李 霄，王生云

(浙江水利水電學(xué)院，浙江 杭州 310018)

1 引言

氣候變暖已經(jīng)被提出超過40年，近期據(jù)IPCC報(bào)道全球40個(gè)國家氣溫上升1.5 ℃，引起了颶風(fēng)、洪水、山火、南極冰層融化等自然災(zāi)害影響，人類全球10%的人口要為49%的二氧化碳?xì)怏w排放量負(fù)責(zé)。2018年NASA的研究人員表示如果沒有必要的措施，地球?qū)?huì)最早在2040年面臨重大氣候?yàn)?zāi)難。氣候變化更對自然災(zāi)害的防治有長久而深遠(yuǎn)的影響。全球氣候變暖和水資源供應(yīng)、食品安全、經(jīng)濟(jì)增長、人類的健康、民生生計(jì)等存在重要關(guān)聯(lián)，為保護(hù)環(huán)境人們需要減少煤、汽油的燃放。除了減少氣體排放以外,在水資源豐富的東部地區(qū)受極端氣候影響，洪澇災(zāi)害逐年上升，現(xiàn)有的水管理行為不足以應(yīng)對極端氣候變化的現(xiàn)狀，長期安全管理水資源的不確定性增加。當(dāng)前增強(qiáng)水資源管理適應(yīng)性不再局限于研究水本身,與氣候及土地等自然條件的轉(zhuǎn)變也有顯著聯(lián)系，這要求現(xiàn)有研究策略從保護(hù)型向適應(yīng)型轉(zhuǎn)變。

2 氣候變暖對水資源的影響

2.1 氣候變化對水資源脆弱性的影響

水資源系統(tǒng)對氣候變化的敏感性已經(jīng)被充分證實(shí),受降水量制約,水資源空間格局影響區(qū)域水資源脆弱性。全國水資源分布呈現(xiàn)東部季風(fēng)區(qū)分布的水資源極端脆弱區(qū)域達(dá)到20%～25%，且中度脆弱及以上的區(qū)域面積明顯擴(kuò)大。伴隨著氣候環(huán)境及土地等自然條件利用的改變，需水增加對水資源系統(tǒng)產(chǎn)生更大壓力，長江區(qū)、松花江區(qū)和東南諸河區(qū)尤為顯著。受地域分布影響，南方地區(qū)降水量豐富，整體上顯示了水資源較強(qiáng)的抗壓性。相比之下，黃河、遼河流域特別是內(nèi)蒙部分地區(qū)的水資源抗壓性較差；海河流域以及淮河流域人口密集，水資源緊缺，抗壓性最差。對于地表徑流量、降水量及其相關(guān)特征值指標(biāo)而言,流域氣溫和降水量對氣候變化的敏感反應(yīng)帶動(dòng)流域流量改變。雖然水資源系統(tǒng)的對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的抗壓性資源稟賦可以由地表水資源開發(fā)利用率、人均用水量、百萬方水承載人口數(shù)構(gòu)造函數(shù)得到，而以上指標(biāo)與人類活動(dòng)緊密相關(guān)，但人類活動(dòng)的影響了資料準(zhǔn)確性,對水資源演變狀況缺乏真實(shí)反映。

2.2 土地利用變化與水資源相互作用

土地利用變化等人類行為與自然水資源在全球氣候變暖的形勢下相互作用、相互影響。一方面,地區(qū)土地利用的自然條件的差異決定了在時(shí)間和空間的區(qū)域異質(zhì)性,以及土地適宜性的異質(zhì)性等,其特征包括氣候變化、土壤條件、植被演替、周期性干擾以及其他自然過程等因素。這來源于土地的物理屬性變化包括粗糙度，反照率，土壤濕度等,引起土壤表層與空氣之間形成土壤與植物間的地球表面水循環(huán),造就了對氣溫和大氣水分影響顯著的地表反射率,生態(tài)系統(tǒng)碳和養(yǎng)分循環(huán)的變化。水資源受到土地利用和覆蓋情況變化的重要影響，使得蒸發(fā)量減少，產(chǎn)流量增加。

