。天津市的水短缺壓力最大，其次是北京市、河北省。

(2) 發(fā)展壓力。由圖1b可知，京津冀地區(qū)的水資源利用壓力指數(shù)分布在0～0.58的范圍內(nèi)，該指標(biāo)綜合考慮了當(dāng)?shù)乜捎盟Y源量和生產(chǎn)水足跡，年際變化較大。在2005—2007年該壓力值相對(duì)較高。總體上，天津和河北水資源利用壓力指數(shù)較大，北京相對(duì)較低。但2010年以后河北省水資源利用壓力指數(shù)下降明顯。

由圖1c可知，京津冀地區(qū)安全飲用水壓力指數(shù)反映的是當(dāng)?shù)匕踩嬘盟目色@得性。因?yàn)槌鞘胁捎媒y(tǒng)一的供水，安全飲用水問題主要集中在農(nóng)村地區(qū)。京津冀地區(qū)安全飲用水壓力指數(shù)分布在0.00～0.21范圍內(nèi)，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國的水平?？傮w而言，北京市安全飲用水壓力指數(shù)最低；天津市飲用水問題改善很快，安全飲用水壓力指數(shù)在2003—2013年降低了92.3%，到2013年可保障98.9%的農(nóng)村人口獲得安全飲用水；河北省安全飲用水壓力指數(shù)相對(duì)較高，在2003—2013年期間僅下降了38.1%，飲用水問題改善相對(duì)滯后。

(3) 污染壓力。由圖1d可知，水污染壓力指數(shù)分布在0.78～0.97的范圍內(nèi)，京津冀地區(qū)水污染壓力均較高，總體而言，呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)。3個(gè)地區(qū)承受的水污染壓力由高到低依次為：天津市、河北省、北京市。就變化趨勢(shì)而言，北京市水污染壓力下降趨勢(shì)較為明顯，其中2008年該指數(shù)出現(xiàn)最低值，可能與2008年降雨較豐富有關(guān)；北京市和河北省下降趨勢(shì)較低，天津市2009年以后水污染壓力指數(shù)下降幅度較大。

(4) 管理壓力。由圖1e可知，京津冀地區(qū)單位GDP用水量指數(shù)分布在0.00～0.88范圍內(nèi)，均低于全國水平，尤其是京津兩地其管理壓力指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國水平。該指標(biāo)反應(yīng)的是當(dāng)?shù)厣a(chǎn)過程中水資源利用效率與OECD組織的對(duì)比情況，北京市和天津市，從2003—2013年單位GDP用水量指數(shù)降低很快，從2010年開始當(dāng)?shù)厮掷眯蔬_(dá)到了發(fā)達(dá)國家水平；而河北省單位GDP用水指數(shù)相對(duì)較高，且在2003—2013年僅下降了28.4%，發(fā)展相對(duì)北京市和天津市落后。

由圖1f可知，京津冀地區(qū)衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)在2003—2013年整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，北京市和天津市衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)較低，其中北京市衛(wèi)生設(shè)施壓力呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，天津市衛(wèi)生設(shè)施建設(shè)發(fā)展較快，從2003—2006年衛(wèi)生設(shè)施壓力下降了88.9%，2006年以后基本保持平穩(wěn)。河北省衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)較高，高于全國平均水平，且從2003—2013年僅下降了28.4%。

圖1　京津冀地區(qū)水資源脆弱性指標(biāo)

2.2京津冀地區(qū)水資源脆弱性類型分析

由圖2可知，河北省水資源脆弱性相對(duì)較高，北京市和天津市較低。3個(gè)地區(qū)呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。北京市各項(xiàng)指標(biāo)壓力值相對(duì)其他2個(gè)地區(qū)較低，但其水壓力指數(shù)方面較高，說明北京水資源稟賦較差。天津市水壓力指數(shù)和水資源利用壓力指數(shù)較高，尤其是水資源利用壓力指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他2個(gè)地區(qū)，生產(chǎn)用水壓力大。

