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        干旱脅迫下云南省縣域居民用水脆弱性評(píng)價(jià)

        2017-04-14 02:57:47石蜜蜜楊賽霓李雙雙汪偉平胡馥妤
        災(zāi)害學(xué) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:脆弱性用水量縣域

        石蜜蜜,楊賽霓, 李雙雙, 汪偉平,胡馥妤

        (1. 北京師范大學(xué)地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875;2.北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院,北京 100875;3.陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院,陜西西安 710119)

        干旱脅迫下云南省縣域居民用水脆弱性評(píng)價(jià)

        石蜜蜜1,2,楊賽霓1,2, 李雙雙3, 汪偉平1,2,胡馥妤1,2

        (1. 北京師范大學(xué)地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875;2.北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院,北京 100875;3.陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院,陜西西安 710119)

        快速城市化及氣候變化加劇了居民用水壓力,特別是在近年來(lái)干旱頻發(fā)的云南。從脆弱性定義出發(fā),提出干旱脅迫下居民用水脆弱性評(píng)價(jià)框架,并以此為基礎(chǔ)建立指標(biāo)體系,實(shí)現(xiàn)了2000年及2010年云南省縣域尺度干旱脅迫下居民用水脆弱性的定量描述,結(jié)果發(fā)現(xiàn):①脆弱熱點(diǎn)區(qū)集中于滇中城市群及滇西地區(qū);②縣域尺度脆弱性趨平均化態(tài)勢(shì)明顯;③不同地區(qū)脆弱性演變規(guī)律不同:滇北及滇中大部分地區(qū)呈脆弱性增高態(tài)勢(shì),與此同時(shí),滇西南及滇西北脆弱熱點(diǎn)區(qū)面積縮小。

        脆弱性;居民用水;干旱;干旱脅迫;云南

        居民用水是指城市居民日常生活所需用水,包括飲用、洗浴、沖廁、洗滌、烹調(diào)、清潔、庭院綠化、洗車(chē)以及漏失水等[1]。作為與人類(lèi)生活息息相關(guān)的資源保障,居民用水是人類(lèi)生存的基本需求,占城市生活用水一半以上[2],是保障居民用水安全的民生民計(jì)[3]。

        近年來(lái),居民用水供需矛盾日益突出。一方面,受水質(zhì)污染、水資源浪費(fèi)等影響,居民用水供給難以維持;另一方面,伴隨城市化進(jìn)程的加快,城市居民生活用水需求量遞增。同時(shí),干旱脅迫加劇了居民用水供需矛盾,已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[4],尤其是在極端干旱事件發(fā)生頻率遞增的云南[5]。因此,干旱脅迫下云南省社會(huì)系統(tǒng)中居民用水的供需矛盾亟待關(guān)注。

        現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究多從城市居民用水量預(yù)測(cè)視角出發(fā),以歷史數(shù)據(jù)為依托,采用時(shí)間序列法、結(jié)構(gòu)分析法和系統(tǒng)方法[6],其中,線性回歸和時(shí)間序列分析應(yīng)用最為普遍。近年來(lái),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色預(yù)測(cè)、支持向量機(jī)等在生活用水預(yù)測(cè)中也得到了廣泛應(yīng)用[7-8]。但伴隨減災(zāi)實(shí)踐的深入和災(zāi)害研究的發(fā)展,單純關(guān)注居民用水量已無(wú)法滿(mǎn)足干旱災(zāi)害管理需要,干旱災(zāi)害研究開(kāi)始從致災(zāi)因子論到脆弱性研究轉(zhuǎn)移,特定部門(mén)對(duì)災(zāi)害氣候的脆弱性定量評(píng)估已成為氣候變化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[9],在此背景下,關(guān)注干旱脅迫下社會(huì)系統(tǒng)中居民用水的脆弱性高低具有更大實(shí)踐指導(dǎo)意義。

        1 概念框架

        IPCC(2007)將脆弱性定義為:某個(gè)系統(tǒng)易受到氣候變化的不利影響,包括氣候變率和極端氣候事件,但卻無(wú)能力應(yīng)對(duì)不利影響的程度[10]。脆弱性隨一個(gè)系統(tǒng)暴露下面臨的氣候變化和變異的特征、幅度和速率、敏感性及其適應(yīng)能力而變化[11]。由此,本文將干旱脅迫下居民用水脆弱性定義為:居民用水易遭受干旱不利影響的程度。

