王 晨， 黃 馨， 黃曉軍，3

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安 710127； 2.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054； 3.陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安710127)

1 研究背景

干旱是我國影響最深遠(yuǎn)、危害最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)資料顯示，公元前206-1949年間，我國發(fā)生較大旱災(zāi)1056次，平均每兩年就發(fā)生一次大旱。不同于臺風(fēng)、暴雨、地震等瞬時破壞性大的災(zāi)害，干旱不會直接損害地表或人工建筑[1]，因此易被人忽視，城市往往缺乏應(yīng)對干旱的災(zāi)前預(yù)警和災(zāi)后管理體系。但干旱持續(xù)時間長，影響范圍廣，發(fā)生頻率高，加上城市人口密度大、經(jīng)濟(jì)活動集中，對災(zāi)害具有放大效應(yīng)，使得干旱對城市的影響更為深遠(yuǎn)和廣泛?？茖W(xué)評估城市面對干旱的風(fēng)險與不利因素，是提高城市防旱抗旱能力的重要途徑。

脆弱性最早起源于20世紀(jì)60年代末的自然災(zāi)害研究，后逐漸進(jìn)入到生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域。隨著研究的不斷深入，脆弱性內(nèi)涵也逐漸豐富[2]。脆弱性多被理解為系統(tǒng)容易受到影響或破壞的程度，暴露度(exposure)、敏感性(sensitivity)和適應(yīng)能力(adaptive capacity)是理解和評估脆弱性的3個核心維度[3]。其中，暴露度是指系統(tǒng)受到外部擾動的程度，與擾動的強(qiáng)度、頻率和持續(xù)的時間等相關(guān)；敏感性是指系統(tǒng)是否容易受到擾動影響的程度，通常取決于系統(tǒng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)特征；適應(yīng)能力是系統(tǒng)能夠應(yīng)對、調(diào)整和適應(yīng)外部擾動的能力，也包含從擾動的后果中恢復(fù)的能力，一般由適應(yīng)主體的財富狀況、技術(shù)水平、資本稟賦和管理能力等決定[4-9]。國內(nèi)外學(xué)者對干旱脆弱性展開了大量研究，Alnail等[10]評價了蘇丹東部加達(dá)里夫州農(nóng)民的干旱脆弱性和適應(yīng)能力；Monica采用綜合指數(shù)法，從社會、經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施3個維度對羅馬尼亞南部144個社區(qū)進(jìn)行干旱社會經(jīng)濟(jì)脆弱性評價[11]；Ali等[12]采集了1960-2015年期間社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算了46個非洲國家的干旱脆弱性指數(shù)，并對2020-2100年間的干旱脆弱性情景進(jìn)行預(yù)測；石育中等[13]從農(nóng)戶尺度分析黃土高原鄉(xiāng)村干旱脆弱性，并從適應(yīng)能力、適應(yīng)策略和適應(yīng)模式三個層面揭示適應(yīng)機(jī)理；侯光良等[14]對青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)22個縣區(qū)進(jìn)行干旱脆弱性分級，并提出了強(qiáng)化旱災(zāi)的風(fēng)險管理、倡導(dǎo)節(jié)約型水資源開發(fā)利用等干旱防范措施；王鶯等[15]從水資源脆弱性、經(jīng)濟(jì)脆弱性、社會脆弱性、農(nóng)業(yè)脆弱性和防旱抗旱能力脆弱性5個維度，對中國南方省市農(nóng)業(yè)干旱脆弱性進(jìn)行了評價。

縱觀國內(nèi)外干旱脆弱性研究，研究對象多為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)[16-17]，研究尺度主要以農(nóng)戶、社區(qū)和城市為主[18-20]，缺乏跨區(qū)域尺度上的比較研究。由于干旱脆弱性評價可以對城市容易受到干旱擾動影響的程度以及城市應(yīng)對干旱災(zāi)害的能力進(jìn)行量化和測度，因此，干旱脆弱性評價成為該領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容，盡管評價方法日趨多元化[21-24]，但在指標(biāo)選取、權(quán)重確定方法以及量化模型等方面仍有待于探討，亟需進(jìn)一步研究城市干旱脆弱性評價內(nèi)容、方法，并豐富相關(guān)研究案例。

