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气候变化和人类活动对水资源系统的影响引发水资源供需问题、水环境问题、水生态问题日益凸显,直接影响公众社会福利水平、粮食安全保障程度、经济社会发展速度、生态环境质量甚至是社会公平。变化环境下水资源脆弱性研究日益成为国际前沿问题和满足国家重大需求的科学问题。 本文以变化环境下水资源脆弱性理论方法为研究方向,基于水资源系统在内外扰动影响下的反馈与自适应调节机制以及气候变化和国家实施最严格水资源管理的战略需求,构建基于水资源供需矛盾,直接与气候变化和水资源管理的关键性控制变量相联系的水资源脆弱性评价模型。论文研究内容主要由六部分组成: 第一部分,对气候变化对水资源的影响研究和脆弱性研究进行文献综述,详细阐述气候变化对水资源影响研究的发展和各领域脆弱性的概念、内涵及评估方法,并提出存在的问题,对变化环境下脆弱性评估未来的发展趋势与前景进行展望。 第二部分,详细介绍变化环境下水资源脆弱性评估理论方法。从水资源系统在内外扰动影响下的反馈与自适应调节机制的角度出发,厘清变化环境下水资源脆弱性的概念、内涵,明确水资源脆弱性是敏感性与抗压性的函数。构建将水资源对气候变化的敏感性与水资源自然脆弱性直接相联系的水资源脆弱性一级评估模型;进一步细化,以国家最严格水资源管理制度为目标,构建直接与水资源适应性调控对策相联系的水资源脆弱性二级评估模型。 第三部分,针对海河流域面临的主要水资源问题,分析海河流域水资源脆弱性形成的主要背景与原因。将构建的水资源脆弱性评估模型应用于海河流域,进行模型参数的识别。在此基础上,对海河流域现状的水资源脆弱性进行评估,评估结果显示,总体上海河流域水资源对气候变化的敏感性高、水资源承载的压力大,导致水资源脆弱性较高,特别是降水偏少的平原区。 第四部分,以海河流域水资源三级分区为单元,构建基于Budyko水热平衡假设的流域水量平衡模型。利用IPCC气候情景对流域资水源脆弱性的未来状况进行评估,并提出基于总量控制、用水效率控制的定量适应性调控措施,对调控结果进行评估。结果显示,未来在气候变化与人类活动双重作用下,总体上海河流域仍处于严重水资源脆弱区。降低水资源脆弱性的有效途径是用水总量控制,用水效率提高对海河流域水资源脆弱性的影响较小。 第五部分,进一步将构建的水资源脆弱性评估模型,推广应用于中国东部季风区,以两次全国水资源调查评价数据为基础,对东部季风区的水资源脆弱性过去与现状进行对比评估。结果显示,随着气候变化对水资源量的影响和经济社会发展对用水的影响,自1956~1979年到1980~2000年,东部季风区水资源系统的抗压能力明显下降,且北方地区减少幅度较南方大,尤其是河海流域抗压能力减少趋势最显著;总体上,从1956~1979年至1980~2000年时段,东部季风区水资源脆弱性显著增加。水资源脆弱性评估结果与实际情况较为相符,说明构建的水资源脆弱性评估模型有较好的适用性,为揭示变化环境下水资源适应性管理提供了新的途径与方法。 第六部分,对论文主要研究内容进行总结,指出本论文的创新点和特色,并对将来的研究趋势和内容进行展望。