        1980年代以來(lái),災(zāi)害脆弱性研究取得了長(zhǎng)足發(fā)展,脆弱性評(píng)估為制定資源分配和適應(yīng)性策略提供了實(shí)踐指導(dǎo)[12],石勇等[13]將常用評(píng)估模式概括為:風(fēng)險(xiǎn)-災(zāi)害(RH)模式、壓力釋放(PAR)模式、政治經(jīng)濟(jì)模式、基于區(qū)域的綜合脆弱性模式和恢復(fù)力模式。其中,指標(biāo)體系構(gòu)建法是定量刻畫(huà)自然災(zāi)害脆弱性最普遍采用的方法。就干旱這一災(zāi)種而言,脆弱性評(píng)估多出現(xiàn)于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)及生態(tài)系統(tǒng)[14-17],社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)涉獵較少[18],特別是對(duì)居民用水的脆弱性鮮有關(guān)注。

        由脆弱性定義可知,災(zāi)害脆弱性是一個(gè)由致災(zāi)因子特征、系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)能力三個(gè)一級(jí)指標(biāo)組成的函數(shù)。借鑒謝盼(2015)高溫?zé)崂藶?zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)框架[19],本文歸納出干旱脅迫下居民用水脆弱性評(píng)價(jià)框架(圖1),將干旱特征、社會(huì)系統(tǒng)敏感性和適應(yīng)能力納入評(píng)價(jià)概念框架,綜合評(píng)價(jià)干旱對(duì)居民用水的潛在威脅。

        圖1 干旱脅迫下生活用水脆弱性評(píng)價(jià)概念框架

        詳細(xì)來(lái)說(shuō),居民用水所在社會(huì)系統(tǒng)暴露下的致災(zāi)因子特征包含干旱強(qiáng)度和干旱趨勢(shì),由氣象數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(SPEI)獲得;敏感性是系統(tǒng)受氣候變率或氣候變化影響的程度[11],作為承災(zāi)體的固有屬性表征承載體能夠承受的災(zāi)害最大影響[20-21],敏感性的表征需從人自身的生理狀態(tài)及其所處的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)狀態(tài)兩個(gè)角度出發(fā)考慮,可分為人口特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征兩方面,所需數(shù)據(jù)來(lái)源為人口普查數(shù)據(jù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。適應(yīng)能力是區(qū)域采取有效適應(yīng)措施所需的能力、資源和機(jī)構(gòu)的總和[11],通常由反映社會(huì)保障水平及教育能力的指標(biāo)反映。

        2 指標(biāo)體系

        宏觀尺度上,影響家戶(hù)居民用水量的因素可總結(jié)歸納為:自然環(huán)境因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和社會(huì)文化特征因素。與之相對(duì)應(yīng),反映干旱脅迫下居民用水脆弱性的指標(biāo)可劃分為以上三大類(lèi)。

        本文以干旱強(qiáng)度和干旱趨勢(shì)表征居民用水所在社會(huì)系統(tǒng)暴露下的致災(zāi)因子特征。其中,2000與2010年干旱強(qiáng)度分別以1970-2000年、1980-2010年SPEI均值表征,2000與2010年干旱趨勢(shì)分別以1970-2000年、1980-2010年SPEI斜率表征。

        在敏感性指標(biāo)選取上,人自身的生理狀態(tài)如年齡、性別、疾病狀況等都會(huì)影響其對(duì)于干旱災(zāi)害的敏感性[22-24]。

        微觀上,考量家庭結(jié)構(gòu)對(duì)居民用水量的影響發(fā)現(xiàn):家戶(hù)規(guī)模與家庭月總用水量顯著相關(guān),且家戶(hù)規(guī)模與生活用水量之間存在規(guī)模效應(yīng),表現(xiàn)為家庭人均用水量隨家戶(hù)規(guī)模增大降低的規(guī)律[25-27]。因此,本文將家庭規(guī)模作為反映敏感性的重要指標(biāo)。居民生理因素差異也是影響家庭居民用水敏感性的重要指標(biāo),例如:生活用水量與居民年齡構(gòu)成顯著相關(guān),具體表現(xiàn)為:兒童和老人用水量低于平均水平[28],60歲以上老人擁有較好的節(jié)水習(xí)慣和較低的活動(dòng)量,其用水需求量較低[29]。因此,本文利用5歲以下人口比重及65歲以上人口比重負(fù)方向表征敏感性。再如:性別對(duì)家庭總用水量有顯著影響[30],女性由于身體素質(zhì)和社會(huì)角色等原因,日常生活用水量一般高于男性,且在干旱災(zāi)害適應(yīng)中脆弱性高于男性[31-32]。此外,房屋洗澡設(shè)施比重和自來(lái)水比重直接影響居民用水量[33]。