西北地區(qū)偏居內(nèi)陸，常年降水較少導(dǎo)致地區(qū)干旱頻發(fā)，在全球氣候變暖背景下西北地區(qū)極端干旱事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度顯著增加[25]，據(jù)氣象部門統(tǒng)計，1949-1999年，西北地區(qū)共發(fā)生22次干旱，其中重旱、特大旱發(fā)生14次，干旱是制約中國西北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的主要災(zāi)害類型[25]。如何降低西北地區(qū)城市干旱脆弱性，提高城市應(yīng)對干旱災(zāi)害的能力，是關(guān)系到我國西北地區(qū)以及絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。基于此，本文采用VSD框架，通過構(gòu)建城市干旱脆弱性評價指標(biāo)體系，應(yīng)用函數(shù)模型法對西北地區(qū)城市干旱脆弱性程度進(jìn)行量化評估，揭示西北地區(qū)城市干旱脆弱性的空間分異格局，并探討限制城市適應(yīng)能力的主要障礙因子，進(jìn)而有針對性的提出提高城市適應(yīng)干旱環(huán)境能力的路徑與對策，為西北地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展與絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)提供科學(xué)的決策依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

中國西北地區(qū)行政區(qū)劃上包括陜西、甘肅、寧夏、青海和新疆5省(自治區(qū))，區(qū)域總面積310×104km2，占全國總面積的32%。截止2017年底，該區(qū)域常住人口1.01×108人，城鎮(zhèn)化率51.84%，GDP總量46592.63×108元。西北地區(qū)地處歐亞大陸腹地，屬溫帶大陸性氣候，絕大部分地處干旱和半干旱氣候區(qū)，僅隴東南和陜南地區(qū)為半濕潤及濕潤氣候區(qū)。本文主要以西北地區(qū)的地級行政單元(地級市、自治州、地區(qū))為主要研究對象，由于新疆自治區(qū)兵團(tuán)城市規(guī)模相對較小，且較難獲取數(shù)據(jù)，因此，本文研究對象不包括新疆自治區(qū)兵團(tuán)城市，最終確定的地級研究單元共計51個。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)；遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云MODIS中國合成產(chǎn)品；社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于2016年西北五省(區(qū))及各市(自治州、地區(qū))的統(tǒng)計年鑒、中國城市統(tǒng)計年鑒、區(qū)域經(jīng)濟(jì)年鑒、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、水利與水資源公報等。

2.3 脆弱性評價指標(biāo)體系

根據(jù)脆弱性的概念與內(nèi)涵，本文從暴露度、敏感性和適應(yīng)能力3個維度構(gòu)建城市干旱脆弱性評價指標(biāo)體系(表1)。

表1 西北地區(qū)城市干旱脆弱性評價指標(biāo)體系

注：(1)暴露度和敏感性能加劇脆弱性，適應(yīng)能力能減緩脆弱性，故暴露度與敏感性指標(biāo)性質(zhì)為“+”，適應(yīng)能力指標(biāo)性質(zhì)為“-”；(2)指標(biāo)層的具體指標(biāo)對應(yīng)于準(zhǔn)則層，當(dāng)指標(biāo)值越大對上一級越有利時，指標(biāo)性質(zhì)為“+”，反之為“-”；(3)NDVI指數(shù)來源于MODND 1M 中國500MNDVI月合成產(chǎn)品，選取當(dāng)年8月NDVI柵格數(shù)據(jù)集，在ArcGis10.2軟件中應(yīng)用分區(qū)統(tǒng)計工具計算各市矢量范圍內(nèi)NDVI平均值。

