提　要　论文首先分析了在现状年（1993 年）供水能力和需水条件下，1960～1993 年的气候波动对莱州湾地区水资源供需平衡和脆弱性的影响。然后根据未来气候情景分析了在 2000 规划年和 2020 规划年供水能力和需水要求下，未来气候变化（2000～2042 年）对水资源供需平衡及脆弱性的影响。在农业需水保证率 50% 时，2000～2019 年水资源供需基本平衡，但 2020～2042 年水资源短缺 2.0～5.7亿m³。若考虑未来气温的上升，则水资源短缺进一步加大。因此，2020 年以后需在调入 5.6亿m³ 客水资源基础上，从区外调入更多稳定的水量以保证该地区社会经济的可持续发展。

关键词　气候变化；水资源影响；脆弱性

中图分类号　P467

文献标识码　A

文章编号　1000－3037(2001)01－0009－07

　　在全球水资源日趋紧缺的情况下，水文水资源的气候影响研究已受到普遍关注。例如，Frederick K D 研究了美国 Missouri-Iowa-Nebraska-Kansas (MINK)区域气候变化水资源影响与响应^[1]。Bowes M D 和 Crosson PR分析了 MINK 区域气候变化水资源影响的社会经济后果^[2]。Frederick K D 讨论了气候变化及人口和经济增长对未来水资源供给和需求的影响及适应对策^[3]。Riebsame W E 研究了水资源管理对气候变化的调整^[4]。山东省莱州湾地区按 1993 年人口和耕地计算，人均水资源 315m³/人，耕地每公顷水资源只有全国平均水平的 1/7，水资源已成为制约地区经济发展和生态环境治理的瓶颈。本文旨在分析近 40 年来的气候波动及未来气候变化对该地区水资源供需平衡和脆弱性的影响。

1 研究地区水文概况及资料来源

　　莱州湾地区位于山东省的北部，北纬 36°25′～37°47′，东径 118°17′～120°44′，总面积 10114km²，沿莱州湾海岸呈半环状。全区包括龙口、招远、莱州、平度、昌邑、寒亭、寿光和广饶 8 个县（市），是我国东部经济发展水平较高的地区，也是发展中的重点对外开放区。全区有小清河、淮河、弥河、胶莱河、白浪河、王河和黄水河等河流二十余条，属淮河流域沿海诸河水系。区内的河流多发源于南部的丘陵山区，向北独流入海。全区多年平均（1956～1993 年）降雨量 594.7mm，多年平均地表径流量 12.94亿m³（含上游入境客水量）。汛期 6～9 月径流量占全年径流量的 70%～85%，洪水暴涨暴落，调蓄困难，而枯季径流量很小，甚至长时间断流，无水可用。

　　自 1977 年以来，该地区近 20 年气候持续干旱，同时该地区经济也进入了粗放型持续高速发展时期，水资源供需矛盾日益突出，导致超采地下水，致使形成大面积地下水位负值区，引发了海（咸）水入侵灾害，使滨海海（咸）水入侵区生态环境遭受严重危害，工农业生产受到严重损失。

　　本文所用的该地区还原水资源及 1993 年、2000 年和 2020 年规划年供水量和需水量资料来源于《海水入侵防治试验研究》第三专题组水资源计算成果汇编^①。

2 近 40 年来的气候波动对莱州湾地区水资源脆弱性影响

2.1 气候波动对天然水资源的影响

　　根据莱州湾地区 1960～1993 年年降雨量差积曲线，1960～1976 年 17 年间差积曲线呈上升趋势，而在 1977～1993 年 17 年间差积曲线呈下降趋势（图略）。由此可以判定，莱州湾地区在 1960～1976 年期间处在多雨期，而在 1977～1993 年期间则处在少雨期。另据烟台、青岛和济南近百年降雨量资料的分析，降雨变化存在 60 年左右的周期。由于莱州湾地区处在胶东半岛区之中，且短系列降雨资料又与长系列站的同期降雨资料基本一致，故莱州湾地区的降雨变化周期也可以认定为 60 年左右。从近百年降雨资料看，1917～1946 年为连续少雨期，1947～1976 年为连续多雨期，而 1977 年以后又进入一个新的少雨期。据此，以 1976 年为转折点，将 1960～1993 年全区年雨量序列划分为 1960～1976 年 17 年的多雨期和 1977～1993 年 17 年的少雨时期。以上两个时期及干旱最严重的 1980 年代降雨距平百分率和同期各项水资源距平百分率见表 1。

