管文闖，饒碧玉，路 遠(yuǎn)，李婧瑜，樊 星，王 靜

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，昆明 650051；2.云南省高校城鄉(xiāng)水安全與節(jié)水減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650051；3.云南騰旭市政工程設(shè)計(jì)有限公司，昆明 650100）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展與人類(lèi)活動(dòng)的加劇，水源地水資源開(kāi)發(fā)利用程度越來(lái)越高，水源地面臨著水環(huán)境惡化與水資源日益短缺的問(wèn)題。城市水源地水資源系統(tǒng)能否良性運(yùn)行，關(guān)系城市供水情況乃至城市可持續(xù)發(fā)展的順利實(shí)施［1］。高原盆地城市多分布于地形相對(duì)封閉的斷陷盆地，城市周?chē)儆写蠼蠛恿鹘?jīng)，城市的水源常依賴(lài)于其上游的水庫(kù)，水庫(kù)型水源地關(guān)乎高原盆地城市供水安全，是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的命脈［2］。城市水源地脆弱性評(píng)價(jià)能全面反映其生態(tài)環(huán)境、水源涵養(yǎng)功能與恢復(fù)能力方面的變化，是確定水源地健康狀況及主控因子的有效方法［3］。因此為緩解城市水源地水資源壓力，科學(xué)合理開(kāi)發(fā)、利用與保護(hù)水資源，對(duì)城市水源地水資源系統(tǒng)的脆弱性進(jìn)行研究顯得尤為重要。

由于水資源系統(tǒng)脆弱性涉及的因素較多、層面較廣，眾多學(xué)者采用不同方法從不同方面對(duì)水資源脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得豐碩的研究成果。水資源脆弱性評(píng)價(jià)研究主要體現(xiàn)在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重的確定與評(píng)價(jià)模型的選擇。目前水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要從自然-人為-承載力［4］、PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）［5］、DPSIR（驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)）［6-8］等角度構(gòu)建指標(biāo)體系；權(quán)重確定與評(píng)價(jià)模型主要有層次分析法［4］、熵權(quán)法［9］、模糊綜合評(píng)價(jià)法［10］、水足跡法［11］、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法［12］、集對(duì)分析法［13］等。如王紅梅等［4］采用層次分析法并構(gòu)建自然-人為-承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)揚(yáng)州市深層地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)；王靜等［5］采用集對(duì)分析法并構(gòu)建PSR模型對(duì)水源地脆弱性評(píng)價(jià)研究；周奉等［14］等采用熵權(quán)-TOPSIS 法并構(gòu)建DPSIR 模型對(duì)黔中地區(qū)水資源脆弱性評(píng)價(jià)研究。這些研究無(wú)疑對(duì)水資源脆弱性的研究起到巨大推動(dòng)作用，但也存在不足，在指標(biāo)選取方面，忽視了水資源脆弱性演進(jìn)變化全過(guò)程與內(nèi)在機(jī)制，缺少系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性，少有描述評(píng)價(jià)子系統(tǒng)之間的管理［15］；指標(biāo)權(quán)重大多通過(guò)專(zhuān)家咨詢(xún)確定，囿于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和其思維方式，主觀性強(qiáng)而客觀信息的利用極大減弱。近年來(lái)有學(xué)者將“管理（M）”引入DPSIR 模型，構(gòu)建DPSIRM 模型，將其應(yīng)用到水資源其他研究領(lǐng)域，郭倩等［16］用DPSIRM 模型對(duì)云南省水資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，汪嘉楊等［17］在DPSIRM 模型框架下對(duì)太湖流域水環(huán)境承載力進(jìn)行研究。DPSIRM 模型增加了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理，提供了一種系統(tǒng)全面的方法分析水資源系統(tǒng)變化的前因后果和影響。考慮到水資源脆弱性評(píng)價(jià)系統(tǒng)是一個(gè)龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，各子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，可將DPSIRM 模型應(yīng)用于水資源脆弱性評(píng)價(jià)中。在權(quán)重確定方面，熵權(quán)法能避免主觀因素的影響，采用熵權(quán)法能客觀的對(duì)水資源脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

