考虑生态需水的开都河流域多情景水资源脆弱性评估及影响因素研究

本研究针对西北干旱区典型流域水资源脆弱性加剧的问题，基于VSD框架构建了气候-水文-社会经济多要素耦合评价模型，创新性地引入生态需水满足率指标，综合运用偏差校正、SWAT模型和线性回归等多种预测方法，揭示了开都河流域在不同SSPs情景下的脆弱性演变规律。结果表明，未来时期脆弱性较历史期（2000–2020）显著增加，人为因素影响更为突出，并提出了以降敏为核心的多维协同调控方案，为干旱区内陆河流域水资源可持续管理提供了科学决策依据。

　　

在全球气候变化和人类活动双重压力下，西北干旱区内陆河流域的水资源安全问题日益凸显。作为塔里木河流域"四源一干"的重要组成，新疆开都河流域不仅承担着向下游塔里木河输水的生态使命，还维系着焉耆盆地生产生活用水和博斯腾湖生态平衡。近年来，随着经济社会快速发展和气候变化影响加剧，流域水资源供需矛盾突出，生态退化风险持续加大，亟需开展系统的水资源脆弱性评估研究。

为此，研究团队在《Journal of Hydro-environment Research》发表了这项开创性研究。他们基于VSD（Vulnerability Scoping Diagram）评估框架，构建了包含13项指标的水资源脆弱性评价体系，创新性地将生态需水满足率这一关键生态指标纳入评估系统。通过综合运用偏差校正、SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型和线性回归等多种预测方法，首次实现了对开都河流域历史时期（2000-2020年）和未来情景（2026-2050年）的多维度脆弱性评估。

研究采用的关键技术方法包括：基于CMIP6多模型集合的气象数据偏差校正技术，运用LOCI方法和Gamma分布映射校正降水数据，采用正态分布映射校正温度数据；基于SWAT水文模型的径流模拟技术，使用Dashankou水文站观测数据率定模型参数；CRITIC客观赋权法确定指标权重；以及Tennant法计算生态需水等。

研究结果显著：

3.1. 开都河流域水资源脆弱性影响因素分析

通过CRITIC权重分析发现，敏感性维度（权重0.383）对脆弱性影响最大，暴露度（0.365）次之，适应能力（0.252）最小。具体指标中，人均GDP（0.111）、播种面积（0.084）和年平均气温变化率（0.083）影响最为显著，而生态需水满足率（0.064）和土地利用变化率（0.061）影响相对较小。这表明人类社会经济活动对流域水资源脆弱性的影响尤为突出。

3.2. 考虑生态需水满足的开都河流域水资源脆弱性时序演变分析

历史时期流域脆弱性以轻度为主（WVI=0.426），而未来四种SSPs情景下均呈现中度至重度脆弱状态。SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下的WVI值分别为0.541、0.537、0.541和0.552，较历史期显著增加。特别值得注意的是，未来脆弱性高的年份多出现在偏丰水年至丰水年，呈现出"水资源量增加但脆弱性加剧"的悖论现象。

3.3. 开都河流域水资源脆弱性优化策略分析

以实现脆弱性降低10%为目标的多维协同优化表明，敏感度维度调整难度最大，其中播种面积需要减少15%以上（15.446%-15.882%），而归一化植被指数（NDVI）仅需调整约0.43%。SSP5-8.5情景下的调控难度最大，SSP2-4.5情景则相对容易实现调控目标。

研究结论表明，开都河流域未来水资源脆弱性呈现加剧趋势，其中人为因素影响尤为突出。通过降低敏感度（特别是减少播种面积和优化农业用水）能够有效降低脆弱性。SSP2-4.5情景为最适宜的发展路径，能够在保持经济社会发展的同时维持水资源系统的相对稳定。该研究建立的考虑生态需水的脆弱性评估框架，为西北干旱区内陆河流域的水资源管理与生态保护提供了科学依据和决策支持，对实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的清洁饮水和卫生设施、气候行动等目标具有重要实践意义。