CN111126792A - 一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域实体‑虚拟水资源网络脆弱性评价方法，包括如下步骤：S1：根据虚拟水贸易计算的区域间投入产出方法，计算区域水足迹；S2：通过区域水资源网络的直接脆弱性和间接脆弱性，获取区域水资源网络的总体脆弱性；S3：根据所述区域水资源网络的总体脆弱性，评价区域实体‑虚拟水资源网络的脆弱性。本发明通过量化区域实体‑虚拟水资源的脆弱性，揭示了区域对实体和虚拟水资源的依赖程度及其所造成的供水风险，将虚拟水纳入水资源网络脆弱性评价的方法体系中，使区域水资源脆弱性评价更加全面、合理，对统筹区域实体水和虚拟水，降低水资源网络内外风险、缓解区域水压力提供了技术指导。

Description

一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法

技术领域

本发明涉及水资源脆弱性评价方法技术领域，尤其涉及一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法。

背景技术

随着我国经济发展、人口增长和城市化进程的加快，许多区域的供水不足问题愈发突出。区域供水不仅包括实体水供应，还包括隐含在外部输入产品和服务中的水，即虚拟水供应或外部水足迹。虚拟水是指生产商品所需要的水，这些商品一旦进入贸易链中，则产生虚拟水流或虚拟水贸易。水足迹则是指国家、区域或个人，在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源总量。一个区域的水足迹包括内部水足迹和外部水足迹。当前，很多地区更多的依赖虚拟水流即外部水足迹，而不是本地实体水来实现水资源供应，因此十分有必要将实体和虚拟水共同纳入区域水资源网络，即由实体水和虚拟水组成的供水网络，并评估区域内外水资源短缺影响下的区域水资源网络供水脆弱性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中水资源网络脆弱性评价仅考虑本地实体水供应风险而忽略虚拟水供应风险，导致水资源网络脆弱性评价不够全面的问题，本发明提出一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，所述脆弱性评价方法包括如下步骤：

S1：根据虚拟水贸易计算的区域间投入产出方法，计算区域水足迹；

S2：通过区域水资源网络的直接脆弱性和间接脆弱性，获取区域水资源网络的总体脆弱性；

S3：根据所述区域水资源网络的总体脆弱性，评价区域实体-虚拟水资源网络的脆弱性。

进一步地讲，在所述步骤S1中，所述区域水足迹包括有内部水足迹和外部水足迹，所述区域水足迹的计算公式，具体为：

其中：IWF^r为区域r的内部水足迹，EWF^r为区域r的外部水足迹，d^r为区域r的直接耗水强度，I为单位矩阵，A^rr为区域r的技术系数，y^rr为区域r的最终需求矩阵，d^s为区域s的直接耗水强度，A^ss为区域s的技术系数，e^sr为区域s为满足区域r的最终消费需求产生的出口。

进一步地讲，所述直接耗水强度的计算公式，具体为：

其中：d^r为区域r的直接耗水强度，d^s为区域s的直接耗水强度，w^r为区域r的直接耗水量，w^s为区域s的直接耗水量，x^r为区域r的总产出，x^s为区域s的总产出。

进一步地讲，在所述步骤S2中，获取所述区域水资源网络的总体脆弱性，具体如下：

S2.1：计算区域水资源网络的直接脆弱性，所述区域水资源网络的直接脆弱性的计算公式，具体为：

其中：DV^r为区域r水资源网络的直接脆弱性，DWSI^r为区域r的水压力指数，PWC^r为区域r的实体水消耗量，EWF^r为区域r的外部水足迹；

S2.2：计算区域水资源网络的间接脆弱性，所述区域水资源网络的间接脆弱性的计算公式，具体为：

其中：IV^r为区域r水资源网络的间接脆弱性，IWSI^r为区域r的间接水压力指数，EWF^r为区域r的外部水足迹，PWC^r为区域r的实体水消耗量；

S2.3：根据所述区域水资源网络的直接脆弱性和间接脆弱性，获取所述区域水资源网络的总体脆弱性，所述区域水资源网络的总体脆弱性的计算公式，具体为：

TV^r＝IV^r+DV^r

其中：TV^r为区域r水资源网络的总体脆弱性，DV^r为区域r水资源网络的直接脆弱性，IV^r为区域r水资源网络的间接脆弱性。

进一步地讲，在所述步骤S2.2中，所述区域r的间接水压力指数的计算公式，具体为：

其中：IWSI^r为区域r的间接水压力指数，VWE^s-r为区域s向区域r的虚拟水输出，DWSI^s为区域s的水压力指数。

进一步地讲，在所述步骤S3中，所述区域水资源网络的总体脆弱性包括有四个等级，分别为：轻度脆弱、中度脆弱、严重脆弱和极度脆弱。

进一步地讲，所述轻度脆弱、中度脆弱、严重脆弱和极度脆弱的划分范围，具体为：

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为轻度脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.01≤TV^r＜0.09