鑒于此，本研究以昆明市云龍水庫(kù)為研究對(duì)象，結(jié)合水源地實(shí)際情況，參考并借鑒相關(guān)研究成果，構(gòu)建基于DPSIRM 框架模型的水資源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)法確定權(quán)重，利用集對(duì)分析法和障礙度模型對(duì)云龍水庫(kù)水資源脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)和主要障礙因子識(shí)別，以期為改善水源地水資源脆弱性提出針對(duì)性建議。

1 研究區(qū)概況

云龍水庫(kù)位于昆明市祿勸縣云龍鄉(xiāng)、撒營(yíng)盤(pán)鎮(zhèn)境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)102°22'30″，北緯25°52'16″，庫(kù)區(qū)流域面積為760 km2，包括武定縣的水城河，祿勸縣的石板河、老木河。水源保護(hù)區(qū)（見(jiàn)圖1）內(nèi)總體地勢(shì)西北高東南低，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)海拔3 155 m，最低海拔2 026 m，相對(duì)高差650 m，以中低山地貌、中山峽谷地貌為主，間夾山澗河谷地貌，水源地地表崎嶇破碎，可溶巖造壤能力低，植被生長(zhǎng)條件差，生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力弱。

圖1 云龍水庫(kù)水源保護(hù)區(qū)概況圖Fig.1 Overview map of Yunlong Reservoir water source protection area

云龍水庫(kù)是昆明掌鳩河引水供水工程的水源工程，屬大（Ⅱ）型水庫(kù)工程，于2007年3月25日正式建成通水。云龍水庫(kù)總庫(kù)容4.84 億m3，是昆明市最大的集中式飲用水源地，年均向昆明主城供水1.6至1.8億m3，承擔(dān)昆明市70%的供水。云龍水庫(kù)水資源系統(tǒng)是否能夠良性運(yùn)行，關(guān)系昆明市供水情況乃至昆明市可持續(xù)發(fā)展的順利實(shí)施，具有極其重要的戰(zhàn)略地位。近年來(lái)由于庫(kù)區(qū)上游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人口的增長(zhǎng)，帶來(lái)了諸多水污染問(wèn)題，致使庫(kù)區(qū)水環(huán)境的壓力越來(lái)越大，對(duì)水源健康構(gòu)成了潛在威脅，為水資源供需平衡及開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。

2 水源地水資源脆弱性評(píng)價(jià)

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)自《昆明市水資源公報(bào)》《昆明市統(tǒng)計(jì)年鑒》《昆明市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《昆明市水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃》《昆明市環(huán)境狀況公報(bào)》及實(shí)地問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)以及相關(guān)文獻(xiàn)等，部分缺失數(shù)據(jù)采用線性插值法獲得。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究以DPSIRM 模型理論框架為基礎(chǔ)，構(gòu)建驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)和管理6個(gè)子系統(tǒng)?？蚣苣Ｐ途唧w含義為：將推動(dòng)高原盆地城市水源地水資源發(fā)展變化的人口、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展作為“驅(qū)動(dòng)力（D）”子系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)力導(dǎo)致水資源需求與污染物排放量增大，將水資源供需與水體污染作為“壓力（P）”子系統(tǒng)；水源區(qū)水量、水生態(tài)構(gòu)成“狀態(tài)（S）”子系統(tǒng)；在驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)作用下，水源地水資源系統(tǒng)發(fā)生變化，把水環(huán)境、水質(zhì)因素作為“影響（I）”子系統(tǒng)；水環(huán)境安全受到脅迫，驅(qū)使人類(lèi)社會(huì)對(duì)水環(huán)境修復(fù)治理，植被修復(fù)、水環(huán)境修復(fù)構(gòu)成“響應(yīng)（R）”子系統(tǒng)；同時(shí)各種管理政策與措施加強(qiáng)水資源調(diào)控，減少人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水源地水資源環(huán)境產(chǎn)生壓力，降低對(duì)水資源的影響，政策與資金投入構(gòu)成“管理（M）”子系統(tǒng)。六大子系統(tǒng)之間作用關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 水源地水資源脆弱性評(píng)價(jià)DPSIRM 框架模型Fig.2 DPSIRM framework model for vulnerability assessment of water resources in water source areas