表 1 各时期降雨和各项水资源距平百分率 (%)
Table 1 Percentages of anomaly of precipitation and water
resources in each period

时段（年）	1960～1976	1977～1993	1980～1989
降水	12	－12	－18
全区地表水资源	27	－27	－43
山丘区地下水资源	22	－28	－46
平原区地下水资源	9	－12	－19
全区地下水资源	10	－15	－25
全区水资源总量	26	－27	－42

　　由表 1 可知，在 1960～1976 年多雨时期，全区降雨量较多年平均增加 12%，相应的全区水资源总量较多年平均（14.57亿m³）增加了 26%；在 1977～1993 年少雨时期，全区降雨量较多年平均减少 12%，相应的全区水资源总量较多年平均减少 27%。1980～1989 年是近 40 年来最干旱的时期，全区降雨量较多年平均减少 18%，相应的全区地表水资源较多年平均减少 43%，全区地下水资源较多年平均（6.83亿m³）减少 25%，全区水资源总量较多年平均减少 42%。若用水资源变化百分率比降雨变化百分率作为水资源对降雨变化的敏感指数，对于全区水资源总量，降雨增加 10%，全区水资源总量增加 22%；降雨减少 10%，全区水资源总量减少 23%。由此可见，莱州湾地区水资源对气候波动很敏感。

2.2 气候波动对可供水量的影响

　　自 1958 年以来，莱州湾地区修建了大量地表水拦蓄工程。至 1993 年，总库容达 20.5亿m³，兴利库容 8.8亿m³。但因各项拦蓄工程年久失修，病险水库较多，不能充分发挥效益。根据 1993 年水利工程条件下地表水可供水量计算结果，建立地表水可供水量 Y1993（亿 m³）与年地表径流量 R（亿 m³）之间的相关方程：

Y₁₉₉₃=0.5R-1.40 (1)

　　地下水可供水量根据年地下水补给量与 1993 年地下水开采能力计算，开采系数取值 0.95。此外，在 1993 年引黄工程条件下，总引水能力 2.04亿m³，其中由打渔张引黄河水 1.54亿m³，引黄济青工程引黄河水 0.50亿m³。不同时期莱州湾地区在 1993 年水利工程条件下水资源可供水量见表 2。

表 2 各时期可供水资源量（亿 m³）
Table 2 The amount of the available water supply in each period

时段（年）	1960～1976	1977～1993	1980～1989	多年平均
地表水资源	6.6	3.3	2.3	5.0
地下水资源	7.0	5.5	4.8	6.3
引黄前总可供水量	13.6	8.8	7.1	11.3
引黄客水资源	2.0	2.0	2.0	2.0
引黄后可供水量	15.6	10.8	9.1	13.3

　　如不计引黄客水资源，在 1960～1976 年的多雨时期，莱州湾地区可供水量为 13.6亿m³；在 1977～1993 年的少雨时期，可供水量为 8.8亿m³；在最干旱的 1980～1989 年，全区可供水量为 7.1亿m³。可供水量在多雨时期，较多年平均增加 20%，少雨时期减少 22%，干旱最严重的 1980 年代则较多年平均减少了 37%。在增加 2.0亿m³ 引黄客水资源后，可供水量在多雨期较多年平均增加 17%，在少雨期减少 19%，在最干旱的 1980 年代减少 32%。全区总可供水量较引黄前受气候波动的影响略有减小，即总可供水量稳定性略有增加。

