（自然地理学专业论文）吉林省城市干旱缺水风险评价指标体系与模型研究.pdf

摘要 众所周知，“城市干旱缺水”严重影响城市的社会和经济发展，是当今世界存在的 带存普遍性的问题。吉林省是我国北方干旱缺水省份之一，干旱缺水波及范围广、影响 程度重、造成的损失大。而且随着城市化进程的加快，人口增加、经济发展和生活环境 改善使得城市用水量逐年增加，城市干旱缺水也呈发展加剧态势。本文以吉林省地级城 市为研究对象，在可持续发展的基本原则下，从气象与气候学、自然地理学、水文与水 资源学、环境科学、自然灾害科学、经济学和风险管理等科学的观点与理论出发，以国 内外先进的研究成果为基础，借助计算机、地理信息系统、风险分析等技术和多种定量 分析方法，探讨城市干旱缺水风险评价的理论与方法以及管理对策。 本文从造成城市干旱缺水的致灾因子危险性，承灾体的暴露性和脆弱性，防旱抗旱 能力四个方面着手，利用自然灾害指数法、加权综合评价法和层次分析法，建立了城市 干旱缺水风险评价指标体系、方法和模型；引用城市干旱缺水风险指数( u d r i ) ，对城 市干旱缺水风险程度进行了评价；并借助g i s 技术绘制吉林省城市干旱缺水风险分布 图；提出了适合吉林省的干旱缺水风险管理对策体系及推进机制。城市于旱缺水风险评 价结果表明：长春、松原、白城等市为干旱缺水高风险城市，吉林、四平、辽源、延边 朝鲜族自治州为中度风险城市，通化和白山两市为低风险城市。按照城市缺水原因分类， 长春和吉林两市为混合型缺水城市，四平、辽源、松原、白城等市为资源型缺水城市， 通化和延边则属于管理型缺水城市。 本研究将增加于早缺水风险意识，提高抗旱应变能力，减轻旱灾影响和损失，为在 吉林省开展全面、主动抗旱提供峰实的理论依据与科技支撑，同时为实现吉林省水资源 可持续利用，保障区域经济可持续发展和老工业基地改造战略实施提供科学依据和决策 建议。 关键词：城市干旱缺水；风险指数；风险评价：指标体系：吉林省 a b s t r a c t i ti sw e l l l m o w nt h a tw a t e rs h o n a g e ，e s p e c i a l l vf o rc i t ys e r i o u s l va f r e c t st h es o c i a la n d e c o n o m i cd e v e i o 口m e n to fc i t ya n db e c o m e saw o r l d w i d ep m b l e m ，j i l i np r o v i n c ei so n eo f t h em a j o rp r o v i n c e sw i t 1d r o u g h ta n dw a t e rs h o r t a g ei nn o n h e a s tc h i n ad r o u g h ta n dw a t e r s h o r t a g ea r ec h a r a c t e r i z e db yt h e i rh i 曲f r e q u e n c y ，b r o a dr a n g ea n dg r e a ti o s s m o r e o v e r ， d r o u g h ta n dw a t e rs h o r t a g eh a v eat e n d e n c yt oo c c u ro n e n ，a n dt h ee x t e n to ft h ed a m a g eo n s o c i a la j l de c o n o m i cs v s t e mh a v ei n c r e a s e dr e c e n t l vd u et os u c hf a c t o r sa su r b a n i z a t i o n ， p o p u l a “o ng r o w 幽，i n c r e a s i n gd e m a n da c c o u n to fw a t 甜r e s o u r c e sw i t hd e v e l o p m e n to f e c o n o m i ca n dt h ei m p r o v e m e n to f1 i v i n ge n v i r o i l r l l e n ti nc j t l e sa n dc i i m a t ec h 甜l g e t h i ss t u d v p r e s e n t st h e o rv ，m e t h o d o l o g ya n dm a n a g e m e n tm e a s u r e sf o rr i s ka j l a l y s i sa n da s s e s s m e n to f u r b a nd r o u 曲ta n dw a t e rs h o r t a g ei nn l j np r o v i n c e ，c h i n af b mm ev i e w p o i n t so f c l i m a t o l o g