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取是水源地水資源系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。本研究基于構(gòu)建的DPSIRM 框架模型并結(jié)合以往水資源脆弱性相關(guān)研究［6，18，19］，遵循指標(biāo)數(shù)據(jù)的代表性、易獲性、系統(tǒng)性和可操作性原則［20］，從6 個(gè)方面建立高原城市水源地水資源脆弱性指標(biāo)體系（見(jiàn)表1）。

表1 水源地水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、含義及趨向Tab.1 Index system，meaning and trend of water resource vulnerability assessment in water source area

2.3 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于水源地水資源脆弱性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的參照系，國(guó)內(nèi)暫無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可循。本研究在參考《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》《云南省水資源規(guī)劃》《云南省云龍水庫(kù)保護(hù)條例》相似流域水資源脆弱性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、地方政府頒布的標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)內(nèi)外水資源脆弱性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)地考察與專(zhuān)家咨詢(xún)等方法，將云龍水庫(kù)水資源脆弱性確定為微脆弱、輕脆弱、中等脆弱、強(qiáng)脆弱、極脆弱5級(jí)，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 水源地水資源脆弱性評(píng)價(jià)等級(jí)Tab.2 Water resources vulnerability assessment grade of water source area

2.4 評(píng)價(jià)方法

2.4.1 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)分為正向指標(biāo)與逆向指標(biāo)，正向指標(biāo)是指數(shù)值越大脆弱性程度越高，逆向指標(biāo)是指數(shù)值越小脆弱性程度越高（見(jiàn)表1），計(jì)算前需要先判斷評(píng)價(jià)指標(biāo)所屬類(lèi)型。為避免各評(píng)價(jià)指標(biāo)量綱不同的影響，本研究已采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式：

逆向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式：

式中：b為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值；x為各指標(biāo)的原始值；xmax、xmin分別為所選樣本序列中的最大值與最小值。

2.4.2 熵權(quán)法確定權(quán)重

熵權(quán)法是信息論中常用的計(jì)算指標(biāo)權(quán)重的方法，是在客觀條件下利用各指標(biāo)的熵值所提供的信息量的大小來(lái)界定指標(biāo)的權(quán)重［21］。當(dāng)指標(biāo)的信息熵越大時(shí)，指標(biāo)數(shù)據(jù)越均衡，表明該指標(biāo)對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象的影響作用越小，所占權(quán)重就越??；反之，熵越小，指標(biāo)數(shù)據(jù)的差異越大，表明該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象的影響作用越大，所占的權(quán)重就越大［22］。計(jì)算過(guò)程中能盡量避免主觀因素的干擾，使得對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定更加客觀科學(xué)。具體步驟如下：

（1）將指標(biāo)值作正向化處理，計(jì)算如下：

式中：Pij為第i年第j項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后值所占比例，研究選取2014-2019年相關(guān)數(shù)據(jù)，1≤m≤6。

式中：Ej表示各項(xiàng)指標(biāo)信息熵，k=；m為指標(biāo)值所處樣本區(qū)域。

（3）計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算如下：

式中：Wj為各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，n為指標(biāo)數(shù)。

2.4.3 集對(duì)分析法綜合評(píng)價(jià)

集對(duì)分析法是解決不確定性問(wèn)題的系統(tǒng)分析方法，通過(guò)聯(lián)系度來(lái)表達(dá)評(píng)價(jià)樣本指標(biāo)（Xi）與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)（Bk）兩個(gè)集合的確定、不確定關(guān)系，能準(zhǔn)確的反映水資源脆弱性的演化過(guò)程與內(nèi)在機(jī)制［23，24］。本研究用集對(duì)分析法對(duì)云龍水庫(kù)水資源脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體步驟為：