暴露度反映城市受干旱影響的程度，多年平均降水量和年平均氣溫反映城市的氣候特征，降水距平百分率表征當(dāng)年降水與往年平均狀態(tài)的偏離程度，這3個指標(biāo)用以反映城市受干旱擾動的強(qiáng)度。敏感性反映城市是否容易受到干旱環(huán)境影響的程度，可通過城市的社會結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)結(jié)構(gòu)等屬性特征來反映，其中，人口密度和農(nóng)業(yè)人口比重反映社會群體受干旱影響的概率，人均用水量反映社會對水資源的利用效率，這3個指標(biāo)用以表征干旱脅迫下的社會敏感性；城市經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動以水為載體，農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的63.5%[26]，對干旱環(huán)境最為敏感，單位GDP用水量反映城市經(jīng)濟(jì)活動用水效率，采用農(nóng)作物播種面積、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比和單位GDP用水量表征城市經(jīng)濟(jì)敏感性；NDVI指數(shù)反映城市植被覆蓋狀況，干旱環(huán)境易造成農(nóng)作物枯萎、森林火災(zāi)等，用NDVI指數(shù)表征城市生態(tài)敏感性。適應(yīng)能力反映城市應(yīng)對、調(diào)整和適應(yīng)干旱環(huán)境導(dǎo)致的不利影響的能力，本文主要選取了人均水資源量、人均GDP、全市居民人均可支配收入、節(jié)水灌溉面積、水庫庫容、水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)固定資產(chǎn)投資、是否為節(jié)水型城市和在校學(xué)生比例等8個指標(biāo)來衡量，其中，人均水資源量反映了城市抵御干旱的資源稟賦；人均GDP、全市居民人均可支配收入從總體經(jīng)濟(jì)規(guī)模、城市居民收入等方面反映了城市抵御不利影響的能力，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，可投入到應(yīng)對風(fēng)險和不利影響的資金規(guī)模越大，應(yīng)對與抵抗風(fēng)險的能力也越強(qiáng)；節(jié)水灌溉技術(shù)是提高農(nóng)業(yè)用水效率、改善生產(chǎn)條件的重要手段，采用節(jié)水灌溉面積表征城市應(yīng)對干旱的技術(shù)水平；水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)固定資產(chǎn)投資和水庫庫容2個指標(biāo)反映城市直接在水利與水資源基礎(chǔ)設(shè)施方面的投入和應(yīng)對能力；是否為節(jié)水型城市反映城市用水管理能力，該指標(biāo)可用二值化表示，1代表是，0代表否；在校學(xué)生比例反映居民的教育水平，居民教育水平越高，節(jié)水意識相應(yīng)越強(qiáng)，二者用以反映城市應(yīng)對干旱的社會資源。

2.4 數(shù)據(jù)處理

2.4.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 在城市干旱脆弱性的測度中，為了消除原始數(shù)據(jù)量綱差異對評價結(jié)果的影響，采用極值法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

正向指標(biāo)：指標(biāo)值越大，對上一級目標(biāo)越有利，采用正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式：

Yij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

(1)

負(fù)向指標(biāo)：指標(biāo)值越大，對上一級目標(biāo)越不利，采用負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式：

Yij=(Xjmax-Xij)/(Xjmax-Xjmin)

(2)

式中：Xij為第j項(xiàng)指標(biāo)原始值;Xjmax、Xjmin為第j項(xiàng)指標(biāo)最大值和最小值;Yij為第j項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.4.2 確定指標(biāo)權(quán)重 在客觀賦權(quán)法中，熵值法因其能根據(jù)數(shù)據(jù)間的信息差異，通過信息熵確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，消除人為因素干擾[27]，因此，本文采用熵值法計算城市干旱脆弱性評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)(表1)。計算過程如下：

(1)計算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個研究單元指標(biāo)值的比重Pij：

(3)

(2)計算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值ej：

(4)

(3)計算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)gj：

gj=1-ej

(5)

(4)計算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重wj：

(6)

式中：i= 1，2，…，m；j= 1，2，…，n。

2.5 脆弱性評價模型與障礙因子識別

2.5.1 城市干旱脆弱性評價模型 將城市干旱脆弱性理解為暴露度、敏感性和適應(yīng)能力的函數(shù)[9]，構(gòu)建干旱脆弱性的評價模型：

DVI=f{EI,SI,AI}=(EI-AI)×SI

(7)

