基于清洁水稀缺视角的生态系统与人类用水权衡量化研究

针对传统水资源稀缺评估方法低估生态需水时空波动影响的问题，研究人员创新性地提出整合生态系统需求与人类用水需求的清洁水压力指数(CWSI)，在长江流域(2010-2020年)研究发现9.52%网格存在生态型缺水，上游区域CWSI显著上升(加权泰尔指数从0.283增至0.417)，证实气候变化是驱动水稀缺的主要因素。该研究为SDGs 6.4.2目标下的水资源安全管理提供了新范式。

　　

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，水资源安全已成为制约可持续发展的关键瓶颈。传统评估方法往往聚焦人类用水的数量与质量需求，却忽视了生态系统对环境流量需求(Environmental Flow Requirement, EFR)的时空波动，导致对水资源稀缺程度的系统性低估。长江流域作为中国最重要的经济带，面临着季节性干旱、水质污染与生态保护的多重压力，亟需建立更精确的水资源评估体系。

针对这一科学难题，来自国内科研机构的研究团队在《Journal of Hydrology: Regional Studies》发表创新性研究，开发了整合生态系统与人类双重需求的清洁水压力指数(Clean Water Stress Index, CWSI)。该研究通过耦合可变月流量法、机器学习水质模型和加权泰尔指数等关键技术，首次实现了对长江流域网格级(0.25°分辨率)水稀缺类型的精准识别。

主要技术方法
研究采用VIC水文模型模拟自然径流，结合30年滑动窗口的变量月流量法动态计算EFR；应用XGBoost算法重建电导率(EC)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃
-N)和总磷(TP)等水质指标浓度；通过中国环境监测中心543个站点数据验证模型精度(R²
=0.901)；最后采用情景模拟分离自然因子与人类活动的影响。

3.1 清洁水稀缺的时空变化
研究发现EFR占流域总需水量的62%，2010-2020年间从3440亿m³
增至3610亿m³
。上游9.52%网格存在生态型缺水，叠加人类用水需求后缺水范围扩大至27.33%，水质恶化使CWSI均值从1.221升至1.302。年内缺水呈现单峰特征，2月缺水网格占比最高(46.94%)，9月最低(7.12%)。

3.2 区域不平等性
加权泰尔指数显示水资源压力空间异质性加剧，从2010年0.283升至2020年0.417。3月区域不平等最显著(中位数0.701)，与春季缺水高峰吻合，而8月最低(0.178)。

3.3 驱动因素响应
情景模拟揭示自然因子主导CWSI变化(斜率0.038)，人类活动影响较弱(斜率-0.005)。降水格局改变导致生态缺水面积增加，而节水技术推广和水质改善使人为影响呈缓解趋势。

讨论与结论
该研究突破传统评估的静态假设，首次量化了未满足生态需求对水稀缺评估的影响。发现长江上游同时面临水量不足与水质超标双重压力，而中下游主要受数量型缺水制约。研究证实气候变化通过改变EFR加剧水资源系统脆弱性，而"三条红线"政策等人为干预措施效果有限。

这项研究为SDG 6.4.2指标实施提供了方法论创新，其动态评估框架可推广至全球大河流域管理。未来需结合水生生态特征完善EFR算法，并纳入基础设施调蓄效应以提升评估精度。研究成果对协调生态保护与经济发展具有重要政策指导价值，为应对气候变化的适应性管理提供了科学依据。