基于ＳＷＡＴ 模型的蓝绿水短缺指数计算与风险评价

程琰 左其亭 邱曦

摘 要：为了降低沁河流域水资源短缺风险，以沁河流域为研究对象，基于所构建ＳＷＡＴ 模型的输出结果，估算２０１０—２０１６ 年沁河流域蓝绿水资源量，利用蓝绿水足迹和可利用蓝绿水资源量计算蓝绿水短缺指数，并划分４ 个蓝绿水短缺风险等级，定量评估沁河流域蓝绿水短缺状况。结果显示：１）沁河流域多年平均蓝水资源量为９．１ 亿ｍ３，占水资源总量的１２．０％；多年平均绿水资源量为６６．９ 亿ｍ３，占水资源总量的８８．０％，说明沁河流域水资源大部分为绿水资源；２） 年尺度下沁河大部分子流域的蓝水短缺指数大于１．０，蓝水短缺风险等级为较大风险，其中下游地区的焦作市蓝水短缺问题尤为严重；３） 年尺度下沁河各子流域的绿水短缺指数呈现一定差异性，大部分子流域多年平均绿水短缺指数在０．５～１．０ 范围内，绿水短缺面临中度风险，总体而言，绿水短缺风险低于蓝水短缺风险。基于蓝绿水短缺指数分析，提出应对沁河流域水安全风险的措施建议。

关键词：蓝绿水；ＳＷＡＴ 模型；水短缺指数；风险评价；沁河流域

中图分类号：ＴＶ２１３．４ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．０１５

引用格式：程琰，左其亭，邱曦．基于ＳＷＡＴ 模型的蓝绿水短缺指数计算与风险评价［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（５）：９１－９７．

水资源作为生活、生产和社会发展的基础资源，在社会经济中具有举足轻重的地位。受人口增长及气候变化等因素的影响，目前全球超过１０ 亿人面临生活用水不足的问题，约２６ 亿人无法获得安全卫生的水源，２０５０ 年缺少饮用水的人口将达到２０ 亿之多［１－３］ ，全球水资源利用面临巨大压力［４］ 。水资源短缺问题已经成为国际上普遍关心的热点，了解地区水资源短缺状况对于水资源管理具有重要意义。因此，有必要科学评价不同尺度的水资源短缺程度，量化其水资源短缺风险状况，为当地水资源管理与优化配置提供科学依据。

目前针对水资源短缺风险评价的研究成果较为丰富，主要包括应用于流域［５］ 和区域［６］ 等不同空间尺度，采取模糊综合评价法［７］ 、正态云模型［８］ 、主成分分析法［９］ 等不同研究方法，基于水贫乏指数［１０］ 、Ｆａｌｋｅｎ?ｍａｒｋ 指数［１１］ 、水压力指数［１２］ 等不同指数来评价水资源短缺风险，然而长期以来水资源短缺风险评价往往缺乏对水资源及生态环境可持续发展等方面的考虑。为综合评价水资源的经济－ 生态效益， Ｆａｌｋｅｎｍａｒｋ等［１３］ 提出了蓝绿水资源相关概念：蓝水资源是储存于地表河流、湖泊、水库及地下含水层中可供人类直接开发利用的水资源；绿水资源包括储存于非饱和土壤中的水量和下垫面通过蒸散发返回大气的绿水流两部分，其中绿水流分为生产性绿水流（植物、作物通过光合作用和蒸腾作用吸收的土壤水分，是维持生态和保障粮食生产的重要部分）和非生产性绿水流（裸土通过蒸发作用消耗的水分，是区域水平衡的基本要素）［１４－１５］ 。目前针对蓝绿水资源的研究较多，但主要聚焦于利用ＶＩＣ 模型［１６］ 、ＳＷＡＴ 模型［１７－１８］ 、ＬＰＪＭＬ（Ｌｕｎｄ?Ｐｏｔｓｄａｍ?Ｊｅｎａ Ｍａｎａｇｅｄ Ｌａｎｄ）模型［１９］ 等研究蓝绿水资源量的估算方法［２０］ 、对蓝绿水资源的时空演变状况及其影响因素进行分析［２１］ ，而基于蓝绿水资源状况对水资源短缺问题的相关研究还有待进一步开展。以蓝绿水复合视角对水资源短缺风险进行评价，可为流域水资源问题应对和可持续利用研究提供一种新思路。

基于此，本文以沁河流域为研究对象，通过构建ＳＷＡＴ 模型，分别计算淡水资源中支撑经济社会发展的蓝水资源量及维持生态环境健康稳定的绿水资源量，并利用以水资源消耗量与可利用量的比率表征的蓝绿水短缺指数定量研究沁河流域蓝绿水短缺风险状况，以期为应对水资源短缺风险和提升沁河流域水资源可持续利用水平提供科学依据。