式中：DVI為干旱脆弱性指數(shù);EI為暴露度指數(shù);SI為敏感性指數(shù);AI為適應(yīng)能力指數(shù);DVI的取值區(qū)間為(-1，1);EI、SI、AI取值區(qū)間均為(0，1)。

公式(7)表示干旱脆弱性與暴露度呈正比，與適應(yīng)能力成反比，敏感性對脆弱性具有乘數(shù)效應(yīng)，可能加劇或緩解脆弱性程度。

EI、SI、AI計算公式如下：

(8)

(9)

(10)

式中：Wej、Yeij為暴露度的指標(biāo)權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化值;Wsj、Ysij為敏感性的指標(biāo)權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化值;Waj、Yaij為適應(yīng)能力的指標(biāo)權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化值。

2.5.2 城市干旱適應(yīng)能力障礙因子識別 為降低城市干旱脆弱性，提高城市應(yīng)對干旱的適應(yīng)能力，本文引入障礙度模型[28]，計算適應(yīng)能力維度各指標(biāo)的障礙度。計算公式如下：

Iij=1-Yij

(11)

(12)

式中：Yij為第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;Iij為指標(biāo)偏離度,表示第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化后的值與100%間的差距[29];Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重;Oj為障礙度，表示單項(xiàng)指標(biāo)對適應(yīng)能力的障礙程度。

3 結(jié)果分析

分別計算各研究單元暴露度、敏感性、適應(yīng)能力和干旱脆弱性值，借助ArcGIS10.2軟件采取自然斷裂點(diǎn)法將上述數(shù)據(jù)劃分為5個等級，依次為低、較低、中等、較高和高值區(qū)，空間分異格局如圖1所示。

3.1 暴露度

西北地區(qū)城市干旱暴露度指數(shù)平均值為0.5943。其中，低度和較低度暴露度指數(shù)的城市19個，占比37.25%，主要分布在陜南、青海及北疆地區(qū)；中度暴露度指數(shù)的城市11個，占比21.57%，分布較為分散，陜北、關(guān)中、隴東、寧夏南部、東疆和南疆皆有少量分布；高度和較高度暴露度指數(shù)的城市21個，占比41.18%，主要分布在關(guān)中、寧夏、甘肅及南疆地區(qū)。

表征暴露度指數(shù)的3個指標(biāo)中，多年平均降水量和年平均氣溫反映了當(dāng)?shù)氐慕邓驼舭l(fā)水平，常年降水少、蒸發(fā)旺盛的地區(qū)，更易發(fā)生干旱。受季風(fēng)和地形的雙重影響，我國的降水總體上由東南向西北遞減，西北地區(qū)的水汽主要集中在東部的秦巴山地、隴南山地和西部的天山北部，中部水汽相對較少，暴露度的高、低分布與降水量的低、高分布基本一致；年平均氣溫和多年平均降水量權(quán)重相當(dāng)，雖然關(guān)中地區(qū)降水量在西北地區(qū)處于較高水平，但其地處亞洲夏季風(fēng)邊緣，秦嶺的阻隔使得該地焚風(fēng)效應(yīng)顯著，此外，關(guān)中地區(qū)城市密集，人口密度大，盆地的地形使得熱量容易聚集，伴隨著全球變暖，極端高溫事件頻發(fā)，關(guān)中地區(qū)城市如西安、咸陽、渭南年平均氣溫遠(yuǎn)高于其他內(nèi)陸城市，暴露度水平較高。青海省由于海拔較高，年平均氣溫較低，相較于其他省份，蒸發(fā)相對較弱，暴露度也較低。降水距平百分率反映某一時段降水與同期平均狀態(tài)的偏離程度，降水距平百分率在-25%～25%范圍內(nèi)為正常水平，大于25%降水偏多，小于-25%則降水偏少。2015年西北各市降水距平百分率基本處于正常降水范圍內(nèi)，僅西寧市為-30%，降水較往年偏少，新疆自治區(qū)城市降水距平大多大于25%，降水較往年較為豐富。由于西北地區(qū)降水總體偏少，即使當(dāng)年沒有發(fā)生嚴(yán)重旱災(zāi)，干旱環(huán)境下的水資源供需的矛盾仍影響著當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展。