另一方面，不同的土地利用狀況,其土壤的疏松程度、孔隙度和透水性能等參數(shù)不同，土地利用改變引發(fā)不同蒸發(fā)速率，地表滲透、地下水位，改變流域蒸發(fā)與地表徑流量，從而導(dǎo)致不同土地利用類型的蓄水、保水能力也有所不同。我國東部地區(qū)的自然環(huán)境演變促使水土密切關(guān)聯(lián),10年前地區(qū)生態(tài)環(huán)境在土地資源長期不合理利用的情況下，遭到了嚴(yán)重破壞，土壤退化問題極其嚴(yán)重。人為過度開采森林資源等導(dǎo)致的大氣CO2、CH4等溫室氣體的增量,在造成森林轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田用地的同時(shí)亞熱帶地區(qū)的農(nóng)業(yè)用地向大氣排放的CO2量逐年增加。這也直接影響了大氣的化學(xué)過程，而水稻田是CH4排放的重要來源。大氣中的氣體構(gòu)成受濕地破壞、森林的過渡砍伐、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張而增加。氣溫和大氣水分的變化受土地利用變化的影響顯著。

反之，未來淡水供給的不確定性在極端氣候多發(fā)的環(huán)境下土地利用變化等人類活動(dòng)對水資源利用的綜合影響顯著，進(jìn)而使土地利用變化也反作用于水資源管理。土地使用類型隨著氣候變化而不同，形成不同的典型區(qū)域，既有從農(nóng)地向非農(nóng)地的擴(kuò)大，也包含空間土地的集約利用和土地利用效率變化。不斷增長的土地集約利用強(qiáng)度和土地覆蓋多樣性帶來生態(tài)資源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化促使土地利用和土地覆蓋變化影響區(qū)域水循環(huán)。有時(shí)要區(qū)分具體是氣候變化或是土地利用變化引起的水資源循環(huán)改變是非常困難的，因此一些學(xué)者嘗試在土地利用變化中去除氣候變量。

從以上自然和社會(huì)因素的影響可以看到，不僅在社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面水資源需求及耗水量的變化在未來區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的水資源供需關(guān)系的改變中起到?jīng)Q定性作用，除了減少工業(yè)廢氣、汽車尾氣的排放，一些社會(huì)經(jīng)濟(jì)元素包括人口變化、貧困狀況、科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長、城市化進(jìn)程以外,土地的需求與投資，土地集約利用等諸多長期不確定因素對于不合理的土地利用變化所引發(fā)流域水土流失和產(chǎn)沙量增加，也影響著自然環(huán)境的降水量、水質(zhì)和區(qū)域水循環(huán)減弱，生態(tài)功能退化等問題。有案例研究表明時(shí)空變化,社會(huì)人口與土地利用變化在區(qū)域中成非線性依賴的復(fù)雜關(guān)系，其中人類活動(dòng)改變流域土地利用方式例如退耕還林、種植灌木、坡耕地改造為梯田等水土保持措施，通過對所在流域產(chǎn)流和土壤侵蝕，影響地區(qū)水資源脆弱性。但影響的程度與重要指標(biāo)并不明確。并且在氣候變化及土地利用變化應(yīng)用于水資源適應(yīng)性措施規(guī)劃，將環(huán)境適應(yīng)性變化策略應(yīng)用到水資源脆弱性及保護(hù)的管理措施中去尚缺乏研究。因此，在前期研究者對氣候變化對水資源脆弱性影響結(jié)論基礎(chǔ)上,分析適應(yīng)氣候變化及土地使用變化對水資源適應(yīng)性管理措施研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

3 土地利用變化對水資源管理的影響分析

浙江土地利用大類分為農(nóng)用地，建設(shè)用地，和未利用地。其中農(nóng)用地劃分為耕地、可調(diào)整用地、園地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地六種土地類型，建設(shè)用地包括城鎮(zhèn)及工礦用地、交通用地、水利設(shè)施用地三種類型。來自浙江省國土資源廳網(wǎng)站(2004-2015年)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示如表1(需要說明的是：2009年的數(shù)據(jù)網(wǎng)站以全國數(shù)據(jù)尚未發(fā)布為由,并沒有提供，而2004年也僅僅提供了農(nóng)用地與建設(shè)用地大類的數(shù)據(jù)，并沒有做細(xì)分)。

表1 浙江省2004～2015年土地利用狀況分類 萬畝

土地利用變化是指土地利用/覆被類型面積的改變量，反映了不同類型的土地在總量上的變化狀況，利用計(jì)算公式：

K=(Ub-Ua)/Ua×100%

(1)

Kt=(Ub-Ua)Ua×1/T×100%

(2)

式(1)、(2)中：Kt表示研究一段期間內(nèi)某種土地利用類型的變化幅度；Ma、Mb分別表示研究的時(shí)間段從初期a到末期b段，T表示從初期a到末期b段的時(shí)段長,這里用年來劃分，表示某種土地利用類型的年變化率。如表2所示。