構(gòu)建集對(duì)H（Xi，Bk）（k=1，2，3，4，5；i=1，2，…n）得到五元聯(lián)系度表達(dá)式如下：

令：

則公式（6）變化為：

式中：I1，I2，I3與J的取值為1。

對(duì)于數(shù)據(jù)越小越優(yōu)型指標(biāo)，其聯(lián)系度η(Xi，Bk)為：

對(duì)于數(shù)據(jù)越大越優(yōu)型指標(biāo)，其聯(lián)系度η(Xi，Bk)為：

式中：S1、S2、S3、S4分別為云龍水庫(kù)水資源脆弱性微脆弱、輕脆弱、中等脆弱、強(qiáng)脆弱、極脆弱的邊界值。

采用置信度準(zhǔn)則來(lái)確定水資源脆弱性等級(jí)，計(jì)算公式為：

式中：λ為置信度，取值范圍通常為［0.5，0.7］。

2.4.4 障礙度模型

障礙度測(cè)度是對(duì)水資源脆弱性評(píng)價(jià)后的進(jìn)一步分析，利用障礙度模型能診斷和測(cè)算影響水資源脆弱性的障礙因素及障礙度［25］，為有效降低水資源脆弱性提供策略。計(jì)算公式如下［26］：

式中：Fj為因子貢獻(xiàn)度；Wi為第i個(gè)因子層的權(quán)重；Uij為第i個(gè)因子層第j個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；Ej為指標(biāo)偏離度；Kj為第j項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Oj為第j項(xiàng)指標(biāo)對(duì)水資源系統(tǒng)改善的障礙度，m為指標(biāo)的個(gè)數(shù)；Oij為第i個(gè)因子層第j項(xiàng)指標(biāo)對(duì)水資源系統(tǒng)改善的障礙度，Ri為第i個(gè)因子層對(duì)水資源系統(tǒng)改善的障礙度。

3 結(jié)果與分析

3.1 云龍水庫(kù)水源地脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果

把云龍水庫(kù)2014-2019年相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)帶入式（1）～（5）中，得到云龍水庫(kù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值（見(jiàn)表2）。以2019年為例，介紹評(píng)價(jià)的相關(guān)運(yùn)算過(guò)程。先將2019年原始數(shù)據(jù)帶入式（8）、（9）中，求出2019年各指標(biāo)的聯(lián)系度（見(jiàn)表3），再把各指標(biāo)的聯(lián)系度與權(quán)重結(jié)合帶入式（7）中，可計(jì)算出2019年各等級(jí)的聯(lián)系度，取λ=0.5，2019年的置信度值分別為：h1=f1=0.059 6＜λ，h2=f1+f2=0.059 6+0.121 1=0.180 7＜λ，h3=f1+f2+f3=0.059 6+0.121 1+0.416 0 = 0.596 7＞λ，由置信度準(zhǔn)則可得出2019年云龍水庫(kù)水資源脆弱性等級(jí)屬于第三等級(jí)，即處于中等脆弱狀態(tài)。同理得到2014-2019年云龍水庫(kù)脆弱性等級(jí)與各年水庫(kù)子系統(tǒng)的等級(jí)（見(jiàn)表4與表5）。

表3 2019年各指標(biāo)聯(lián)系度Tab.3 Connection degree of each index in 2019

表4 水源地水資源脆弱性綜合評(píng)價(jià)聯(lián)系度（fn）及其hk值（2014-2019）Tab.4 Water resources vulnerability comprehensive assessment connection degree（fn）and its hk value（2014-2019）

表5 水源地水資源脆弱性DPSIRM 等級(jí)及hk值（2014-2019）Tab.5 DPSIR level and hk value of water resources vulnerability in water source areas（2014-2019）

3.2 云龍水庫(kù)水源地脆弱性評(píng)價(jià)分析

3.2.1 綜合評(píng)價(jià)分析

由表4 可看出，2014年云龍水庫(kù)水源地水資源呈強(qiáng)脆弱狀態(tài)，2015-2019年均呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，其屬于中等脆弱等級(jí)的置信度值逐年上升，水庫(kù)水資源脆弱性逐漸降低。說(shuō)明近年來(lái)對(duì)水源地水環(huán)境保護(hù)與治理是有效的，特別是2013年11月云南省人大常委會(huì)批準(zhǔn)并頒布《云南省云龍水庫(kù)保護(hù)條例》，在云龍水庫(kù)周邊劃定了三級(jí)水資源保護(hù)區(qū)進(jìn)行分類(lèi)管理。2014年云龍水庫(kù)主要入庫(kù)河道綜合治理工程投入使用，水源地環(huán)境得到了改善，水資源脆弱性降低，但仍處于中等脆弱狀態(tài)，水源地生態(tài)保護(hù)任重而道遠(yuǎn)。