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为中度脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.09≤TV^r＜0.5

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为严重脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.5≤TV^r＜0.91

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为极度脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.91≤TV^r≤1

其中：TV^r为区域r水资源网络的总体脆弱性。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

本发明基于区域间投入产出模型，并结合区域实体水消耗、虚拟水消耗以及区域内外水压力，通过量化区域实体-虚拟水资源的脆弱性，揭示了区域对实体和虚拟水资源的依赖程度及其所造成的供水风险，将虚拟水纳入水资源网络脆弱性评价的方法体系中，使区域水资源脆弱性评价更加全面、合理，对统筹区域实体水和虚拟水，为统筹区域实体水和虚拟水，降低水资源网络内外风险、缓解区域水压力提供了技术指导。

附图说明

图1是本发明的区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

实施例1

参考图1，本实施例提供了一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，该脆弱性评价方法基于区域间投入产出模型，结合区域实体水消耗、虚拟水消耗以及区域内外水压力，为统筹区域实体水和虚拟水，降低水资源网络内外风险、缓解区域水压力提供了技术支持。

该区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法具体包括如下步骤：

步骤S1：根据虚拟水贸易计算的区域间投入产出方法，计算区域水足迹。其中区域水足迹包括有内部水足迹和外部水足迹，在本实施例中，区域水足迹的计算公式，具体为：

其中：IWF^r为区域r的内部水足迹，EWF^r为区域r的外部水足迹，d^r为区域r的直接耗水强度，I为单位矩阵，A^rr为区域r的技术系数，y^rr为区域r的最终需求矩阵，d^s为区域s的直接耗水强度，A^ss为区域s的技术系数，e^sr为区域s为满足区域r的最终消费需求产生的出口。

具体地讲，区域r的技术系数A^rr和区域s的技术系数A^ss，均表示相关部门生产单位产品所直接消耗的相关部门的产品数量。

同时在本实施例中，区域r的直接耗水强度d^r和区域s的直接耗水强度d^s的计算公式，具体为：

其中：d^r为区域r的直接耗水强度，d^s为区域s的直接耗水强度，w^r为区域r的直接耗水量，w^s为区域s的直接耗水量，x^r为区域r的总产出，x^s为区域s的总产出。

步骤S2：通过区域水资源网络的直接脆弱性和间接脆弱性，获取区域水资源网络的总体脆弱性，具体如下：

步骤S2.1：计算区域水资源网络的直接脆弱性，该区域水资源网络的直接脆弱性结合了实体水消耗量和外部水足迹，给区域水压力指数赋予了权重，该区域水资源网络的直接脆弱性的计算公式，具体为：

其中：DV^r为区域r水资源网络的直接脆弱性，DWSI^r为区域r的水压力指数，PWC^r为区域r的实体水消耗量，EWF^r为区域r的外部水足迹。

步骤S2.2：计算区域水资源网络的间接脆弱性，该区域水资源网络的间接脆弱性结合了实体水消耗量和外部水足迹，给区域间接水压力指数赋予了权重，该区域水资源网络的间接脆弱性的计算公式，具体为：

其中：IV^r为区域r水资源网络的间接脆弱性，IWSI^r为区域r的间接水压力指数，EWF^r为区域r的外部水足迹，PWC^r为区域r的实体水消耗量。

在本实施例中，区域r的间接水压力指数IWSI^r的计算公式，具体为：

其中：IWSI^r为区域r的间接水压力指数，VWE^s-r为区域s向区域r的虚拟水输出，DWSI^s为区域s的水压力指数。

步骤S2.3：根据步骤S2.1中的区域水资源网络的直接脆弱性DV^r、步骤S2.2中的区域水资源网络的间接脆弱性IV^r，获取区域水资源网络的总体脆弱性。其中区域水资源网络的总体脆弱性包括了直接脆弱性和间接脆弱性，其计算公式具体为：

TV^r＝IV^r+DV^r

其中：TV^r为区域r水资源网络的总体脆弱性，DV^r为区域r水资源网络的直接脆弱性，IV^r为区域r水资源网络的间接脆弱性。

步骤S3：根据步骤S2.3中确定的区域水资源网络的总体脆弱性TV^r的大小，评价区域实体-虚拟水资源网络的脆弱性。其中区域水资源网络的总体脆弱性TV^r的取值范围为：0.01～1。

具体地讲，区域水资源网络的总体脆弱性划分有四个等级，分别为：轻度脆弱、中度脆弱、严重脆弱和极度脆弱。

在本实施例中，轻度脆弱、中度脆弱、严重脆弱和极度脆弱的划分范围，具体为：

当区域水资源网络的总体脆弱性为轻度脆弱时，区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.01≤TV^r＜0.09

当区域水资源网络的总体脆弱性为中度脆弱时，区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.09≤TV^r＜0.5