河北省相對(duì)北京市和天津市相對(duì)落后，各項(xiàng)指標(biāo)壓力均比較大，尤其是在衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)和單位GDP用水量指數(shù)方面，河北省的值遠(yuǎn)高于北京市和天津市。

圖2　京津冀地區(qū)水資源脆弱性雷達(dá)圖

2.3京津冀地區(qū)水資源脆弱性指數(shù)年際變化

由圖3可知，京津冀地區(qū)水資源脆弱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平。2008和2012年水資源脆弱性達(dá)到最低點(diǎn)。北京市水資源脆弱性在3個(gè)地區(qū)相對(duì)最低。

天津市2005年水資源脆弱性最高，從2005—2008年逐年下降，但2008年以后水資源脆弱性又呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，2010年后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。河北省和天津水資源脆弱性指數(shù)在2004年以后整體高于北京。

圖3　京津冀地區(qū)水資源脆弱性綜合指數(shù)

由圖4可知，2003—2013年除水短缺指數(shù)外，北京市和天津市各項(xiàng)指數(shù)都有大幅下降，尤其是水資源壓力指數(shù)和衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)下降明顯。但京津兩地水資源短缺指標(biāo)仍然較高，說明兩地仍面臨嚴(yán)重的水資源短缺問題。河北省水資源脆弱性在2003—2013年期間變化相對(duì)較小，水資源利用壓力略有增加，衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)和單位GDP用水量指數(shù)稍有下降，但總體上變化不顯著。

注：A水短缺指數(shù)； B水資源利用壓力指數(shù)； C安全飲用水壓力指數(shù)； D水污染指數(shù)； E單位GDP用水量指數(shù)； F衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)。

3討 論

(1) 京津冀地區(qū)水資源脆弱性指標(biāo)規(guī)律分析。由水短缺指數(shù)表征的資源壓力主要體現(xiàn)了當(dāng)?shù)氐乃Y源稟賦。京津冀地區(qū)該指標(biāo)由當(dāng)?shù)厝司Y源量核算，年際變化不明顯。該指標(biāo)受到降雨量影響較大，2004，2008年降雨量較豐富的年份水短缺壓力指數(shù)較低。

水資源利用壓力指數(shù)由當(dāng)?shù)乜捎盟Y源量和藍(lán)水足跡決定，年際變化較大，該指標(biāo)反應(yīng)的是生產(chǎn)耗水相對(duì)可利用水資源量的變化情況；安全飲用水壓力指數(shù)體現(xiàn)了農(nóng)村地區(qū)安全飲用水普及情況，該指標(biāo)京津冀3個(gè)地區(qū)均低于全國平均水平，北京市和天津市呈現(xiàn)明顯的逐年下降趨勢(shì)，而河北省在2003—2007年該指標(biāo)基本保持平穩(wěn)。

水污染指數(shù)是將灰水足跡的與可用水資源量相比較，衡量了污染物對(duì)于水體水質(zhì)的壓力，該指標(biāo)在京津冀地區(qū)壓力值均在0.78以上，表明京津冀整體污染嚴(yán)重，水體納污能力壓力較大。

單位GDP用水量指數(shù)體現(xiàn)了最嚴(yán)格水資源管理制度中重要的水資源利用效率控制紅線，結(jié)合衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)，體現(xiàn)了當(dāng)?shù)氐乃Y源管理能力。京津冀地區(qū)尤其是北京市和天津市屬我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)地區(qū)之一，單位GDP用水效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平，但與發(fā)達(dá)國家相比差距還很大，將單位GDP的用水量與OECD組織相對(duì)比更能體現(xiàn)中國最嚴(yán)格水資源管理制度中用水效率達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平的要求。衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)，北京市呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，可能與區(qū)域人口增加有關(guān)；天津市在2003—2006年衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)逐年下降，此后保持在0.15以下；河北省在2003—2013年期間衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)下降幅度較小，總體值高于全國平均水平。其中：安全飲用水壓力指數(shù)和衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)因?yàn)槌鞘薪ㄔO(shè)均可滿足，認(rèn)為壓力為0，所有這2個(gè)指標(biāo)只針對(duì)農(nóng)村地區(qū)。