2.3 气候波动对现状年（1993 年）水资源脆弱性的影响

　　莱州湾地区用水部门主要有工业、农业、城镇生活用水、商品菜田需水和农村人畜需水等。根据现状年（1993 年）社会经济规模及各部门用水定额指标，采用用水定额法确定莱州湾地区现状年水资源需求量。不同气候条件下莱州湾地区现状水资源供需平衡见表 3。

表 3 不同气候条件下现状年（1993 年）水资源供需平衡（亿 m³）
Table 3 Current water supply and demand under different climatic conditions (10⁸m³)

时段（年）	1960～1976	1977～1993	1980～1989
农业用水保证率 50% 时
全区水资源需求量（亿 m3）	13.2	13.2	13.2
供需差额（亿 m3）	2.4	-2.4	-4.1
供需比值	1.2	0.8	0.7
农业用水保证率 75% 时
全区水资源需求量（亿 m3）	15.6	15.6	15.6
供需差额（亿 m3）	0.0	-4.8	-6.5
供需比值	1.0	0.7	0.6
农业用水保证率 95% 时
全区水资源需求量（亿 m3）	16.9	16.9	16.9
供需差额（亿 m3）	-1.3	-6.1	-7.8
供需比值	0.9	0.6	0.5

　　由表 3 可知，在现状年水资源供需条件下，农业用水保证率 50% 时，1960～1976 年多雨期，可供水资源较需水量多 2.4亿m³，年脆弱性指数（年可供水量比年需水量）为 1.2，属弱脆弱（Marginally Vulnerable）^②。在 1977～1993 年少雨期，可供水量较需水量少 2.4亿m³，年脆弱度指数 0.8，属脆弱；在最干旱的 1980 年代，可供水量较需水量少 4.1亿m³，年脆弱度指数 0.7，属极端脆弱。随着农业用水保证率的提高，水资源脆弱程度随之增加。

3 未来气候变化对水资源脆弱性的影响

3.1 未来气候情景

　　由于人类对气候及其变化认识的局限性，目前还不能准确预测未来气候变化，只能利用各种方法研究制定未来气候情景，以此为基础分析未来气候变化的影响^[5、6]。据王绍武先生对华北地区夏季（6～8 月）45 年（1998～2042 年）降水的预测结果，未来华北地区降水的自然变化有增加的趋势。距平百分率 1998～2002 年为 0，2003～2007 年为 25，2008～2012 年为 5，2013～2022 年为 10，2023～2032 年为－5，2033～2042 年为 5^[7]。根据叶笃正先生“我国未来（20～50 年）生存环境变化趋势”的预测结果：华北地区在 2030 年左右总的气候情景是：冬季将比现代增温 1～1.5℃，降雨基本持平，夏季增温 0.5℃～0.8℃，降雨增加 1%～2%；由于未来的增温，蒸发量明显增加，而降雨的增加不足以弥补蒸发的消耗^[7]。由于莱州湾地区历年降雨量与山东全省历年降雨量变化趋势几乎一致^[8]，因此，可以认为莱州湾地区未来气候情景和华北地区基本相同。考虑到莱州湾地区降雨量主要集中于夏季，年降雨量的变化主要取决于夏季降雨的变化，故用未来夏季降雨距平百分率作为全年降雨距平百分率。并根据以上未来气候情景进行未来气候变化水资源脆弱性影响分析。

3.2 未来气候变化对天然水资源的影响

　　首先在不考虑增温情况下，根据全区地表水资源、地下水资源和全区水资源总量的变化与降雨变化的比值，对未来莱州湾地区天然水资源量的变化作一初步估测。结果见表 4。

表 4 未来地表水、地下水和水资源总量
Table 4 Future surface water resource, ground water resource and total water
resources in Laizhou Bay region (10⁸m³)