3.2.2 各評(píng)價(jià)子系統(tǒng)分析

基于DPSIRM 模型將云龍水庫(kù)子系統(tǒng)脆弱性等級(jí)繪制成子系統(tǒng)脆弱性狀態(tài)圖（見(jiàn)圖3），同時(shí)對(duì)子系統(tǒng)各指標(biāo)脆弱性狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，繪制出單指標(biāo)脆弱性狀態(tài)圖（見(jiàn)圖4）。

（1）驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)［圖3（a）］。云龍水庫(kù)驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)2014-2019年脆弱性均呈現(xiàn)強(qiáng)脆弱狀態(tài)，主要是因?yàn)樗畮?kù)流域內(nèi)城鎮(zhèn)化率X3較低，2014-2019年城鎮(zhèn)化率從25.3%逐年提高到29.3%，由圖4 可看出，城鎮(zhèn)化率X3指標(biāo)脆弱性一直處于強(qiáng)脆弱狀態(tài)。但驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)脆弱性等級(jí)的置信度由2014年的0.840 7 提升到2019年的0.976 3，表明該子系統(tǒng)脆弱性近幾年有降低趨勢(shì)。由圖4 也可看出，人均GDPX1指標(biāo)脆弱性由2014-2016年的強(qiáng)脆弱降低到2017-2019年的中等脆弱。

（2）壓力子系統(tǒng)［圖3（b）］。云龍水庫(kù)壓力子系統(tǒng)2014年呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，2015-2017年呈現(xiàn)強(qiáng)脆弱狀態(tài)，主要因?yàn)檗r(nóng)業(yè)灌溉單位面積用水量X4、農(nóng)藥施用強(qiáng)度X7與化肥施用強(qiáng)度X8較高，庫(kù)區(qū)周邊大力發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，為提高作物產(chǎn)量大量施用農(nóng)藥、化肥，農(nóng)藥、化肥施用強(qiáng)度分別由2014年3.45、385 kg/hm2提高到2017年的3.76、419 kg/hm2；另外隨著生活水平的提高，人均生活污水排放量X6增加。由圖4 可看出，農(nóng)業(yè)灌溉單位面積用水量X4、人均生活污水排放量X6、農(nóng)藥施用強(qiáng)度X7與化肥施用強(qiáng)度X8由中等脆弱變?yōu)閺?qiáng)脆弱。壓力子系統(tǒng)2018、2019年呈中等脆弱狀態(tài)，是由于2018年飲用水水源地環(huán)境保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)開(kāi)始實(shí)施后，水源區(qū)開(kāi)展生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)，有效緩解了水資源壓力。由圖4可看出，農(nóng)業(yè)灌溉單位面積用水量X4、農(nóng)藥施用強(qiáng)度X7與化肥施用強(qiáng)度X8指標(biāo)脆弱性狀態(tài)由2018年的強(qiáng)脆弱變?yōu)?019年的中等脆弱，X4、X7、X8指標(biāo)脆弱性2017 與2018年相同，由于壓力子系統(tǒng)置信度h3值（表5）由2017年的0.4318上升到2018年的0.504 2，2018年壓力子系統(tǒng)脆弱性變?yōu)橹械却嗳鯛顟B(tài)。

（3）狀態(tài)子系統(tǒng)［圖3（c）］。云龍水庫(kù)狀態(tài)子系統(tǒng)在2014、2015年呈現(xiàn)輕度脆弱狀態(tài)，2016-2019年呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，主要因?yàn)槔ッ魇心昃丝谠鲩L(zhǎng)率由2014年的6.80‰增長(zhǎng)到2019年的14.14‰，云龍水庫(kù)水源區(qū)承擔(dān)著昆明70%的供水，導(dǎo)致水資源開(kāi)發(fā)利用率X11提高。由圖4可看出，水資源開(kāi)發(fā)利用率X11近年來(lái)由中等脆弱變?yōu)閺?qiáng)脆弱。