總體而言，京津冀地區(qū)整體上存在水資源稟賦差，用水壓力大，水污染嚴(yán)重等問題，而這些問題在天津市尤為突出。北京市隨著技術(shù)進(jìn)步、用水效率的提高，在京津冀地區(qū)水資源脆弱性相對(duì)較低。河北省的發(fā)展滯后、基礎(chǔ)設(shè)施不完善，水資源脆弱性在2003—2013年期間未得到有效的緩解。

(2) 京津冀地區(qū)水資源脆弱性規(guī)律與最嚴(yán)格水資源管理制度的實(shí)施。水資源脆弱性評(píng)價(jià)著重于水資源系統(tǒng)在服務(wù)于生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能過程中，或者在抵御污染、自然災(zāi)害等不良后果出現(xiàn)過程中所表現(xiàn)出來的適用性或敏感性，評(píng)價(jià)結(jié)果能夠?yàn)樽顕?yán)格水資源管理制度的實(shí)施提供參考。

2003—2013年期間，北京市用水量增加控制情況較好，安全飲用水壓力指數(shù)、單位GDP用水量指數(shù)和衛(wèi)生設(shè)施壓力指數(shù)有明顯下降，良好的水資源管理和發(fā)展投資對(duì)區(qū)域水資源脆弱性緩解作用較為明顯，但水污染壓力沒有得到有效的緩解，污染物對(duì)水體納污能力壓力較大，這可能是北京2014年最嚴(yán)格水資源管理制度考核分?jǐn)?shù)在京津冀地區(qū)相對(duì)較低的主要原因。

天津市2003—2013年在水資源管理方面的壓力值也有明顯下降，區(qū)域節(jié)水措施的實(shí)行和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面發(fā)展迅速，2014年天津市最嚴(yán)格水資源管理制度考核結(jié)果為優(yōu)秀，與研究結(jié)果一致。但水資源利用壓力增加、加之水資源稟賦差，天津市的水資源脆弱性仍居高不下，天津市的水資源脆弱性的主要問題從水資源管理不足演變?yōu)樗Y源消耗巨大，其水資源脆弱性仍較高。

河北省水資源脆弱性在2003—2013年期間變化較小，但從2006年以后隨著北京市和天津市水資源管理的飛速發(fā)展，河北省由于管理滯后導(dǎo)致的水資源脆弱性逐漸突顯。雖然河北省在2014年最嚴(yán)格水資源管理制度考核結(jié)果為良好，說明“三條紅線”相對(duì)控制目標(biāo)的完成情況較好，但河北省在水資源管理水平上相對(duì)京津地區(qū)的滯后性仍然較大。水資源基礎(chǔ)設(shè)施不完善以及潛在的對(duì)不可持續(xù)性水資源的開發(fā)[24]，使得河北省水資源脆弱性在3個(gè)區(qū)域最高。

4結(jié)論與建議

在京津冀一體化背景下，本研究著眼于京津冀嚴(yán)峻的水資源問題，借鑒水足跡的概念，評(píng)價(jià)了京津冀地區(qū)的水資源脆弱性，結(jié)果表明京津冀地區(qū)水資源脆弱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平，其主要原因是水資源稟賦差、開發(fā)利用強(qiáng)度大、污染嚴(yán)重、水資源管理力度區(qū)域差異大等。北京市通過良好的水資源管理，水資源脆弱性2003—2013年有所緩解，在應(yīng)對(duì)水風(fēng)險(xiǎn)方面起到了較好的示范作用，但水污染壓力一直以來沒有得到有效的解決，最嚴(yán)格水資源管理制度執(zhí)行情況有待進(jìn)一步提高。天津市水資源脆弱性面臨著水資源稟賦差和水資源開發(fā)利用強(qiáng)度逐年增加的雙重壓力，雖然在2003—2013年水資源管理方面得到了飛速的發(fā)展，但水資源脆弱性有增無減，單位GDP用水效率已經(jīng)超越了OECD組織的平均水平，安全飲用水和衛(wèi)生設(shè)施的可獲得性已基本達(dá)到飽和，天津市水資源脆弱性的緩解亟需尋找新的出路。河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源脆弱性相對(duì)庸常，隨著京津水資源管理的快速發(fā)展，河北的水資源管理滯后問題逐漸突顯，2006年以后河北省水資源脆弱性在3個(gè)地區(qū)最高，導(dǎo)致京津冀區(qū)域內(nèi)部發(fā)展不均衡性愈演愈烈。