年份	1998～2002	2002～2007	2008～2012	2013～2022	2023～2032	2033～2042
降雨量 (mm)	594.7	743.4	624.4	654.2	565.0	624.4
地表水资源（亿 m3）	12.9	19.4	14.2	15.5	11.6	14.2
地下水资源（亿 m3）	6.8	8.2	7.1	7.3	6.4	7.1
水资源总量（亿 m3）	14.6	21.9	16.1	17.5	13.1	16.1

　　1998～2002 年，莱洲湾地区水资源与多年平均持平，在 2003～2007 年的 5 年中，水资源量将有较大幅度的增加，相应的极端雨涝事件将增加^[7]。全区地表水和水资源总量在 2008～2012 年间较多年平均增加 10%，在 2013～2022 年的 10 年中将增加 20%，2023～2032 年的 10 年中较多年平均较少 10% 左右，2033～2042 年又较多年平均增加 10%。总之，在 1998～2042 年的 45 年中，2003～2007 年和 2013～2022 年的 15 年莱州湾地区水资源较多年平均增加较多外，其余 30 年中基本上与多年平均相差不大。根据叶笃先生预测的未来气候情景，2030 年左右，莱州湾地区水资源总量将略增 2%～4%，也基本上与多年平均持平。

3.3 未来气候变化对水资源脆弱性的影响

　　根据 2000 年水资源开发利用规划及工程建设情况计算的地表水可供水量，建立年地表径流 R（亿 m³）与年可供水量经验方程：

Y₂₀₀₀=0.59R-0.97 (2)

式中，Y₂₀₀₀ 为 2000 年水利工程条件下地表水可供水量（亿 m³），上限值取全区总兴利库容 8.8亿m³。

　　由于自 1993 年以来对已有地表水拦蓄工程进行了除险加固及修建部分新的地表水拦蓄工程，2000 年水利工程供水能力较 1993 年有所提高。

　　同理，可建立 2020 年水资源开发利用规划及水利工程建设情况下，年地表径流 R 与地表水可供水量经验方程：

Y₂₀₂₀=0.62R-0.70 (3)

式中，Y₂₀₂₀ 为在 2020 年水利工程条件下地表水可供水量（亿 m³），上限值取 2020 年全区总兴利库容 10.0亿m³。

　　2000 年地下水开采系数仍采用 0.95。根据 1993 年至 2000 年期间在各主要入海河流的下游修建拦河闸、橡胶坝等低水头挡水建筑物、渗井、渗渠、渗沟等地下水回补工程及地下坝等地下水拦蓄调节工程对地下水资源的增加量，建立 2000 年地下水可供水量与 1993 年水利工程条件下地下水可供水量间的相关方程：

G₂₀₀₀=1.1G₁₉₉₃+1.3 (4)

式中，G₁₉₉₃ 为 1993 年水利工程条件下地下水可供水量（亿 m³），G₂₀₀₀ 为 2000 年水利工程条件下地下水可供水量（亿 m³）。

　　2020 年地下水开采系数仍采用 0.95，根据 1993 年至 2020 年之间水利工程对地下水资源增量的计算值建立相关方程：

G₂₀₂₀=1.2G₁₉₉₃+1.5 (5)

式中，G₂₀₂₀ 为 2020 年水利工程条件下地下水可供水量（亿 m³），G₁₉₉₃ 意义同前。

　　2000 年水资源需求量仍用用水定额法计算，其中用水定额根据 1993 年用水定额及 1993 年至 2000 年发展趋势拟定，社会经济发展指标根据国民经济和社会发展规划拟定；2020 年水资源需求量确定方法相同，用水定额和社会经济指标根据 2000 年至 2020 年社会经济发展规划拟定。引黄客水资源根据水资源开发利用规划 2000 年约 3.8亿m³，2020 年约 5.6亿m³。

　　未来（2000～2042 年）莱州湾地区水资源供需平衡见表 5。

表 5 莱州湾地区 2000～2042 年水资源供需平衡（亿 m³）
Table 5 Water supply and demand in Laizhou Bay region from 2000 to 2042 (10⁸m³)