        宏觀上,社會(huì)結(jié)構(gòu)如城鎮(zhèn)化水平對(duì)居民用水量的影響為:城市化水平越高,居民用水量越大[34],此處本文以城鎮(zhèn)人口比重指代城鎮(zhèn)化水平。以家戶(hù)數(shù)據(jù)為依托,Nieswiadomy等、Rizaiza得到的居民用水收入彈性均為正[36-37],即:該區(qū)域人均收入越高,用水量越大。從區(qū)域整體出發(fā),世界銀行得到了相似的結(jié)論[38]。因此,本文將人均國(guó)民總收入作為敏感性指標(biāo)之一。一般而言,少數(shù)民族自治區(qū)多居住于偏遠(yuǎn)山區(qū),對(duì)自然資源(如水資源)高度依賴(lài)[39],云南作為少數(shù)民族集中分布省份(2010年少數(shù)民族人口比重為33.4%),需將少數(shù)民族比重納入生活用水脆弱性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[40]。最后,我們選取租賃房屋人口比重,反映現(xiàn)有流動(dòng)人口對(duì)脆弱性的影響[41]。

        在適應(yīng)能力指標(biāo)選取上,考慮到失業(yè)率可在一定程度上反映社會(huì)的穩(wěn)定性,當(dāng)失業(yè)率越高時(shí),居民在應(yīng)對(duì)災(zāi)害時(shí)適應(yīng)能力相對(duì)較低[42]。受教育程度影響人對(duì)干旱的適應(yīng)能力,一方面,受教育水平高的人群一般具有較強(qiáng)的節(jié)水認(rèn)知,會(huì)主動(dòng)采取節(jié)約用水的措施[43];另一方面,此類(lèi)人群傾向于且有能力支付節(jié)水型生活器具。從宏觀社會(huì)保障角度來(lái)看,社會(huì)保障、應(yīng)急管理等社會(huì)福利保障業(yè)的發(fā)展有利于提高災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力,從而降低整體社會(huì)脆弱性[44]。

        由此,選取了針對(duì)居民用水的15個(gè)指標(biāo)構(gòu)建干旱脅迫下云南縣域生活用水脆弱性評(píng)價(jià)體系,具體指標(biāo)如表1所示。

        本文沿用Cutter 對(duì)美國(guó)縣域尺度社會(huì)脆弱性指標(biāo)計(jì)算中等權(quán)重做法[22],將相同一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)視為同等重要。

        3 干旱脅迫下居民用水脆弱性指數(shù)(Domestic Water Vulnerability Index, DWVI)

        表2 災(zāi)害脆弱性函數(shù)表達(dá)方式

        模型公式參考文獻(xiàn)編號(hào)M1V=E+S+AC[46-47]M2V=E+S-AC[48-50]M3V=E×S×AC[51]M4V=E×S÷AC[49,52]M5V=(E-AC)×S[53]

        式中:DWVIi為第i縣干旱脅迫下生活用水脆弱性指數(shù),Eij為第i縣第j個(gè)暴露性指標(biāo),Sik為第i縣第k個(gè)敏感性指標(biāo)值,ACip為第i縣第p個(gè)應(yīng)對(duì)能力指標(biāo)值,ω1為致災(zāi)因子強(qiáng)度指標(biāo)權(quán)重(此處視為等權(quán)重0.50),ω2為各敏感性指標(biāo)權(quán)重(此處視為等權(quán)重0.10),指各應(yīng)對(duì)能力指標(biāo)權(quán)重(此處視為等權(quán)重0.33)。共計(jì)125個(gè)縣,致災(zāi)因子特征指標(biāo)共計(jì)2個(gè),敏感性指標(biāo)共計(jì)10個(gè),應(yīng)對(duì)能力指標(biāo)共計(jì)3個(gè)。最終所得DWVIi分布如圖2所示。 對(duì)比圖2a與圖2b,云南省2010年DWVIi均值為0.56,較2000年(0.55)略有下降,且兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)DWVIi空間分布表現(xiàn)出較高的一致性,高脆弱熱點(diǎn)區(qū)均位于滇中城市群及滇西地區(qū)。不同的是,從 2000-2010 年,滇西南及滇西北脆弱熱點(diǎn)區(qū)面積呈縮小狀態(tài);與此同時(shí),滇中大面積區(qū)域(如楚雄等)由中脆弱向高脆弱區(qū)演變,滇北地區(qū)(如永勝縣等)呈脆弱性增高態(tài)勢(shì),特別地,華坪縣在兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)間呈現(xiàn)出低脆弱性向極高脆弱性的顯著變化。為進(jìn)一步對(duì)比兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)DWVIi的演變,特將脆弱性分為低、中、高和極高四個(gè)等級(jí),并進(jìn)行區(qū)縣個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì),如表3所示。