隨著京津冀一體化戰(zhàn)略的提出，河北省將承接北京市高污染、高耗能等產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的壓力，其水資源問題或更為突出，河北省對(duì)于三地協(xié)同發(fā)展有著更為迫切的訴求。因此，對(duì)京津冀地區(qū)水資源管理的建議主要如下： ① 在嚴(yán)格控制用水需求過快增長、采取有保有退措施、使得用水需求與水資源承載力相適應(yīng)的前提下，重視污染治理和污水處理回用，緩解區(qū)域水污染壓力，提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康性； ② 正視河北省水資源管理的落后性，加強(qiáng)京津輻射作用，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)方法、完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提高用水效率； ③ 統(tǒng)一配置京津冀水資源，合理調(diào)整用水結(jié)構(gòu)與格局，逐步縮小水資源脆弱性的區(qū)域差異。

[參考文獻(xiàn)]

[1]United Nations Educational Scientific and Cultural Organization. The UN World Water Development Report(WWDR4).[Z].the 4th ed.2012.

[2]World Economic Forum. Global risks 2015[Z]. the 10th ed. World Economic Forum, Geneva, 2015.

[3]賈紹鳳,呂愛峰,韓雁,等.中國水資源安全報(bào)告[Z].北京:科學(xué)出版社,2014.

[4]王麗.京津冀地區(qū)資源開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)研究[J].經(jīng)濟(jì)研究參考,2015(2):47-71.

[5]李孟穎,陳介山.京津冀地區(qū)面向人居環(huán)境之水安全格局初探[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2015,15(3):347-355.

[6]李彥軍,葉裕民,倪稞.城市群內(nèi)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的理論基礎(chǔ)與現(xiàn)實(shí)依據(jù)[J].中國人口.資源與環(huán)境,2008,18(5):46-52.

[7]魏進(jìn)平,劉鑫洋,魏娜.京津冀協(xié)同發(fā)展的歷程回顧、現(xiàn)實(shí)困境與突破路徑[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2014,6(2):1-6.

[8]王一文,李偉,王亦寧,等.推進(jìn)京津冀水資源保護(hù)一體化的思考[J].中國水利,2015(1):1-4.

[9]National Research C. Ground Water Vulnerability Assessment-predicting Relative Contamination Potential Under Conditions of Uncertainty[M].Washington D C: National Academy Press, 1993.

[10]Brouwer F, Falkenmark M. Climate-induced water availability changes in Europe[J]. Envionmental Monitoring and Assessment, 1989,13(1):75-89.

[11]唐國平,李秀彬,劉燕華.全球氣候變化下水資源脆弱性及其評(píng)估方法[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2000,15(3):313-317.

[12]劉綠柳.水資源脆弱性及其定量評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào),2002,22(2):41-44.

[13]鄒君,楊玉蓉,謝小立.地表水資源脆弱性:概念、內(nèi)涵及定量評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào),2007,27(2):132-135.

[14]鄒君,傅雙同,毛德華.中國南方濕潤區(qū)水資源脆弱度評(píng)價(jià)及其管理:以湖南省衡陽市為例[J].水土保持通報(bào),2008,28(2):76-80.

[15]夏軍,石衛(wèi),陳俊旭,等.變化環(huán)境下水資源脆弱性及其適應(yīng)性調(diào)控研究:以海河流域?yàn)槔齕J].水利水電技術(shù),2015,46(6):27-33.

[16]Perry C. Efficient irrigation: Inefficient communication, flawed recommendations[J]. Irrigation and Drainage, 2007,56(4):367-378.

