气候变化对干旱期水资源短缺风险的影响研究

The impact of climate change on water resources has been an important issue in water resources field. In this study, the risk index of water shortage is presented from the viewpoint of hazard, exposure, and vulnerability during drought period, and defined as the product of hazard index, exposure index, and vulnerability index. Then, the Monte Carlo simulation method is used to evaluate the impact of climate change on water resources shortage in the tipical region of Poyang Lake Basin by the risk index of water shortage. The proposed model integrates weather generator, hydrological model, and water distribution models. Based on it, the impact of climate change on water shortage is evaluated,and the effect of varies risk control measures on risk capability indexes of water resources system is discussed.The results of this study can provide a valuable reference for the risk assessment of the impact of climate change on regional water supply.

气候变化对水资源的影响研究已引起学术界的高度关注，成为当前水资源科学界研究热点之一。本项目以鄱阳湖典型区域为研究对象，应用系统理论、数学模拟技术及统计学等方法，借助地理信息系统（GIS）开展气候变化对干旱期水资源短缺风险影响研究。以系统的观点，从引起干旱期水资源短缺致灾因子的危险性、承灾体的暴露性和脆弱性角度构建水资源短缺风险指数，在此基础上提出基于风险指数的水资源短缺风险分析方法；结合历史气象、水文及用水数据，通过长系列水资源模拟模型，模拟水资源短缺风险指数，分析水资源短缺风险对已发生的气候变化响应规律；以蒙特卡洛法为基础，通过整合气候变化情景、水文模型及水资源模拟模型，对未来气候变化情景下水资源短缺风险进行分析，揭示气候变化对水资源短缺的影响机理，并初步探讨各种风险调控方案对水资源短缺风险的影响。本研究对于合理制定应对气候变化的水资源调控策略，减缓气候变化对水资源短缺影响具有重要意义。

气候变化对水资源的影响研究已引起学术界的高度关注，成为当前水资源科学界研究热点之一。本项目以柘林水库上游区域为研究对象，探索了基于生态调度的水资源多目标配置模型的求解方法；从引起水资源短缺的致险因子危险性、承灾体暴露性和脆弱性的角度，开展了基于风险指数的水资源短缺风险评价方法研究；根据 3 个地面气象站观测数据、NCEP 数据和 CanESM2模式模拟数据，采用 SDSM模型，开展未来降水模拟与预估研究；通过整合气候变化情景，结合修河柘林水库以上区域配置结果，计算未来CanESM2全球气候模式下的三种情景下水资源短缺风险指数。主要结果及结论如下：（1）将基于Pareto的多目标粒子群算法引入到柘林水库上游区多目标水资源配置中，采用了K-均值聚类得到了代表性多目标配置非劣解，并提出了基于伪向量、支持向量机及信息熵等的非劣解评价方法。（2）根据游程理论选取历时和强度 2 个特征变量，研究区干旱历时最优分布函数为指数分布，干旱强度最优分布为Gamma 分布，Frank Copula函数为干旱历时与干旱强度的最优联合分布函数；在此基础上，结合配置结果对水资源短缺风险现状进行分析，结果表明：修水县水资源短缺风险指数最高，其次为武宁县，最低风险的是铜鼓县，均属轻度风险。（3）不论何种情景，未来年降水均较基准期有所增加。未来各种情景下，12、1-4月份月降水均较基准期有所增加，11月份月降水与基准期接近；在RCP4.5和RCP2.6情景下，5-10月份月降水均较基准期有所减少；在RCP8.5情景下，不同时段5-10月份月降水较基准期有增有减。（4）在现状供用水情况下，不论何种情景，未来研究区水资源短缺风险指数较基准期有所增加。在RCP2.6、RCP4.5及 RCP8.5情景下，水资源短缺风险指数从现状0.0123分别增加到0.0686、0.0284、0.0492。总体而言，修河柘林水库以上区域水资源短缺风险指数较低，只要采取相应的应对措施，就可以减轻水资源短缺风险。本研究对于合理制定应对气候变化的水资源调控策略，减缓气候变化对水资源短缺影响具有重要意义。