        表3 云南省脆弱性等級(jí)區(qū)縣統(tǒng)計(jì)

        脆弱性等級(jí)2000年2010年低脆弱性(02,04]1811中脆弱性(04,06]5775高脆弱性(06-08]4436超高脆弱性[080,1)63方差014011

        圖2 2000年與2010年云南省縣域DWVI分布(M2)

        2010年云南省全省縣域尺度DWVIi方差較2000年有所下降(表3),具體表現(xiàn)為:低脆弱區(qū)、高脆弱區(qū)及極高脆弱區(qū)個(gè)數(shù)減少,中脆弱區(qū)個(gè)數(shù)增幅較大,即脆弱性趨平均化態(tài)勢(shì)明顯。為明確原因,特將三個(gè)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析,如表4所示。分析表4可得,伴隨教育普及和社會(huì)福利行業(yè)的發(fā)展,2010年較2000年應(yīng)對(duì)能力略有上升,城市化水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展大大提高了易感性,與此同時(shí),云南省總體干旱致災(zāi)因子強(qiáng)度加強(qiáng)(2000年SPEI均值為0.03,2010年SPEI均值為-0.27),但統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)總體致災(zāi)因子趨勢(shì)呈下降態(tài),由此所得致災(zāi)因子特征E值降低。因此,計(jì)算所得的DWVIi方差降低。

        表4 2000年與2010年一級(jí)指標(biāo)對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析

        均值2000年2010年方差2000年2010年致災(zāi)因子特征(E)057050013010易感性(S)013020009008應(yīng)對(duì)能力(AC)013015006007

        同時(shí),考慮到不同計(jì)算公式間的不確定性,我們又采用M4、M5進(jìn)行脆弱性指數(shù)計(jì)算,結(jié)果如圖3和圖4所示。脆弱性空間差異及時(shí)間演變與圖2a、圖2b呈現(xiàn)一致性,脆弱性熱點(diǎn)區(qū)也具有高度一致性。

        4 結(jié)論

        城市化進(jìn)程的加速及干旱脅迫加劇了人類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)的居民用水壓力,特別是在近年來(lái)干旱頻發(fā)的云南,當(dāng)前,定量評(píng)估區(qū)域和部門(mén)對(duì)災(zāi)害氣候的脆弱性已成為氣候變化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題?;诖嗳跣远x,本文歸納出干旱脅迫下居民用水脆弱性評(píng)價(jià)框架,以此為基礎(chǔ)建立指標(biāo)體系,實(shí)現(xiàn)了云南省縣域尺度干旱脅迫下居民用水脆弱性的定量評(píng)價(jià),分析了DWVI的時(shí)空格局特征,在理論上彌補(bǔ)了干旱脆弱性評(píng)估中對(duì)居民用水的關(guān)注不足,也為區(qū)域?yàn)?zāi)害管理,特別是脆弱熱點(diǎn)區(qū)的災(zāi)害監(jiān)管提供了重要實(shí)踐指導(dǎo)。

        單就2000年與2010年兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)分析可見(jiàn),云南省縣域干旱脅迫下居民用水脆弱性呈現(xiàn)特定空間格局:滇中城市群及滇西地區(qū)因其氣候敏感而成為脆弱熱點(diǎn)區(qū)。

        通過(guò)對(duì)2000年到2010年間縱向?qū)Ρ瓤梢园l(fā)現(xiàn),DWVI的空間分布呈現(xiàn)明顯的時(shí)空演變規(guī)律:①縣域尺度脆弱性趨平均化態(tài)勢(shì)明顯,具體表現(xiàn)為:低脆弱區(qū)、高脆弱區(qū)及極高脆弱區(qū)個(gè)數(shù)減少,中脆弱區(qū)個(gè)數(shù)增幅較大;②滇北地區(qū)(如永勝縣等)呈脆弱性增高態(tài)勢(shì),滇中大部分區(qū)域也表現(xiàn)為中脆弱向高脆弱的轉(zhuǎn)變,與此同時(shí),滇西南及滇西北脆弱熱點(diǎn)區(qū)面積呈縮小狀態(tài)。