v g e o 鲈a p h 弘h y d r o l o g y ，d i s a s t e rs c i e r l c e ，a n de n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea n ds oo 凡b a s e do n d o m e s t i ca j l dj n t e m a l i o n a la d v a n c e dr s e a r c hr e s u i t st 1 1 r o u g hg e o g r a p m c a li n f o m l a t i o n s y s t e m s ( g i s ) ，t h et e c h n o l o g yo fn a t u m ld i s a s t e rr i s ka s s e s s m e n ta n dm a n yq u a l l l i t a t i v e a ：n a l y s i sm e t h o d su n d e rt h ep 打n c i p l eo fs u s t a i n a b l ed e v e l o 口m e n t t h l ss t u d yp r e s e n t sam o d e lo fr i s ka s s e s s m e n to f u r b a nd r o u 曲ta n dw a t e rs h o r t a g ew h i c h i m e g r a t e sh a z a r d ，e x p o s l l r e ，v u l n e r a b i l i t ya t 】de m e r g e n c yr e s p o n s ea n dr e c o v e r yc 印a b i l i t y c o n t r i b u t e dt ou r b a nd r o u g h ta n dw a l e rs h o r t a g ei nj i l j np r o v i n c e ，c h i n ab yu s i n gn a t u r a l d i s a s t e rr i s ki n d e xm e t h o d ，w e i 曲t e dc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sa n da n a i v t i ch i e r a r c h v p r o c e s sa n dt h et e c h n 0 1 0 9 yo fn a t u r a ld i s a s t e rr i s ka s s e s s m e n tt h er i s kd e 目口e eo fu r b a n d r o u 曲ta n dw a t e rs h o n a g ei sa s s e s s e db ym er i s ka s s e s s m e n tm o d e l ，t h er i s km a po fu r b a n d r o u 曲ta n dw a t e rs h o n a g ej sd r a w nb a s e do ng i st h er i s km a j l a g e m e n tc o u n t e m e a s u r e so f u r b a nd r o u g h ta n dw a t e rs h o n a g ef o rj i l i n p r o v i n c ew e r ep m p o s e db a s e do nt h e a b o v e m e n t i o n e dr e s e a r c hr e s u i t s t h er i s kd e g r e eo fu r b a nd r o u 譬h ta n dw a t e rs h o r t a g ei n j i l i np r o v i n c es h o w s ：c h a n gc h u n ，s o n g1 y u a n ，b a ic h e n ga r et h ec i t i e sw l t hh i g hr i s ko ft h e d r o u 曲ta i l dw a t e rs h o r t a g e ，j il i n ，s i n gp i n “a oy u a na n dt h ea u t o n o m o u sp r e f e c t u r eo f y a nb i a na r et h ec i t i e sw i mm o d e r a t e s k ，t o n gh u aa n dba is h a na r et h ec i t i e sw i t hl o wr i s k a c c o r d i n gt ot h er e a s o no f 、v a t e rs h o r t a g e ，c h a n gc h u na n dj il i na r eb e l o n gt ot h ec i t i e s w i l hm i x e dt y p eo f w a t e rs h o r t a g e ，s ip i n g ，“a oy u a n ，s o n gy u a na n db a is h 趴b e l o n gt ot l l e c l t i e sw i t ht y p eo fw a t e rr e s o u r c es h o n a g e ，t o n gh u aa n dy a nb i a nb e l o n gt ot h ec i t 主e sw e x e c u t i v et y p eo f w a t e rs h o n a g e t h j ss t u d yc a nb ee x p e c t e dt or a i s ep u b l i ca w a r e n e s so f d r o u g h ta n dw a t e rs h o n a g er i s k ， i m p r o v ee m e r g e n c yr e s p o n s ec a p a b i l i t yt od m u g h ta n dw a t e rs h o n a g e ，m i t i g a t et h ea f 诧c ta n d l o s sc a u s e db yt h e m ，a n dt op r o v i d es o i l dm e o r i e sa n dt e c h n 0 1 0 9 i c a is u p p o n sf b rc a k i n g c o m p r e h e n s i v ea n da c t i v em e a s u r e m e n t st o 行曲td r o u g h tj nj i l i np r o v i n c e k e yw o r d s ：u r b a nd r o u g h ta n dw a t e rs h o n a g e ；r i s ki n d e x ；r i s ke v a l u a t i o n ；i n d i c a t o rs y s t e m ； j i l i nd m v i n c e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名逝魄幺! 望 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位 论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：逡蜇指导教师签名学位论文作者签名：! 塞竺鱼群指导教师签名 日 期：迎么上：习日 期 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 电话： 邮编： 1 引言 水资源安全问题为世界普遍关注，它不仅影响、制约现代社会的可持续发展，而且 将成为2 l 世纪全球资源环境的首要问题，直接威胁人类的生存和发展。因此，水资源 安全问题的研究成为2 1 世纪国际学术界的研究热点。2 0 0 0 年3 月在荷兰海牙召丌的世 界部长级会议和2 0 0 0 年8 月在瑞典欺德哥尔摩召开的世界水讨论的主题都是“2 【世纪 水安全”。2 0 0 3 年在日本召开的世界水论坛“2 l 世纪水安全”也成为主要论题。干旱缺 水已成为全世界各国亟需解决和共同关心的主题。 作为影响水资源安全的主要因素，干旱缺水是全球范围内频发的一种慢性自然灾 害，它对于社会生活和经济发展的影响之大，范围之广、持续之久和危害之深，超过其 它任何灾害，成为影响世界发展的严重不稳定因素和影响国民经济可持续发展的瓶颈。 然而，目前人们对于干旱缺水的危急状况缺少必要的评估和预警能力，对其发生缺乏足 够的心理和物质准备，往往处于被动应付地位，导致无法弥补的经济损失和各种影响。 为防患于未然和减轻干旱缺水的影响，避免各种工程与非工程减灾措施实施过程中的盲 目性，有必要对干旱缺水进行风险评估和预测预警，并及时采取相应的对策措施。特别 是近年来，随着社会经济发展和人口增长，水资源短缺现象同趋严重，所以干旱缺水的 风险评估和预警己越来越受到人们的重视。区域尺度的干旱缺水风险评价、预警与综合 调控技术研究已成为水资源管理和灾害科学的重要前沿领域和今后的努力方向。 干旱缺水始终是我国社会经济可持续发展、水资源可持续开发利用和管理保护所面 临的重大问题和难题。随着社会经谤的发展和人民生活水平的提高，干旱缺水的问题会 越来越突出，而且越来越成为制约我国社会经济可持续发展和水资源可持续利用的主要 障碍。严峻的现实告诉我们，对干旱缺水问题的研究已刻不容缓。 风险分析是研究具有不确定性系统的有效的技术工具，在社会科学和经济学领域有 着较为广泛的应用。但将风险分析技术引入水资源和水环境科学领域，尚处于起步阶段。 