当区域水资源网络的总体脆弱性为严重脆弱时，区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.5≤TV^r＜0.91

当区域水资源网络的总体脆弱性为极度脆弱时，区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.91≤TV^r≤1

其中：TV^r为区域r水资源网络的总体脆弱性。

参考表1，表1是构建2010年中国六个超大城市区域间投入产出表，包括有北京市、天津市、上海市、重庆市、广州市和深圳市。表1具体如下：

表1

根据表1分析各城市实体-虚拟水资源网络脆弱性可得如下信息：

北京、天津和上海的总体脆弱性为严重脆弱，其他三个超大城市为中等脆弱。六个超大城市的间接脆弱性都大于其直接脆弱性。尽管北京、天津和上海的直接水压力都大于其间接水压力，但这三个超大城市的直接脆弱性仍小于间接脆弱性。这是由于这些超大城市的外部水足迹占比更大，而较高的比例将增加超大城市的间接脆弱性。从另一个角度来看，较高的外部水足迹有助于降低缺水型超大城市的总体脆弱性。若北京、上海和天津没有从其他省份进口，则它们的间接脆弱性将是零，那么其完全脆弱性将等于直接脆弱性。这意味着，基于无贸易三个城市的总体脆弱性分别为1、1和0.795。对比现有的总体脆弱性，可以推断出虚拟蓝水进口帮助这些城市分别降低了39％，33％和28％的总体脆弱性。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，所述脆弱性评价方法包括如下步骤：

S1：根据虚拟水贸易计算的区域间投入产出方法，计算区域水足迹；

S2：通过区域水资源网络的直接脆弱性和间接脆弱性，获取区域水资源网络的总体脆弱性；

S3：根据所述区域水资源网络的总体脆弱性，评价区域实体-虚拟水资源网络的脆弱性。

2.根据权利要求1所述的一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述区域水足迹包括有内部水足迹和外部水足迹，所述区域水足迹的计算公式，具体为：

其中：IWF^r为区域r的内部水足迹，EWF^r为区域r的外部水足迹，d^r为区域r的直接耗水强度，I为单位矩阵，A^rr为区域r的技术系数，y^rr为区域r的最终需求矩阵，d^s为区域s的直接耗水强度，A^ss为区域s的技术系数，e^sr为区域s为满足区域r的最终消费需求产生的出口。

3.根据权利要求2所述的一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，所述直接耗水强度的计算公式，具体为：

其中：d^r为区域r的直接耗水强度，d^s为区域s的直接耗水强度，w^r为区域r的直接耗水量，w^s为区域s的直接耗水量，x^r为区域r的总产出，x^s为区域s的总产出。

4.根据权利要求1或2所述的一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，在所述步骤S2中，获取所述区域水资源网络的总体脆弱性，具体如下：

S2.1：计算区域水资源网络的直接脆弱性，所述区域水资源网络的直接脆弱性的计算公式，具体为：

其中：DV^r为区域r水资源网络的直接脆弱性，DWSI^r为区域r的水压力指数，PWC^r为区域r的实体水消耗量，EWF^r为区域r的外部水足迹；

S2.2：计算区域水资源网络的间接脆弱性，所述区域水资源网络的间接脆弱性的计算公式，具体为：

其中：IV^r为区域r水资源网络的间接脆弱性，IWSI^r为区域r的间接水压力指数，EWF^r为区域r的外部水足迹，PWC^r为区域r的实体水消耗量；

S2.3：根据所述区域水资源网络的直接脆弱性和间接脆弱性，获取所述区域水资源网络的总体脆弱性，所述区域水资源网络的总体脆弱性的计算公式，具体为：

TV^r＝IV^r+DV^r

其中：TV^r为区域r水资源网络的总体脆弱性，DV^r为区域r水资源网络的直接脆弱性，IV^r为区域r水资源网络的间接脆弱性。

5.根据权利要求4所述的一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，在所述步骤S2.2中，所述区域r的间接水压力指数的计算公式，具体为：

其中：IWSI^r为区域r的间接水压力指数，VWE^s-r为区域s向区域r的虚拟水输出，DWSI^s为区域s的水压力指数。

6.根据权利要求5所述的一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述区域水资源网络的总体脆弱性包括有四个等级，分别为：轻度脆弱、中度脆弱、严重脆弱和极度脆弱。

7.根据权利要求6所述的一种区域实体-虚拟水资源网络脆弱性评价方法，其特征在于，所述轻度脆弱、中度脆弱、严重脆弱和极度脆弱的划分范围，具体为：

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为轻度脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.01≤TV^r＜0.09

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为中度脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.09≤TV^r＜0.5

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为严重脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.5≤TV^r＜0.91

当所述区域水资源网络的总体脆弱性为极度脆弱时，所述区域水资源网络的总体脆弱性的取值范围为：

0.91≤TV^r≤1

其中：TV^r为区域r水资源网络的总体脆弱性。

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