        圖3 2000年與2010年云南省縣域DWVI分布(M4)

        圖4 2000年與2010年云南省縣域DWVI分布(M5)

        未來(lái)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理中,亟待將脆弱熱點(diǎn)區(qū)列入重點(diǎn)監(jiān)察對(duì)象,一方面通過(guò)改善教育狀況、完善社會(huì)福利、社會(huì)保障等提高其應(yīng)對(duì)能力以降低區(qū)域?yàn)?zāi)害脆弱性;同時(shí),需做好高脆弱區(qū)的居民用水規(guī)劃、節(jié)水技術(shù)推廣、節(jié)水宣傳教育等,減緩區(qū)域居民用水壓力。

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        Vulnerability Assessment of Domestic Water underDrought Stress in Yunnan

        SHI Mimi1, 2, YANG Saini1, 2, LI Shuangshuang3, WANG Weiping1, 2and HU Fuyu1, 2

        (1.StateKeyLaboratoryofEarthSurfaceProcessesandResourceEcology,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China; 2.AcademyofDisasterReductionandEmergencyManagement,MinistryofCivilAffairsandMinistryofEducation,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China; 3.SchoolofTourismandEnvironment,ShanxiNormalUniversity,Xi’an710119,China)

        Pressureofdomesticwaterisaggravatedbyrapidurbanizationandclimatechange,especiallyinYunnanProvince,whereispronetodroughthazard.Basedonthedefinitionofvulnerability,thispaperproposedaconceptualframeworkforvulnerabilityassessmentofdomesticwaterunderdroughtstressandestablishedanindexsystem,inordertoquantitativelydescribethevulnerabilityin2000and2010.Theresultsshowthat, 1)themostvulnerableregionsaremostlylocatedincentralandwesternYunnan; 2)DWVIin2010becomesmoreequal; 3)evolutionpatternsdifferindifferentregions,thatis,northernandcentralYunnanshowmorevulnerable,whilevulnerableregionsinsouthwesternandnorthwesternYunnanshrink.Thesuggestionsputforwardforfurtherhazardgovernanceare,toenhancesupervisionofvulnerablehotzonesandtoimprovetheadaptivecapacity(e.g.makebetterdomesticwaterplanetc.).

        vulnerability;domesticwater;drought;Yunnan

        10.3969/j.issn.1000-811X.2017.02.038.]

        2016-09-01 修改日期:2016-10-24

        國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2012CB955404);北京師范大學(xué)地表過(guò)程模型與模擬創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金(41321001);國(guó)際減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)合作研究中心(ICCR-DRR)

        石蜜蜜(1992-),女,漢族,山東濟(jì)南人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)闉?zāi)后重建與脆弱性. E-mail: 201421480056@mail.bnu.edu.cn

        楊賽霓(1975-),女,漢族,江蘇常州人,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)榻煌☉?yīng)急與風(fēng)險(xiǎn)管理. E-mail: yangsaini@bnu.edu.cn

        X43

        A 文章編號(hào):1000-811X(2017)02-0215-06

        10.3969/j.issn.1000-811X.2017.02.038

        脅迫下居民用水脆弱性指標(biāo)體系一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)權(quán)重方向參考

        A1致災(zāi)因子特征(E)B1干旱強(qiáng)度B2干旱趨勢(shì)050050(+)(+)A2敏感性(S)B3家庭規(guī)模010(+)[25-27]B45歲以下人口比重010(-)[28-29]B565歲以上人口比重010(-)[28-29]B6女性人口比重010(+)[27-29]B7房屋有洗澡設(shè)施比重010(+)[33]B8房屋有自來(lái)水比重010(+)[33,35]B9城鎮(zhèn)人口比重010(+)[30]B10人均國(guó)民總收入010(+)[36-37]B11少數(shù)民族人口比重010(+)[40]B12租賃房屋人口比重010(+)[41]A3應(yīng)對(duì)能力(AC)B13人口失業(yè)率033(-)[42]B14平均受教育年限033(+)[43]B15從事社會(huì)福利行業(yè)人口比重033(+)[44]

        石蜜蜜,楊賽霓, 李雙雙,等. 干旱脅迫下云南省縣域居民用水脆弱性評(píng)價(jià)[J]. 災(zāi)害學(xué),2017,32(2):215-219,234. [SHI Mimi, YANG Saini, LI Shuangshuang,et al. Vulnerability Assessment of Domestic Water Under Drought Stress in Yunnan[J]. Journal of Catastrophology,2017,32(2):215-219,234.

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