Water Supply, Demand, and Quality Indicators for Assessing the Spatial Distribution of Water Resource Vulnerability in the Columbia River Basin

Abstract

We investigated water resource vulnerability in the US portion of the Columbia River basin (CRB) using multiple indicators representing water supply, water demand, and water quality. Based on the US county scale, spatial analysis was conducted using various biophysical and socio-economic indicators that control water vulnerability. Water supply vulnerability and water demand vulnerability exhibited a similar spatial clustering of hotspots in areas where agricultural lands and variability of precipitation were high but dam storage capacity was low. The hotspots of water quality vulnerability were clustered around the main stem of the Columbia River where major population and agricultural centres are located. This multiple equal weight indicator approach confirmed that different drivers were associated with different vulnerability maps in the sub-basins of the CRB. Water quality variables are more important than water supply and water demand variables in the Willamette River basin, whereas water supply and demand variables are more important than water quality variables in the Upper Snake and Upper Columbia River basins. This result suggests that current water resources management and practices drive much of the vulnerability within the study area. The analysis suggests the need for increased coordination of water management across multiple levels of water governance to reduce water resource vulnerability in the CRB and a potentially different weighting scheme that explicitly takes into account the input of various water stakeholders.

RÉSUMÉ [Traduit par la rédaction] Nous étudions la vulnérabilité de la ressource en eau dans la partie étatsunienne du bassin du fleuve Columbia à l'aide d'indicateurs multiples représentant l'apport d'eau, la demande en eau et la qualité de l'eau. En nous basant sur l’échelle des comtés des États–Unis, nous avons fait une analyse spatiale à l'aide de divers indicateurs biophysiques et socio-économiques qui déterminent la vulnérabilité de l'eau. La vulnérabilité de l'apport d'eau et la vulnérabilité de la demande en eau ont exhibé un regroupement spatial similaire de points chauds dans les régions où il y avait beaucoup de terres agricoles et une grande variabilité dans les précipitations mais où il y avait une faible capacité de stockage par des barrages. Les points chauds de vulnérabilité de la qualité de l'eau étaient regroupés autour du bras principal du fleuve Columbia, où sont situés les principaux centres urbains et agricoles. Cette approche basée sur des indicateurs multiples de poids égaux a confirmé que différents facteurs étaient associés à différentes cartes de vulnérabilité dans les sous-bassins du bassin du fleuve Columbia. Les variables de qualité de l'eau sont plus importantes que les variables d'apport d'eau et de demande en eau dans le bassin de la rivière Willamette alors que les variables d'apport d'eau et de demande en eau sont plus importantes que les variables de qualité de l'eau dans les bassins des parties supérieures de la rivière Snake et du fleuve Columbia. Ce résultat donne à penser que la gestion et les pratiques courantes en matière de ressources en eau déterminent en grande partie la vulnérabilité à l'intérieur de la région étudiée. L'analyse semble indiquer le besoin d'une plus grande coordination de la gestion de l'eau entre plusieurs ordres de gouvernance de l'eau pour réduire la vulnérabilité de la ressource dans le bassin du fleuve Columbia et d'un schéma utilisant des poids différents qui prendrait explicitement en compte les commentaires de différents intéressés en matière d'eau.

Keywords:

• water sustainability
• vulnerability
• water supply
• water demand
• water quality
• multi-dimensional analysis
• GIS
• integrated water resource management

Acknowledgements

This research was supported by a summer collaborative project program of the Institute for Sustainable Solutions at Portland State University (PSU). This material is also partially based upon work supported by the National Science Foundation under Grant No. 1038925. Any opinions, findings, and conclusions or recommendations expressed in this material are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of PSU or the National Science Foundation. We thank two anonymous reviewers for constructive feedback.