圖1 西北地區(qū)城市干旱暴露度、敏感性、適應(yīng)能力及脆弱性空間分布

3.2 敏感性

西北地區(qū)城市敏感性指數(shù)平均值為0.2296。其中，低度和較低度敏感性指數(shù)的城市24個，占比47.06%，集中分布在陜西、青海?。恢卸让舾行灾笖?shù)的城市13個，占比25.49%，陜南、寧夏南部、隴東、河西走廊、東疆地區(qū)皆有分布；高度和較高度敏感性指數(shù)的城市14個，占比27.45%，新疆最集中，關(guān)中地區(qū)、河西走廊有少量分布。敏感性等級總體上呈由東向西漸趨增加的趨勢。西北地區(qū)城市人口密度平均值112.41人/km2，關(guān)中地區(qū)的西安、咸陽、渭南3市，人口密度分別為862.2、488.02、408.09人/km2，位居西北前三，遠(yuǎn)高于平均水平；此外，關(guān)中平原自古水土肥沃，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，是我國重要的商品糧基地，西北地區(qū)城市農(nóng)作物播種面積平均值31.69×104hm2，西安、咸陽、渭南的農(nóng)作物播種面積分布為45.03×104、52.20×104、68.73×104hm2，均位于平均水平之上，人口密度越大，農(nóng)作物播種面積越大，對水資源的需求量也越大，城市社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對干旱敏感性更高，故關(guān)中地區(qū)西安、咸陽、渭南3市敏感性較高；高度和較高度敏感性等級的城市中，有10個位于新疆，其中敏感性最高的6個城市全部位于新疆，緣于評價敏感性程度的指標(biāo)中，人均用水量和單位GDP用水量權(quán)重較大，分別為0.2191和0.2491，這兩個指標(biāo)反映了城市社會、經(jīng)濟(jì)活動的用水效率，據(jù)統(tǒng)計，新疆人均用水量2 747.79 m3，單位GDP用水量816.61m3/104元，分別是西北地區(qū)其他城市平均水平的4.9倍和5.3倍，是陜西省平均水平的12.1倍和13倍。水資源浪費(fèi)嚴(yán)重、用水效率低下導(dǎo)致新疆大部分城市對干旱敏感性強(qiáng)。

3.3 適應(yīng)能力

西北地區(qū)城市適應(yīng)能力指數(shù)平均值為0.1069，其中，低度和較低度適應(yīng)能力的城市28個，占比54.90%，主要分布在寧夏、甘肅、青海東部和新疆部分地區(qū)；中度適應(yīng)能力城市9個，占比17.65%，數(shù)量較少，分布較零散，陜西、甘肅和新疆皆有分布；高度、較高度適應(yīng)能力指數(shù)城市14個，占比27.45%，主要分布在關(guān)中、青海和北疆。適應(yīng)能力空間分異規(guī)律性不顯著，高、低適應(yīng)能力城市較為集聚，中等適應(yīng)能力城市較為分散。城市適應(yīng)能力水平的高低與其資源稟賦、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)水平、社會資本和管理能力密切相關(guān)。高適應(yīng)能力城市僅3個，分別為寶雞、銀川和烏魯木齊，這3個城市是西北地區(qū)僅有的3個“節(jié)水型城市”，城市用水管理能力強(qiáng)，能更為科學(xué)、合理地分配水資源，對城市干旱有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。適應(yīng)能力較高的城市中，以西安為核心的關(guān)中城市群整體經(jīng)濟(jì)水平位居西北前列，可投入到應(yīng)對風(fēng)險和不利影響的資金規(guī)模更大，有著較強(qiáng)的風(fēng)險抵御能力，適應(yīng)能力更強(qiáng)；青海省山脈縱橫，河湖眾多，素有“中華水塔”之稱，地表和地下水資源豐富，人均水資源量是全國平均水平的5.3倍，是西北其他城市的9倍，依托豐富的水資源，青海省城市在干旱脅迫下有著更強(qiáng)的適應(yīng)能力；依托天山北坡經(jīng)濟(jì)帶和油氣資源開發(fā)，北疆地區(qū)及南疆的巴州工業(yè)化水平高，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，在西北地區(qū)處于中等以上水平；此外，受地形影響，北疆地區(qū)降水量較為豐富，人均水資源量4 619 m3/人，是甘肅的3.7倍，寧夏的30.6倍。依托發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)水平和豐富的水資源，北疆地區(qū)及南疆的巴州對干旱有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