表2 浙江省2004～2015年土地利用面積年變化率 %

根據(jù)土地變更調(diào)查結(jié)果顯示2004年的浙江省土地利用構(gòu)成中，全省土地總面積的82%為農(nóng)用地，8.6%為建設(shè)用地面積,未利用地占9.4%。僅2004年全省耕地面積共減少47.7萬畝,其中農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整減少耕地面積約53.2%,38.8%來源于耕地轉(zhuǎn)建設(shè)用地，再有生態(tài)退耕占了6.4%,剩余1.6%歸于災(zāi)毀及其他。然而,新增耕地46.8萬畝中的79.5%是通過土地開發(fā)、復(fù)墾、整理所得；剩余20.5%的9.6萬畝新增耕地,由農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及其他所得。雖然可調(diào)整用地變化幅度很大，但多轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。城鎮(zhèn)化是我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、持久增長的內(nèi)生動(dòng)力。面對城鎮(zhèn)化推進(jìn)中建設(shè)用地需求日益增長、土地要素制約不斷加大，建設(shè)用地的擴(kuò)張側(cè)面顯示出城市化進(jìn)程對水資源利用不利,迅速的城市化進(jìn)程增加城市洪水的危險(xiǎn)。土地利用變化和人口增長加速城市化進(jìn)程,進(jìn)而城市水資源管理與城市化密度帶來洪水風(fēng)險(xiǎn)，造成巨大損失。

經(jīng)過10年的變化，對比2015年從浙江省土地利用狀況表1可以看到2015年數(shù)據(jù)中耕地、園地、林地面積之和占農(nóng)用地總面積約95.32%，占全省土地總面積的77.8%，單耕地而言占總面積的18.73%，2015年比2014年耕地面積增長了2萬畝，耕地面積近4年間維持小幅上漲。這說明浙江省努力保持耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡，而且看到近年來政府對退耕戶的生態(tài)補(bǔ)償政策對濕地面積的增加,森林覆蓋率的提高有顯著貢獻(xiàn)。在耕地的來源上，林地和園地的主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)楦?。農(nóng)用地與林地之間的互相轉(zhuǎn)換趨勢明顯，而農(nóng)用地與林地比較,傾向于林地對水資源保護(hù)更有效。

從土地利用面積變化率來看，2015年耕地比2012年分別減少2.3萬畝降0.08%；林地面積減少34萬畝降0.4%；園地2012年相比2015年減少了31萬畝,降3.4%。同期可調(diào)整用地減少3.3萬畝，降2.5%；其他農(nóng)用地減少5.4萬畝降0.88%；牧草地占總面積比例小并且4年中沒有變化?？傮w上，近期農(nóng)業(yè)用地各類土地都逐年下降。其中，土地面積變化率顯示園地與林地面積逐年減少,改變量大于耕地而小于其他農(nóng)用地改變量，不難看到在土地管理政策對園地、林地和水域的保護(hù)對自然環(huán)境因素的改善起到一定的幫助。但林地面積變化會(huì)影響年度徑流的改變，當(dāng)土地利用和覆被變化面積超過流域總面積的20%時(shí)，流域的年產(chǎn)水量會(huì)被觀測到顯著的變化。氣候變異和土地利用變化對年徑流量減少的貢獻(xiàn)率分別為 43.9%和 56.1%。由此流域內(nèi)生態(tài)水利工程結(jié)合河道清淤，防止水土流失的治理措施的有效實(shí)行，改變了流域的土地利用狀況，對保護(hù)水資源起到重要作用。

反觀建設(shè)用地，在2012～2015年期間，3種建設(shè)用地土地類型面積變化率均程上漲態(tài)勢，顯示城鎮(zhèn)及工礦用地、交通運(yùn)輸用地(扣除農(nóng)村道路)、水利設(shè)施用地從2012～2015年年均增長率達(dá)3%左右,特別是交通運(yùn)輸用地(扣除農(nóng)村道路)保持較高增長速度。不難看出農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的程度逐年增加，為了維持總量的動(dòng)態(tài)平衡，建設(shè)用地的增量來源于農(nóng)用地和未利用地的減少，這與現(xiàn)實(shí)情況中浙江省市區(qū)遠(yuǎn)郊的耕地大量轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的現(xiàn)狀相符。在所有土地類型中牧草地占總面積比例小，幾乎沒有變化。