圖3 2014-2019年水資源子系統(tǒng)脆弱性狀態(tài)圖Fig.3 Diagram of the vulnerability status of the water resources subsystem from 2014 to 2019

圖4 2014-2019年水資源單指標(biāo)脆弱性狀態(tài)圖Fig.4 Vulnerability of single index of water resources from 2014 to 2019

（4）影響子系統(tǒng)［圖3（d）］。云龍水庫(kù)影響子系統(tǒng)在2014-2018年呈現(xiàn)強(qiáng)脆弱狀態(tài)，2019年呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，主要因?yàn)樵?018年《云南省集中式飲用水水源地環(huán)境保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》實(shí)施后，總氮X16、總磷X17降低。由圖4可看出，總氮X16單指標(biāo)脆弱性由2018年的強(qiáng)脆弱變?yōu)橹械却嗳?。影響子系統(tǒng)脆弱性向好發(fā)展，但脆弱性狀態(tài)仍呈現(xiàn)中等脆弱，主要因?yàn)槲蹚奖萖13與水土流失面積比X14均為強(qiáng)脆弱狀態(tài)，水源區(qū)河流水系稀釋凈化能力低，污水排放量大；水源區(qū)地表崎嶇破碎、土層淺薄，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，特別是2017年降雨量增加，森林覆蓋率較低，水土流失現(xiàn)象更嚴(yán)重。

（5）響應(yīng)子系統(tǒng)［圖3（e）］。云龍水庫(kù)響應(yīng)子系統(tǒng)2014-2019年均呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，其置信度值在0.574 0～0.690 7之間小幅波動(dòng)，這主要是因?yàn)槲鬯幚砺蔢20指標(biāo)未得到有效改善。根據(jù)云龍水庫(kù)面源污染調(diào)查，庫(kù)區(qū)內(nèi)及水源保護(hù)區(qū)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)城鄉(xiāng)污水管網(wǎng)收集處理系統(tǒng)不太完善，導(dǎo)致污水處理率偏低，使得污水處理率成為制約云龍水庫(kù)響應(yīng)子系統(tǒng)的脅迫因子。

（6）管理子系統(tǒng)［圖3（f）］。云龍水庫(kù)管理子系統(tǒng)2014-2019年均呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，其屬于中等脆弱等級(jí)的置信度值逐年上升，主要因?yàn)樵谠颇鲜×⒎ūＷo(hù)昆明水源地大背景下，云龍水庫(kù)水利工程投資比例從2014年的0.48%增加到2019年的0.73%，同時(shí)公眾節(jié)水和水環(huán)境保護(hù)意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)。由圖4可看出，公眾節(jié)水意識(shí)和水環(huán)境保護(hù)普及率X21與水利工程投資占GDP 比例X22指標(biāo)脆弱性狀態(tài)由2014年的強(qiáng)脆弱狀態(tài)逐漸變?yōu)橹械却嗳鯛顟B(tài)。