3.4 城市干旱脆弱性

西北地區(qū)城市干旱脆弱性指數(shù)平均值為0.1166，其中，低度和較低度脆弱性城市21個，占比41.18%，主要分布在陜北、隴東、青海及部分省會城市；中度脆弱性城市10個，占比19.61%，主要分布在陜南、隴東及北疆；高度和較高度脆弱性城市20個，占比39.22%，主要分布在關(guān)中、寧夏南部、隴南、河西走廊和新疆。西北地區(qū)城市干旱脆弱性等級總體上呈由東向西漸趨增高趨勢，高、低等級脆弱性城市空間上較連續(xù)，中等脆弱性城市較分散。從暴露度、敏感性、適應(yīng)能力和脆弱性的空間分異格局來看，暴露度和適應(yīng)能力的空間分異并無明顯的規(guī)律性，而敏感性的分異格局與脆弱性格局較為相似，大體上都呈由東向西漸趨增加的趨勢。由脆弱性指數(shù)計算公式可知，敏感性對脆弱性具有乘數(shù)效應(yīng)，可加劇或減輕脆弱性。根據(jù)各城市干旱脆弱性差異特征，采用Origin8.6軟件繪制西北地區(qū)城市干旱脆弱性類型圖，如圖2所示。

圖2中球的大小代表各城市干旱脆弱性高低，結(jié)合圖1、2，將西北地區(qū)城市劃分為以下類型：(1)類型Ⅰ：高-高-高-高型，該類型城市暴露度、敏感性、適應(yīng)能力和脆弱性都很高，典型城市西安市、咸陽等；(2)類型Ⅱ：高-高-低-高型，該類型城市暴露度、敏感性高，而適應(yīng)能力低，導(dǎo)致城市脆弱性高，典型城市有和田、喀什、張掖等；(3)類型Ⅲ：低-高-高-高型，該類型城市暴露度低，敏感性、適應(yīng)能力和脆弱性高，主要分布在北疆地區(qū)，如阿勒泰、塔城地區(qū)等；(4)類型Ⅳ：低-低-高-低型，該類型城市低暴露度、低敏感性、高適應(yīng)能力，脆弱性也相應(yīng)較低，青海省城市最為典型；(5)類型Ⅴ：低-低-低-低型，這類城市暴露度、敏感性、適應(yīng)能力及脆弱性都較低，包括黃南州、甘南州、商洛市等。

圖2 西北地區(qū)城市脆弱性類型

3.5 適應(yīng)能力障礙因子分析

通過障礙度模型計算得出西北地區(qū)51個城市適應(yīng)能力各指標(biāo)的障礙度得分，從大到小進(jìn)行排序，選取排名前3的因子，即影響各城市適應(yīng)能力大小的主要障礙因子見表2所示。