干旱缺水现象极其复杂，涉及的因素众多，因此把风险理论用于干旱缺水的研究尚不 多见，有关研究也主要是用于干旱特征的分析上。因此由于干旱缺水的不确定性，应用 风险量化、风险评价及风险管理技术研究干旱缺承问题，对其进行有效的管理具有重要 的理论和指导葸义。 1 1 国内外研究现状 1 1 1 自然灾害风险研究概况 风险( m s k ) 一词最早于1 9 世纪末由西方学者在经济学领域中提出。在经济领域，风 险是指从事某项活动的结果的不确定性，这种结果包括损失、盈利、无损失也无盈利三 种情况。目前，对风险的定义各有分说i2 。”，如定义风险为损失机会和损失可能性：损 失韵不确定性；损失发生的概率；产生不利结果的剧烈程度及其发生的概率；预期与实 际结果变动性；特定危害性事件发生的可能性与后果的结合；风险事件与风险率两位一 体等等。d e v i n 等涉及到的风险表达式为“易损性= 风险敏感性”【6j i “。蒋维等曾论述 到，“风险是指可使未来的管理遭受损失的不确定因素，风险是指发生不幸事件的概率， 风险就是一个事件产生我们所不希望的后果的可能性”口】。他们将风险的定义表达式写 成：风险( 后果时间) = 频率( 事件数单位时间) 危害度( 后果每次事件) 。汪敏等认为风险 是指在一定条件下和一定时期内可能发生各种结果的变动程度p 】。目前，对于风险的定 义还没有统一的定论，各辩定义都是从各自不同的需要的角度去理解的。目前普遍认为， 风险应该包含三个基本要素：不利事件、不利事件发生的概率和不利事件导致的损失。 自然灾害是指自然变异超过一定的程度，对人类和社会经济造成损失的事件。由于 过去的灾害管理工作的重点是危机管理，强调灾后的救济与恢复轻视灾前的预防和准 备，因此社会总是从“一个灾害走向另一个灾害”，很少降低灾害风险。随着灾害在全 球造成的影响越来越大，人们的注意力越来越转向降低灾害风险方面。 同风险一样，对于自然灾害风险的定义也有很多说法：联合固人道主义事务部于 1 9 9 2 年公布了自然灾害风险的定义：是指在一定区域和给定时同段内，由于特定的自然 灾害而引起的人民生命财产和经济活动的期望损失值，并采用了“风险度( r ) = 危险度 ( h ) 易损度( v ) ”的表达式| l 。s h 0 0 k 进一步解释了风险表达式中为什么危险度和 易损度只能相乘而不能相加的问题i “j 。国际地科联( 砌g s l 滑坡研究组风险评价委员会把 风险定义为对健康、财产和环境不利的事件发生的概率及可能后果的严重程度1 1 “。中国 自然灾害研究中通常认为灾害风险指的是灾害活动及其对人类生命财产破坏的可能【j 。 史培军等在综合国内外相关研究成果的基础上提出区域灾害系统论的理论观点，认为灾 情( 灾害损失) 是由孕灾环境、致灾因子、承载体之闻相互作用形戏韵，其轻重程度取 决于孕灾环境的稳定性、致灾因子的风险性以及承灾体的脆弱性，是由上述相互作用的 三个因素共同决定的 1 ”。多多纳裕一等认为一定区域自然灾害风险是由自然灾害危险性 ( h a z a r d ) 、暴露( e x p o s u r e ) 或承灾体、承灾体的脆弱性或易损性( v u l n e r a b i l i t y ) 三 个因素相互综合作用而形成的”。张继权等认为自然灾害风险指未来若干年内可能达到 的灾害程度及其发生的可能眭。一定区域自然灾害风险的形成一般具有四个最重要的因 素i l ”j ：第一是自然灾害危险性，指造成灾害的自然变异程度，主要是由灾变活动规模 ( 强度) 和活动频次( 概率) 决定的。一般灾变强度越大，频次越禹，灾害所造成的破 坏损失越严重，灾害的风险也越大；第二是暴露或承灾体，指可能受到危险因素威胁的 所有人和财产，如人员、牲畜、房屋、农作物、生命线等。一个地区暴露于各种危险因 素的人和财产越多即受灾财产价值密度越大，可能遭受潜在损失就越大，灾害风险越大； 第三是承灾体的脆弱性或易损性，指在给定危险地区存在的所有任何财产由于潜在的危 险因素而造成的伤害或损失程度，其综合反映了自然灾害的损失程度。一般承灾体的脆 弱性和易损性越低，灾害损失越小，灾害风险也越小，反之亦然。承灾体的脆弱性或易 损性的大小，既与其物质成分、结果有关，也与防灾力度有关；第四是防灾减灾能力， 是指政府及个人为了防止和减小风险而采取一系列措施的能力。这种能力越强，受到灾 害的风险就越小。 目前日、美等一些发达国家在灾害管理上已经采取了这一崭新的理论和方法“。“j ， 但是发展中国家还没有有效地开展这方面的工作。近年来，我国在地震、洪水、泥石流 等灾害的研究上，应用风险理论较多，而且，风险图也越来越显现出优势来。虽然风险 的定性描述有了较大的统一，但是风险的定量表达仍在探索之中。我国已采用的灾害研 究方法，主要方法有实地调查法，数理统计方法，现代遥感技术的应用，专题制图法等。 1 1 2 城市干早缺水研究现状 水资源短缺与水质污染，是目前水资源所面临的两大问题。缺水可以认为是干旱的 一个分支。由于水资源系统是一个开放的复杂的动态复合大系统，以及人类认识客观世 界的局限性，水资源系统总是伴随着各种不确定因素的困扰。水资源系统风险泛指特定 的时空环境条件下，水资源系统中发生的非期望事件及其发生的概率并由此产生的损失 程度。