时段	2000～2020	2003～2007	2008～2012	2013～2019	2020～2022	2023～2032	2033～2042
地表水可供水量	6.4	8.8	7.4	8.1	8.9	6.5	8.1
地下水可供水量	8.4	9.9	8.7	8.9	9.9	8.6	9.6
引黄客水供水量	3.8	3.8	3.8	3.8	5.6	5.6	5.6
总可供水量	18.8	22.5	19.9	20.8	24.4	20.7	23.3
保证率 50% 时需水量	20.2	20.2	20.2	20.2	26.4	26.4	26.4
供需平衡	-1.4	2.3	-0.3	0.6	2.0	-5.7	-3.1
脆弱性指数	0.9	1.1	1.0	1.0	0.9	0.8	0.9
保证率 75% 时需水量	23.4	23.4	23.4	23.4	29.3	29.3	29.3
供需平衡	-4.6	-0.9	-3.2	-2.6	-4.9	-8.6	-6.0
脆弱性指数	0.8	1.0	0.9	0.9	0.8	0.7	0.8
保证率 95% 时需水量	25.0	25.0	25.0	25.0	30.8	30.8	30.8
供需平衡	-6.2	-2.5	-5.1	-4.2	-6.4	-10.1	-7.5
脆弱性指数	0.8	0.9	0.8	0.8	0.8	0.7	0.8