各城市適應(yīng)能力的主要障礙因子雖不完全一致，但存在著極大的相似性。根據(jù)計算結(jié)果，是否為節(jié)水型城市、水庫庫容、人均水資源量是出現(xiàn)頻次最多的障礙因子，也是影響西北地區(qū)城市干旱適應(yīng)能力及脆弱性的關(guān)鍵因素。48個城市的第一障礙因子都是是否為節(jié)水型城市，占比94%，反映了在有限的水資源下，城市用水管理能力是影響城市適應(yīng)干旱環(huán)境的主要障礙；各城市的第二障礙因子中水庫庫容出現(xiàn)的頻次為45次，占比88%。水庫是城市供水的主要來源[30]，由于西北地區(qū)城市降水量少，可供蓄存的水資源較少，加之城市經(jīng)濟(jì)水平與東部地區(qū)差距較大，政府用于水利建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施投資較少，導(dǎo)致西北地區(qū)大多數(shù)城市水庫數(shù)量少，庫容偏低，城市供水能力有待加強(qiáng)；人均水資源是各城市第三障礙因子中出現(xiàn)頻次最多的指標(biāo)，為43次，占比84%，受區(qū)位條件的影響，除青海東部、陜南地區(qū)外，大部分城市水資源匱乏，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，城市對水資源的需求量越來越大，而西北地區(qū)城市水資源賦存量少、城市用水管理能力弱以及城市供水能力不足，導(dǎo)致水資源供需的矛盾已成為阻礙西北地區(qū)城市適應(yīng)干旱環(huán)境的主要障礙。

表2 西北地區(qū)城市適應(yīng)能力障礙因子及障礙度

4 結(jié)論與對策

(1)西北地區(qū)城市干旱暴露度的高、低分布與降水量的低、高分布較為相似；適應(yīng)能力等級空間規(guī)律性不顯著，高、低適應(yīng)能力城市較為聚集，中等適應(yīng)能力城市較為分散；敏感性、脆弱性呈自東向西漸趨增加的空間分異特征，敏感性空間分異格局與脆弱性格局相似。

(1)高脆弱性城市主要分布在新疆、甘肅西北部，低脆弱性城市主要分布陜西和青海。根據(jù)脆弱性差異特征，西北地區(qū)城市可分為以下幾種類型：高-高-高-高型、高-高-低-高型、低-高-高-高型、低-低-高-低型、低-低-低-低型。

(3)節(jié)水型城市、水庫庫容、人均水資源量是影響城市干旱適應(yīng)能力的主要障礙因子，反映了西北地區(qū)城市在水資源稟賦、城市用水管理能力及水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的不足，是西北地區(qū)城市增強(qiáng)適應(yīng)能力，降低干旱脆弱性亟待解決的關(guān)鍵問題。

根據(jù)以上研究結(jié)論，提出降低干旱脆弱性，提高城市適應(yīng)干旱與水資源短缺環(huán)境的主要對策：

(1)強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)和制度落實(shí)，提高城市用水管理能力。完善城市節(jié)水中長期規(guī)劃，建立健全城市節(jié)水管理機(jī)構(gòu)；實(shí)施非居民用水定額管理、階梯水價，落實(shí)水效標(biāo)識管理制度；結(jié)合景觀補(bǔ)水和城市水生態(tài)修復(fù)，推動再生水等非常規(guī)水資源利用。

(2)加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè)，增強(qiáng)城市供水能力。對于資源性缺水嚴(yán)重的地區(qū)，政府應(yīng)增加水利建設(shè)等專項(xiàng)資金投入，興修水庫，提高水資源儲備能力，保障城市供水；農(nóng)村地區(qū)可建立水窖，蓄存自然降水資源進(jìn)行農(nóng)田灌溉。

(3)改進(jìn)節(jié)水技術(shù)，提高水資源利用效率。農(nóng)業(yè)方面，通過政府補(bǔ)貼等形式，逐步推廣噴灌、滴灌、微灌和滲灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，減少農(nóng)業(yè)耗水量；工業(yè)企業(yè)方面，可通過優(yōu)化企業(yè)布局、改善工藝流程、淘汰高耗水、高污染產(chǎn)能，引進(jìn)先進(jìn)節(jié)水技術(shù)與設(shè)備減少水耗，提高用水效益。

(4)加強(qiáng)節(jié)水教育，增強(qiáng)居民節(jié)水意識。利用世界水日、全國城市節(jié)約用水宣傳周等廣泛宣傳，實(shí)施全民節(jié)水行動。