[17]United Nations Department of Economic and Social Affairs. International decade for action water for life, 2005—2015[EB/OL]. United Nations Department of Economic and Social Affairs. http://www.un.org/waterforlifedecade/.

[18]Aldaya M M, Chapagain A K, Hoekstra A Y, et al. The Water Footprint Assessment Manual: Setting the Global Standard[M]. New York: Routledge, 2012.

[19]Hoekstra A Y. Human appropriation of natural capital:A comparison of ecological footprint and water footprint analysis[J]. Ecological Economics, 2009,68(7):1963-1974.

[20]Falkenmark M, Widstrand C. “Population and Water Resources: A Delicate Balance, ”in Population Bulletin[M]. Washington D C: Population Reference Bureau, 1992.

[21]Declaration B . The Brisbane Declaration: Environmental flows are essential for freshwater ecosystem health and human well-being. 10th[Z]. International River Symposium, Brisbane, Australia, 2007.

[22]Smakhtin V, Revenga C, D?ll P. A pilot global assessment of environmental water requirements and scarcity[J]. International Water Resources Association, 2004,29(3):307-317.

[23]張明月,彭定志,錢鞠.疏勒河流域昌馬灌區(qū)水資源脆弱性分析[J].南水北調(diào)與水利科技,2012,10(2):104-106.

[24]Srinivasan V, Karen C S K, Ruth E, et al. The impact of urbanization on water vulnerability: A coupled human-environment system approach for Chennai, India[J]. Global Environmental Change, 23(1):229-239.

收稿日期：2016-01-14修回日期：2016-02-25

通訊作者：劉俊國(1977—),男(漢族),山東省萊蕪市人,博士,教授,主要從事水文水資源和生態(tài)修復(fù)研究。E-mail:liu_junguo@163.com。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2016)03-0211-08

中圖分類號(hào)：TV213

Assessment of Vulnerability of Water Resources in Beijing-Tianjin-Hebei Region

LIU Yujie, LIU Junguo, ZHAO Xu, ZHANG Ying

(CollegeofNatureConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)

Abstract：[Objective] Assessment of the vulnerability of water resources in Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) region was carried out in order to provide theoretical and data support for water resources management. [Methods] This study focuses on the vulnerability of water resources in BTH, a highly populated and developed region yet with serious water resource problems. An indicator system of water resources vulnerability was established by integrating resource pressure, development pressure, pollution pressure and management pressure(RDPM) using the concept theories of water footprint while analytic hierarchy process was used to determine the weights of different indicators. Then the water vulnerability was assessed from 2003 to 2013 for the BTH region. [Results] The BTH region was exposed to problems such as poor water resources endowments, high water exploitation, serious water pollution and unbalanced management. Beijing City had a relatively high level of water resources management, it still suffered from serious water pollution. Tianjin City has made a great progress in water resources management, but the water resources vulnerability did not show a declining signal and new management approaches need to be explored. Compared to Beijing and Tianjin City in terms of water resources management, there is a big lag in Hebei Province, whose water resources vulnerability seems to be more serious in these years. As a result, Hebei has been a “short slab” of water resources management in the BTH region. [Conclusion] It is imperative to relieve the pressure on water pollution, increase the management strategies in Hebei Province, allocate water resources reasonably and improve water management in all BTH regions.

Keywords:integration of Beijing-Tianjin-Hebei Region; water resources vulnerability; water footprint; regional gaps

資助項(xiàng)目：北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目“京津冀水足跡演變驅(qū)動(dòng)機(jī)制與水資源調(diào)控分析”(8151002)； 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“京津冀水資源短缺演變規(guī)律及驅(qū)動(dòng)機(jī)制”(41571022)； 國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2015ZX07203-005)； 北京市教育委員會(huì)科學(xué)研究與研究生培養(yǎng)共建項(xiàng)目

第一作者：劉瑜潔(1989—),女(漢族),河北省張家口市人，碩士研究生,研究方向?yàn)樯鷳B(tài)水文和水足跡。E-mail:happyliuyujie@126.com。