水资源短缺风险是指在特定的时空环境条件下，由于来水和用水两方面存在的不 确定性，使得区域水资源系统发生供水短缺事件及其发生的概率并由此产生的损失程度 2 “。水资源是否短缺，短缺情况如何，简单来讲是受用水需求和供水两个因素影响决定 的。由于径流、降雨等的随机性，供水和需水都存在不确定的因素，因此，水资源的短 缺也具有随机性，即缺水存在着一定的风险。缺水必然会使国民经济受到重大损失。为 了避免或者减轻损失需要从供水和需水两个方面采取一系列工程和非工程的避险措施， 对缺水风险进行调控。 “缺水”是个相对概念，“城市缺水”的含义是城市供水量满足不了城市的用水需 求。目前研究城市缺水问题，已经由单纯的通过供需水分析做定性分析的阶段发展为定 量分析的阶段。目前常用多指标模糊决策法评价城市缺水。李波等利用多指标模糊决策 法评价城市缺水f 2 5 【2 6 】，综合评价模型由4 个层次构成：第一层为目标层，即城市缺水评 价层；第二层为准则层，即合理确定城市缺水程度所依据的准则，这些准则分别为城市 建设、水资源、用水水平、水环境和缺水状况；第三层为指标层，即相应一定准则f 的 指标共1 2 个，由这些指标确定各准则层的状况；第四层为城市层，即被评价的城市。 城市缺水程度评价分为4 步：确定各项准则在综合评价中的权重以及各评价指标在相应 准则中的权重；计算各项指标特征值的隶属度和各准则对于城市缺水程度的隶属度；经 模糊识别和综合后得到被评价城市缺水严重程度的隶属度；根据各城市的缺水隶属度的 大小进行缺水程度的等级划分。将城市水资源紧缺程度分为严重、较严重、一股三种， 缺水类型分为资源型、工程型和水质型三种类型。在指标的选取上，彭岳津等从水资源， 供水及工程，需水、用水、节水、人口、社会、经济、水质等5 个方面选取1 6 个评价 指标吲【2 8 1 ；董洁等把指标分为水资源、社会经济、供水、需水、水环境、供需分析等6 大类共1 9 个【29 l ；洪阳等从水资源条件，供水系统，使用系统和排放容纳系统等4 个方 面选取1 7 个评价指标【3 。评价指标按类别分层次分配权重，采用专家调研法确定权数， 或者通过层次分析法( a h p ) 进行指数综合评定。门宝辉等利用主成分分析方法对城市 及地区的水资源可持续利用程度进行了评价【j “。 近几年，我国学者开始进行区域水资源系统的风险研究，并取得了一定的研究成果， 如阮本清和魏传江针对首都圈水资源保障体系风险管理和水资源短缺风险管理进行了 系统研究，提出了相应的研究方法、指标体系和管理对策等 3 2 l ；左其亭等从分析总结水 资源系统中存在的不确定性因素的类型( 包括随机性、模糨性、坎色性及末确知矬 及研 究方法，提出水资源不确定性系统的概念并建立了水资源系统风险计算模型【3 3 】；姜文来 等，系统介绍了有关水资源风险评价与管理的基本理论和方法f 3 4 】。从水资源系统风险决 策的发展过程来看，一般是先探讨单目标的风险决策问题，然后才是多目标的风险决策 问题，直到研究信息不完备情况下的水资源j x l 险型决策。对于水资源系统的风险决策研 究更多的集中在防洪系统的风险决策方面，而对于水资源短缺的风险决策则鲜见报道。 由此可见，目前关于城市缺水问题的研究，大多只是从供水、用水等水资源系统的 角度考虑缺水程度及其类型，尚无与风险管理理论与方法相结合的成熟的例子。如果短 将二者结合起来，将对城市规划及水资源的可持续发展有良好的作用。 1 1 3 吉林省城市干旱缺水研究现状 子君宝等在分析水资源现状基础上，详缨探讨了长春市2 1 世纪届永需求及可韵用水 资源潜力，分析了水资源利用存在的问题，并提出长春市水资源可持续利用的可行性建 议【3 “。廖资生概述了长春市半个多世纪以来城市供水水源随着城市需水量增长而变化的 历史过程，预测了2 l 世纪前期城市的需水量，提出了解决城市供水水源的方法对新世纪 城市的供水水源与区域供水规划问的关系、水资源管理政策与法规、水资源分配原则、 供水水源投资与经营等问题提出了新的思路和见解【3 6 。谢万库等从吉林省中部城市的缺 水现状，强调了调水的必要性1 3 ”。于书霞等运用系统动力学的方法，从人口、工业生产、 水资源供应和污染等4 个状态变量研究了城市水资源供需系统的优化分析并分析了城市 水资源供需系统的动态变化，提出了解次水资源短缺以及水体污染的控制方案”1 。 省内对城市干旱缺水方面的研究论文不太多，而研究又多是局限于分析水的供应与 需求问的关系，提出一些水资源的使用及管理上的措施几乎没发现运用风险理论的研 究。 1 2 研究内容与意义 1 2 1 研究内容 根据收集数据资料的难易程度和城市的代表性，本文以吉林省内9 个城市化较典型 的地级城市为对象，在可持续发展的基本原则下，瞄准国外发展趋势和前沿性科学问题， 以全球变化和振兴东北老工业基地为大背景。借助计算祝技术、地理信怠系统技术、风 险分析技术和多种定量分析方法，以国外先进的研究成果为基础，从气象与气候学、自 然地理学、水_ 文与水资源学、环境科学、自然灾害科学、经济学和风险管理等科学的观 点与理论出发，从城市干旱缺水形成的致灾因子危险性，承灾体的暴露性和脆弱性，防 灾减灾能力四个方面着手，建立了城市干旱缺水风险评价模型；利用风险评价模型，对 吉林省城市干旱缺水风险程度进行评价，并借助g l s 技术绘制吉林省城市干旱缺水风险 分布图；在此基础上提出了适合吉林省的城市干旱缺水风险管理对策。 