3.3 障礙度診斷

運(yùn)用公式（11）～（14），計(jì)算出2014-2019年云龍水庫(kù)水資源系統(tǒng)各子系統(tǒng)的障礙度（見(jiàn)圖5）與指標(biāo)層主要障礙因子（見(jiàn)表6）。由圖5 可看出，2014-2019年各子系統(tǒng)障礙度變化趨勢(shì)存在明顯差異。驅(qū)動(dòng)力、影響、響應(yīng)、管理子系統(tǒng)障礙度呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，狀態(tài)子系統(tǒng)障礙度呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，2016年以前波動(dòng)幅度較大，2016年以后變化幅度較平緩。壓力子系統(tǒng)障礙度變化較大，呈現(xiàn)明顯的V 型，2016年壓力子系統(tǒng)障礙度達(dá)到最低7.11。從整體上看，2014-2015年壓力、狀態(tài)、影響子系統(tǒng)障礙度占主導(dǎo)作用，2016-2018年影響與響應(yīng)子系統(tǒng)占主導(dǎo)作用，2019年壓力與影響子系統(tǒng)占據(jù)主導(dǎo)作用，并且影響子系統(tǒng)障礙度影響更大。在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)背景下，政府應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)水源地水資源水質(zhì)管控，加大對(duì)水資源的綜合開(kāi)發(fā)治理，從系統(tǒng)論維度推進(jìn)水資源安全的良性發(fā)展。由表6 可看出，2014-2019年各年的主要障礙因子集中在壓力與影響子系統(tǒng)，主要障礙因素為農(nóng)藥、化肥施用強(qiáng)度、水土流失面積比、入庫(kù)匯水區(qū)水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率、總氮、總磷及污水處理率，降低水資源脆弱性需從以上指標(biāo)重點(diǎn)調(diào)控。

表6 云龍水庫(kù)水資源脆弱性主要障礙因子排序Tab.6 The ranking of the main obstacle factors of water resource vulnerability of Yunlong Reservoir

圖5 2014-2019年云龍水庫(kù)水資源脆弱性各子系統(tǒng)障礙度Fig.5 Obstacle degree of each subsystem of Yunlong Reservoir's water resource vulnerability from 2014 to 2019

4 結(jié) 語(yǔ)

基于DPSIRM 模型框架，構(gòu)建云龍水庫(kù)水源地水資源脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用集對(duì)分析法與障礙度模型評(píng)價(jià)水源地水資源脆弱性，該方法能較好的適用于此研究。結(jié)果表明，云龍水庫(kù)水源地脆弱性2014年呈強(qiáng)脆弱狀態(tài)，2015-2019年均呈現(xiàn)中等脆弱狀態(tài)，其屬于中等脆弱等級(jí)的置信度值逐年上升，水資源脆弱性逐漸降低，表明已實(shí)施的水資源管理政策取得成效。通過(guò)障礙度模型診斷，影響云龍水庫(kù)水資源脆弱性的主要障礙因素有農(nóng)藥、化肥施用強(qiáng)度、水土流失面積比、入庫(kù)匯水區(qū)水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率、總氮、總磷、污水處理率，需重點(diǎn)調(diào)控，其他指標(biāo)需做好改善工作。結(jié)合云龍水庫(kù)水資源脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果及發(fā)展趨勢(shì)，提出有針對(duì)性的降低水資源脆弱性的建議。

（1）針對(duì)水土流失問(wèn)題，建議建設(shè)一定面積的生態(tài)林、經(jīng)濟(jì)果林和人工草場(chǎng)等，提高區(qū)域森林覆蓋率，降低水土流失。

（2）針對(duì)污水排放量、污水處理率等存在的問(wèn)題，建議建立健全生產(chǎn)生活污水、固體廢物處理系統(tǒng)，完善污水收集系統(tǒng)，提高污水處理率。同時(shí)，建立生活垃圾處理廠，開(kāi)展農(nóng)村社區(qū)環(huán)境整治、改善農(nóng)村社區(qū)生活環(huán)境質(zhì)量。針對(duì)入庫(kù)河道水質(zhì)問(wèn)題，開(kāi)展水源區(qū)內(nèi)的河道、溝道生態(tài)修復(fù)及綜合整治。

（3）針對(duì)化肥、農(nóng)藥施用強(qiáng)度等農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題，建議大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，探尋高效、環(huán)保的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，建立生態(tài)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)戶(hù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以農(nóng)家肥為主，肥料施用為輔，降低化肥施用強(qiáng)度。在病蟲(chóng)害防治方面，以生物防治為主，藥劑防治為輔，降低農(nóng)藥施用強(qiáng)度，建成污染小、效益高的 環(huán)保農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。

此外，建議加大水源地的環(huán)保投入，提高水源區(qū)居民環(huán)保意識(shí)，落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，提高管理水平；同時(shí)加強(qiáng)宣傳力度，健全飲用水源保護(hù)公眾參與機(jī)制。 □