2000～2019 年的 20 年中，将处在一个多雨时期，平均降雨距平百分率在 10% 以上。在 2000 规划年水利工程条件和社会经济发展规模下，农业用水保证率 50% 时，全区水资源供需基本平衡，脆弱性指数在 0.9～1.1，属弱脆弱范围，在农业用水保证率 75% 时，尚缺 0.9～3.6亿m3，脆弱性指数在 0.8～1.0，属弱脆弱和脆弱范围；在农业用水保证率 95% 时，缺水 2.5～6.2亿m3，脆弱性指数在 0.8～0.9，属脆弱范围。2020～2042 年的 23 年中，平均降雨与多年平均基本持平。在 2020 规划年水利工程条件和社会经济发展规模下，农业用水保证率 50% 时，全区水资源供需缺口加大，缺水 2.0～5.7亿m3，脆弱性指数 0.8～0.9，属脆弱范围；在农业用水保证率 75% 时，缺水 4.9～8.6亿m3，脆弱性指数 0.7～0.8，属脆弱和极端脆弱范围；在农业用水保证率 95% 时，缺水 6.4～10.1亿m3，脆弱性指数 0.7～0.8，属脆弱和极端脆弱范围。在 2000 规划年水利工程条件下，2000～2019 年地表水和地下水可供水量之和基本上小于未来气候情景下全区水资源总量。但在 2020 年水利工程远景规划条件下，2020～2042 年地表水和地下水可供水量之和已超过未来气候情景下全区水资源总量。 　　根据未来气候变化水文水资源影响研究结果，未来气温上升 1℃，在雨养方式下，黄淮海平原土壤蒸散将增加，全年作物需水量增加 9%，年灌溉量增加 13%[9]。若考虑未来气温上升，则 2020 年以后，莱州湾地区水资源供需缺口将进一步加大。 4 结论与讨论 　　（1）莱州湾地区水资源对气候波动很敏感，降雨 10% 的增减将引起全区水资源 20% 以上的增减。 　　（2）在 1993 规划年水利工程条件和社会经济发展规模下，农业用水保证率 50% 时，1960～1976 年的多雨时期，全区水资源盈余 2.4亿m3，而在 1977～1993 年的少雨时期，全区水资源缺 2.4亿m3，在 1980 年代的干旱条件下，全区水资源缺 4.1亿m3。脆弱性指数由多雨时期的 1.2 下降至干旱时期的 0.7。 　　（3）未来 20 年（2000～2019 年）将处在一个多雨时期，平均降雨距平百分率在 10% 以上。在 2000 规划年水利工程条件和社会经济发展规模下，农业用水保证率 50% 时，全区水资源供需基本平衡。 　　（4）2020～2042 年平均降雨基本上与多年平均持平。在 2020 规划年水利工程条件和社会经济发展规模下，农业用水保证率 50% 时，全区水资源缺 2.0～5.7亿m3。 　　（5）若未来再出现类似 1980 年代的干旱，同时又将伴随气温的上升，则莱州湾地区水资源供需矛盾将比 1980 年代更加突出。因此，在 2020 年从区外调入 5.6亿m3 客水资源基础上再调入一定数量的稳定水资源是该地区社会经济可持续发展的必要条件。 　　（6）本文初步分析了未来气候变化对莱州湾地区水资源供需平衡的影响。今后应根据该地区历史气候史料和现代仪器观测资料并结合大气环流模式 CO2 倍增模拟结果研制未来莱州湾地区较详细的区域气候情景；在分析未来人口增加，经济增长、产业结构变化及土地利用变化和未来技术进步基础上预测未来水资源需求量；在此基础上应用水文水资源模型和系统动力学模型分析未来气候变化对莱洲湾地区水资源系统、社会经济系统的影响和研究适应性对策，为区域经济建设和可持续发展提供科学依据。 参考文献 [返回上一页] [打 印] 上一篇文章：气候变化背景下小兴安岭天然林的模拟研究 下一篇文章：千烟洲试区人工林营养元素生物积累的研究 高中各年级课程推荐 高中各年级课程推荐 年级 学期 课程名称 课程试听 高一 高一（上）、(下)同步复习 语文 免费试听 英语 免费试听 数学 免费试听 数学（期中串讲） 免费试听 数学（期末串讲） 免费试听 数学拔高 免费试听 物理 免费试听 化学 免费试听 生物（一） 免费试听 地理 免费试听 历史 免费试听 政治 免费试听 高中专项突破课 语文写作 免费试听 英语阅读理解 免费试听 英语写作 免费试听 英语完形填空 免费试听 物理功和能量 免费试听 高二 高二（上）、(下)同步复习 语文 免费试听 英语 免费试听 数学（理） 免费试听 数学拔高（理） 免费试听 数学（文） 免费试听 数学拔高（文） 免费试听 物理 免费试听 数学（期中串讲） 免费试听 数学（期末串讲）（理） 免费试听 数学（期末串讲）（文） 免费试听 化学 免费试听 生物（一） 免费试听 生物（二） 免费试听 生物（三） 免费试听 地理 免费试听 历史 免费试听 政治 免费试听 高三 高考第一轮复习 语文 免费试听 英语 免费试听 数学(理) 免费试听 数学拔高(理) 免费试听 数学(文) 免费试听 数学拔高(文) 免费试听 物理 免费试听 物理拔高 免费试听 化学 免费试听 生物 免费试听 地理 免费试听 政治 免费试听 历史(韩校版) 免费试听 历史(李晓风版) 免费试听 高考第二轮复习 数学(理) 免费试听 数学(文) 免费试听 英语 免费试听 物理 免费试听 化学 免费试听 地理 免费试听 高考第三轮冲刺串讲 语数英串讲(理) 免费试听 语数英串讲(文) 免费试听 物化生串讲 免费试听 史地政串讲 免费试听 高考试题精讲 数学(理) 免费试听 英语 免费试听 化学 免费试听 物理 免费试听 2021高考研究2021高考策略（理） 免费试听 2021高考研究2021高考策略（文） 免费试听 更多课程+更多介绍>>点击进入 用户评论 评分： 您的评分：0 分 内容： 提交评论 Copyright © 2005-2020 Ttshopping.Net. All Rights Reserved . | 云南省公安厅:53010303502006 滇ICP备16003680号-9 本网大部分资源来源于会员上传，除本网组织的资源外，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请立刻和本网联系并提供证据，本网将在三个工作日内改正。