1 2 2 研究意义 进入2 0 世纪以来，随着社会经济的快速发展，水的需求急速增长，全球性的水荒 正在1 0 0 多个国家出现。由于缺水，城市地下水长期大量超采，造成大面积区域性的地 下水位下降；河流稀释能力减弱，水污染日趋严重；工业与农业、生产与生活以及地区 问的用水矛盾晶益尖锐；不少城市己发生用水危机，我国北方城市己开始在供求关系上 出现恶性循环。由此可见，认真研究水资源问题，是实现城市可持续发展的刻不容缓的 当务之急。 本世纪以来，全球城市化加速，世界人口和产业密度向城市空间转移，生活水平和 活动强度不断提高，水需求量迅速增长，使许多城市供水同趋紧张。城市水供需矛盾目 趋尖锐，城市缺水事件频频发生，已严重制约了城市经济的发展，并对城市居民的生活 和社会发展带来了诸多不便与危害。迄今，国内外编制减灾预案通常都是针对地震、洪 水、火灾等突发性灾害，对于干旱这样的缓发型灾害，虽然也实施了不少水利工程，丌 发了许多抗旱和节水技术，但与风险理论相结合的研究，尚无成熟的范例。而且，干旱 多倾向于农业干旱，涉及城市缺水干旱的研究甚少。研究城市缺水原因，摸索其发生的 特点和规律，探讨城市干旱缺水风险评价的理论与方法并根据各城市干旱缺水风险率的 大小有针对性地提出管理对策，以最少的成本实现最大安全保障。 本文将增加干旱缺水风险意识，提高抗旱应变能力，减轻旱灾影响和损失，为在吉 林省开展全面、主动抗旱提供坚实的理论依据与科技支撑，同时可为实现吉林省水资源 可持续利用，保障区域经济可持续发展帮老工业基地改造战略实施提供科学依据和决策 建议。 2 1 理论依据 2 理论依据与研究方法 2 1 1 自然灾害风险的形成机制 自然灾害是指自然变异超过一定程度，对人类和社会经济造成损失的事件4 3 9 ) 1 4 。自 然灾害风险指未来若干年内可能达到的灾害程度及其发生的可能性。因此，根据目前比 较公认的自然灾害风险定义，一定区域自然灾害风险的形成一般具有4 个重要因素【4 ”， 如图l 所示。 图l 自然灾害风险四要素示意图 f l g 1t h ef o u rc o m p o n e n t so f n a t u r a ld j s a s t e rr 主s k 自然灾害风险( r ) 的形成及其大小，是由致灾因子的危险性( h ) 、承灾体的暴露性 ( e ) 和脆弱性( v ) 、防灾减灾能力( c ) 来综合影响决定的。即有 r = n e n y n c 所谓致灾因子的危险性是指可能造成灾害的变异程度。主要是由灾变活动规模( 强 度) 和活动频次( 概率) 决定的。一+ 般灾变强度越大，频次越高，灾害所造成的破坏损 失越严重，灾害的风险也越大。 承灾体的暴露性是指可能受到危险因素威胁的所有人和财产，如人员、牲畜、房屋、 6 农作物生命线等。一个地区暴露于危险因素的人和财产越多，即受灾财产价值密度越大， 可能遭受的潜在损失就越大，灾害风险也越大。 脆弱性也叫易损性，是指在给定的危险地区存在的所有财产由于潜在的危险因素而 造成伤害或损失的容易程度，脆弱性越大损失也越大，灾害风险也越大。 防灾减灾能力是指政府及个人为了防止和减小风险而采取一系列措施的能力。这种 能力越强，受到灾害的风险就越小。 2 。1 。2 风险管理理论 风险管理是研究风险发生规律和风险控制技术的一门新兴管理学科【4 “，通过风险识 别、风险估测、风险评价，并在此基础上优化组合各种风险管理技术，对风险实施有效 的控制和妥善处理风险所致损失后果，期望达到以最少的成本获得最大安全保障的目 标。 由于过去的工作重点是危机管理，因此，社会总是从“一个灾害走向另一个灾害”， 很少降低灾害风险。随着灾害在全球造成的影响越来越大，人们的注意力越来越转向降 低灾害风险方面，即通过采取各种减灾行动及改善运行能力的计划降低灾害事件的风 险，对灾害进行风险管理。风险管理强调在灾害发生前着手准备、减轻、预测和早期警 报工作，其目的是降低随后而来的事件的影响。图2 表示了灾害危机管理和灾害风险管 理的区别【4 4 】。由此可看出，除了在管理的方法、依据和决策等方面灾害危机管理和灾 害风险管理存在着本质差异外，在管理过程上也存在着明显的差异，灾害危机管理集中 于灾害临近或已发生时的管理，而灾害风险管则贯穿于灾害发生发展的全过程，倡导灾 前的准备，并要使之纳入疏缓、准备、回应、恢复四大循环进程中。因此，面对各种各 样的自然灾害，对于政府而苦，如何将风险管理纳入灾害管理中，建立起一个全面的整 合的自然灾害管理体系和模式，即综合自然灾害风险管理体系和模式，不断提升政府和 社会的灾害管理能力，可以说是当今灾害管理的最大挑战。 危桃管理风险管理 预测不能 能 先例前例不存在存在 处理- 判断时间 短长 概念减少负影响畴j 负影4 向 高层领导的判断 果断裁决 l r j 时间 危机管理( c r i s i sm a n 8 9 e m e n t ) 风险管理( r j s km a n l g e m e n t ) 图2自然灾害危机管理和风险管理的比较 f 1 92t h ec o m p a 订s o nb e l w e e nt h ec 打s j sm a n a g e m e n la n d t h er i s km a n a g e m e n to f n a t u r a ld i s a s t e r 2 1 3 城市水资源系统 城市水资源系统多为自然系统与人工系统相互结合的复杂系统，如图3 所示。