統(tǒng)觀浙江省土地利用變化主要特征為：耕地和林地面積存在不同程度減少，而各類建設(shè)用地面積增加。不同土地利用類型之間的變換例如耕地轉(zhuǎn)為林地、未利用地轉(zhuǎn)為林地、林地轉(zhuǎn)為耕地、未利用地轉(zhuǎn)為耕地、耕地轉(zhuǎn)為村鎮(zhèn)用地等情況越來越多，甚至于城市中的每一級土地覆被受道路、城鎮(zhèn)中心以及河流的影響程度不一樣。

4 改善水資源適應(yīng)性管理的措施意見

在洪水預(yù)防和保護(hù)過程中政府行為與水危機(jī)管理的聯(lián)系越來越緊密。更多專家呼吁政府多管齊下實(shí)施減少溫室氣體排放的管理措施，減少極端氣候爆發(fā)的可能性。相比長期諸多不確定因素影響更強(qiáng)調(diào)實(shí)際的短期行為，培養(yǎng)應(yīng)對氣候變化和土地利用變化的適應(yīng)措施應(yīng)該是多方面。在以上分析的基礎(chǔ)上，提出幾點(diǎn)改進(jìn)意見如下。

(1)在水利設(shè)施用地逐年增加基礎(chǔ)上，政府部門對建在氣候變化影響區(qū)域的新建項(xiàng)目需加入應(yīng)對極端天氣變化的適應(yīng)性措施。增添及時(shí)響應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的管理方法,包括預(yù)先防范，準(zhǔn)備，響應(yīng)和恢復(fù)，以此提升城市防洪的規(guī)劃與預(yù)防作用區(qū)域水系統(tǒng)管理的適應(yīng)性。同時(shí),利用新的檢測技術(shù)和材料，有效結(jié)合氣候變化指標(biāo)，防止極端氣候增加對基礎(chǔ)設(shè)施的破壞。地方水利管理者從社會(huì)行為、認(rèn)知規(guī)范、技術(shù)三維度的保護(hù)水利生態(tài)普及模式的文化輔助服務(wù),也是適應(yīng)性管理決策應(yīng)考慮的方面。

(2)在農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃中，生態(tài)補(bǔ)償政策的制定需綜合考慮上下游的用水需求，開展流域的水土保持措施。由于生態(tài)補(bǔ)償項(xiàng)目實(shí)施導(dǎo)致了耕地到林地的有效轉(zhuǎn)化，最大可能性保持耕地面積總量的動(dòng)態(tài)平衡，利用生態(tài)補(bǔ)償政策例如退耕還林，增加林地面積，對流域徑流量可產(chǎn)生顯著影響。同時(shí)，對部分農(nóng)作物例如水稻田，在耕地使用中所占的比例需要有計(jì)劃的進(jìn)行調(diào)整，可以減少一定的溫室氣體排放量。

(3)土地利用合理往往會(huì)產(chǎn)生良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。政府決策制定中注重嚴(yán)格土地用途管制，推進(jìn)節(jié)約集約用地，嚴(yán)格控制建設(shè)用地規(guī)模，實(shí)行差別化管理，切實(shí)降低經(jīng)濟(jì)增長的土地消耗。同時(shí)，調(diào)整、引導(dǎo)城鎮(zhèn)建設(shè)盡可能使用低丘緩坡等劣質(zhì)農(nóng)用地和未利用地，對劣質(zhì)農(nóng)用地、未利用土地進(jìn)行合理開發(fā)利用，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，特別是帶動(dòng)了山區(qū)農(nóng)民下山就業(yè)，改變原來靠山吃山的生產(chǎn)生活方式，使山林得到有效保護(hù)。土地利用的改變影響了地表自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，改變了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)種類和強(qiáng)度。未來適應(yīng)性規(guī)劃需要與政府各相關(guān)部門的能力和任務(wù)相匹配，多溝通。

5 結(jié)語

整體的水資源管理利用,被視作基礎(chǔ)服務(wù)的集成,具體還包括空氣質(zhì)量,二氧化碳和土壤,許多相關(guān)的動(dòng)態(tài)復(fù)雜的方式。在盡量保持生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展的基礎(chǔ)上，促進(jìn)水、土地相關(guān)資源協(xié)調(diào)發(fā)展，最大限度提高

經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展福利。適應(yīng)性研究作為一個(gè)循環(huán)過程，應(yīng)根據(jù)預(yù)測與發(fā)展趨勢,對提高對極端氣候?yàn)?zāi)害的防控能力可進(jìn)行不斷調(diào)整。