它包 括来水与储水系统、输水系统、用水系统和排水系统等，呈现出具有多目标、多层次系 统结构的特点删。 来水储水系统 摊水系统 图3 城市水资源予系统关系图 f i 9 31 1 1 es u b r e l a t o nc h a r to fc i t yw a t e rr e s o u r c es y s t e m 2 1 4 城市干旱缺水类型划分 城市缺水可分为资源型缺水、工程型缺水、水质型缺水和混合型缺水四种类型，根 据抽样2 7 3 座缺水城市的分析结果，资源型缺水占4 6 。工程型缺水占2 9 ，水质型 缺水占7 ，混合型缺水占1 8 。缺水城市遭遇干早，不仅居民生活、工业生产受到直 接影响，还对服务业、城市投资环境造成影响，有的由于超采地下水造成地面沉降等影 响生态安全。 资源性缺水是由于乱砍溢伐，地表植被破坏，造成水土流失，没有办法涵养水源， 而导致的缺水，或者经济建设高速增长，用水量增大，工业用水、农业用水城市生活用 水大大增加，而造成的缺水，即由于水量不足而造成的缺水。所谓水质性缺水，就是由 于水污染造成的缺水。工程性缺水，是指从地区的总量来看水资源并不短缺，但由于工 程建设没有跟上，造成的供水不足。 。鄂竞平在部分省( 市) 城市抗旱i 作座谈会e 的讲话h n p ：w w 、v m w l g o v c n b z z s 2 0 0 4 0 7 2 9 3 8 0 5 7a s p 9 统系求蹲 、，、，ll 2 2 研究方法与数据来源 2 2 1 研究方法 本文采用的研究方法是，自然灾害指数法、加权综合评价法和层次分析法等相结合 定量分析方法。 自然灾害指数法f 4 卅：自然灾害风险指未来若干年内可能达到的灾害程度及其发生 的可能性。一般而言，自然灾害风险是危险性、暴露和脆弱性相互综合作用的结果，防 灾减灾能力对于自然灾害风险度大小的作用也是比较大的，因此在区域自然灾害风险形 成过程中，危险性( h ) 、暴露性( e ) 、脆弱性( v ) 和防灾减灾能力( c ) 是缺一不可 的，足四者综合作用的结果，自然灾害风险数学公式表示为： 自然灾害风险度= 危险性暴露性脆弱性防灾减灾能力 ( 1 ) 加权综合评价法【4 7 】：是根据评价指标对于评价总目标的影响的重要程度的不同， 预先分配一个相应的权重系数，然后再与相应的被评价对象的各指标的量化值相乘后再 相加。加权综合评价法综合考虑了各个因子对总体对象的影响程度，是把各个具体的指 标的优劣综合起来，用一个数量化指标加以集中，表示整个评价对象的优劣，因此，这 种方法特别适合于对技术、决策或方案，进行综合分析评价和优选，是目前最为常用的 计算方法之一。计算公式为： p = 爿嘭 ( 2 ) 且有爿) o ，4 ，= l ，= l 式中，尸为某评价对象所得的总分；4 为某系统第f 项指标的量化值；形为某系统 第f 项指标的权重系数； 为某系统评价指标个数。 层次分析法( a h p ) 4 8 1 ：是一种对指标进行定性定量分析的方法，也是计算复杂 系统各指标权重系数的最为合适的方法之一。一般分为6 个步骤： ( 1 ) 画指标体系的层次图； ( 2 ) 确定计算各层次权重系数顺序： ( 3 ) 构造判断矩阵； ( 4 ) 各层次单排序指标权重计算； ( 5 ) 各层次判断矩阵一致性检验； ( 6 ) 计算组合权重系数。 2 2 2 数据来源 本文的数据中，社会统计数据是从吉林省统计局编写的吉林统计年鉴2 0 0 4 【4 9 中获取的，水文数据和部分气象数据是从吉林省水利厅的吉林省水资源综合规划水资源 1 0 调金评价成果概要中获取的。干旱指数等数据是从吉林省水利厅编写的吉林省水宁 灾害中获取的f 5 0 】。 2 2 3 研究技术流程 根掘上述的城市于旱缺水风险形成机制和理论，借签自然灾害风险评价与管理的过 程，提出了如图4 所示的城市干旱缺水风险评价与管理基本程式。 图4 城市干旱缺水风险评价与管理基本程式 f l g 4b a s i cp r o c e d u r ef o rr i s ka s s e s s m e n ta n dm a n a g e m e m o fu r b a nd r o u 卧ta n dw a t e rs h o r t a g e 总体上讲，城市干旱缺水风险评价与管理人敛可以分为四个步骤：( 1 ) 数掘收集与 处理；( 2 ) 城市干旱缺水风险信息管理；( 3 ) 城市十旱缺水风险分析与评价；( 4 ) 城市 干旱缺水风险图绘制与风险管理。 占林省水利厅占林省水资源综合规划水资源调查评价成果概要，2 0 0 4 ，8 l l 3 吉林省城市干旱缺水风险识别与风险估测 3 1 风险识别 3 1 1 自然灾害风险识别基本理论 风险汲鄹又称风险辨识，它是指通过埘大量来源可靠的信息资料进行系统 r 解和分 析，找出风险之所在和引起风险的主要因素，并对其后果做出定性的估计口”。 一般性的风险识别方法有分析方法( 包括层次分解和风险树) ，专家调查方法( 包 括头脑风暴法和德尔菲法) ，幕景分析法及蒙特卡洛方法旧。 3 1 2 吉林省城市干旱缺水现状分析 吉林省位于东北地区中部( 图5 ) ，辖长春、吉林、延边朝鲜族自治州等9 个地级巾- ， 者林省地处北温带，地势自东南向西北沉降，形成了东部山地、中部丘陵、西部平原的 地貌特征。主要河流有第二松花江、斗七丹江、浑江、图们江、鸭绿江等。年平均降水量 为6 0 9 1 m m ，水资源总量为3 9 8 8 亿m 3 ，人均水资源量为1 5 1 8 m 3 。 圈5 研究区位图 f 培5t h es t u d ya r e am a p 吉林省是我国北方干旱缺水省份之一，干旱缺水波及范围广、影响程度重、造成的 损失大。而且随着城 j 化进程的加快，人n 增加、经济发展和生活环境改善使得城市用 水量逐年增加城市二旱缺水也呈发展加剧态势。i 彗林省人均水资源紧缺，人均占有地 表水姿源量为1 4 6 l 立方米，仪为全国人均占有水资源量的6 2 ，9 ，吉林省亩均占有水 资源量为6 0 3 立方米卣年，为全困亩均吁有水资源量的3 2 6 。省会长春r f 丁人均占有 水资源量为3 5 4m 3 ，是我国严重缺水城市之。水资源供需矛盾十分尖锐，缺水对长春 市工业、农业、人民生活及城市发展等方面产生严重影响。目前，长春市日供水能力为 1 0 6 6 万立方米。目平均实际供水量8 1 5 万立方米。现有的供水能力，已不能满足长春 市中、远期城市用水的需求。按照国际通用的指标( 表1 ) 来衡量【5 3 】，吉林省属于中度 缺水，长春市属于重度缺水，四平、辽源、松原等地区为重度缺水地区，如表2 所示。 表l 国际通用的水资源紧缺指标 t a b l elt h ei n t e m a t i o n a li n d e xo f w a t e rr e s o u r c es h o n a g e 表2 吉林省城市水资源状况 t a b l e2t h es i t u a t j o no f w a t c rr e s o u r c ej nt h cc m e so f j j 】i nd r o v j n c e 吉林省是水资源贫缺的省份，问题在于以下几个方面： 一是水资源分布极不均匀。吉林省西部的大安、乾安、前郭、长岭、扶余、双辽、 农安等县人均占有水资源量仅约l o o 立方米，亩均水资源量2 0 3 0 立方米，仅为东部长 白、集安、抚松、靖宇、安图、珲春等县的1 和0 2 5 。 二是水资源分布与工农业的布局和发展不协调，不适应。吉林省水资源量最充沛的 东部山区河川径流量占全省的6 7 5 ，而工业产值、耕地面积、人j 二j 分别占全省的2j 、 1 0 _ 4 和1 9 8 ：而工农业生产集中的中西部丘陵平原区的工业产值、耕地面积和人n 分别占全省的2 9 8 、3 8 7 和3 5 ，而河川径流量只占全省的4 7 ；西部平原农牧区， 耕地面积为全省的3 2 。8 ，两河川径流量仅占全省的o 8 。 三是水质污染减少了可利用的水资源量。据1 9 9 0 年全省各江河水质观测分析，全 省受污染的四、五级水质河段，占评价总河长的4 9 ，4 ，既有一半的河长水质受到污染， 属于重污染和严重污染，除少部分可作农用外，绝大部分不能利用，属于污染水体不能 饮用的三级以上的水质河段占全省总评价河段的8 63 。可见污染是很严重的。 四是水利工程破坏严熏、病险水库多，工程不配套，不能充分发挥工程效益。 省会长春市人均占有水资源量为3 5 4m 3 ，是我国严重缺水城市之一，如表3 所示， 长春市近年来人均水资源量呈下降趋势p 。水资源供需矛盾十分尖锐，缺水对长春市工 业、农业、人民生活及城市发展等方面产生严重影晌。目前，长春市日供水能力为1 0 6 6 万立方米，日平均实际供水量8 i ，5 万立方米。现有的供水能力，已不能满足长春市中、 远期城市用水的需求。从表4 、表5 中可以看出长春市每年的需水增长率保持在一个平 稳的基础上，需水量是逐渐增多的，而可供水量总体趋势是在减少。虽然2 0 0 0 年末完 成引松入长工程，增加日供水量9 0 万m 3 d ，但目前为止水资源还是供不应求，即缺水 风险仍然存在。 表3 长春市近年人均水资源量( 单位：m 3 ) ! ! ! ! ! ：! 生p 竺2 1 坚! 翌旦! 型堑! ! ! 坐! ! ! ! ! ! ! 竺! 也竺塾! ! 壁! 竖垫! ! ! ! 坐竖竺! f 竺堡璺：2 年份 1 9 9 0i 9 9 11 9 9 21 9 9 3，9 9 41 9 9 51 9 9 6 表4 人均可供水量( 单位：m 3 ) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ：! ! ! ! ! ! ! ! 苎! ! ! 坚! ￥! ! e ! ! e ! ! ! ! 呈! ! 呈! ! j 墨：2 年份1 9 9 01 9 9 1 1 9 9 21 9