我國水安全研究現(xiàn)狀及展望

胡 松 ，梁 虹 ，舒棟才 ，代 穩(wěn)

（1.貴州師范大學，貴陽 550001 2.貴州省水文水資源局，貴陽 550002）

我國水安全研究現(xiàn)狀及展望

胡 松1，梁 虹1，舒棟才2，代 穩(wěn)1

（1.貴州師范大學，貴陽 550001 2.貴州省水文水資源局，貴陽 550002）

由于水問題的重要性，人們越來越重視水安全方面的研究。該文就目前水安全現(xiàn)狀的研究從其內涵、評價、對策3個主要方面進行了總結分析，并對以后的研究趨勢作了展望。它認為加強基礎理論研究；建立不同區(qū)域、不同層次的水安全評價指標體系，改進評價方法；深化對策研究，環(huán)境變化水安全研究是今后的發(fā)展方向。

水安全；水安全的內涵；水安全的評價；對策

水既是區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略性資源，又是維持生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)的重要因子。但隨著社會的發(fā)展、經(jīng)濟的增長，水多、水少、水臟問題已構成社會經(jīng)濟發(fā)展的巨大障礙。另外，水問題還會引起社會危機、政治危機和生態(tài)危機，直接影響區(qū)域的安全與穩(wěn)定。因此水安全的研究日益引起許多學者的重視并成為研究熱點之一。加強水安全的研究不僅能實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調一致，而且還是一項具有基礎性、戰(zhàn)略性和實踐意義的研究課題。

水安全系統(tǒng)是一個復雜的巨系統(tǒng)［1］，包含水、社會、經(jīng)濟、生態(tài)等子系統(tǒng)及其以下更多的低級系統(tǒng)。各系統(tǒng)之間相互影響，關系復雜。在一定時間內系統(tǒng)的發(fā)展狀況具有很大的不確定性。

水安全的主要內容包括：水安全的內涵；水安全的評價；水安全的對策3部分［2］。本文就研究現(xiàn)狀及今后的研究動態(tài)做一淺述，以期對研究者有點裨益。

1 水安全內涵現(xiàn)狀

水是構成自然環(huán)境的重要要素，也是參與物質循環(huán)，維系生命存在和發(fā)展的重要物質基礎。安全由于主體不同可以分為國家安全、政治安全、交通安全等不同種類，且各種安全具有不同的內容和特征，但本質特征都是免于威脅或危害，水安全也不例外。因水安全是一個復雜的巨系統(tǒng)，不同學者站的角度、層次不同，研究的具體問題不同，給出的概念也不同。就目前的研究狀況，總體上可以把水安全的概念可分為以下幾類：

1.1 以生態(tài)角度定義水安全

這種觀點認為：水安全系統(tǒng)是整個生態(tài)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，只有保證生態(tài)系統(tǒng)的安全，才可能有水安全。水體保持一定的水量、安全的水質條件以維護其正常的生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能，保障水中生物的有效生存，周圍環(huán)境處于良好狀態(tài)，使水環(huán)境系統(tǒng)功能可持續(xù)正常發(fā)揮，同時能較大限度地滿足人類生產(chǎn)和生活的需要，使人類自身和人類群際關系處于不受威脅的狀態(tài)［3］。鄭通漢把水安全看成生態(tài)安全的一部分，認為水安全指的是現(xiàn)在或者將來，由于自然的水文循環(huán)波動或人類對水循環(huán)平衡的不合理的改變，或者兩者的耦合，使得人類賴以生存的區(qū)域水狀況對人類不利的演進正在或將要對人類社會的各個方面發(fā)生不利影響，表現(xiàn)為干旱洪澇、水量短缺、水質污染、水環(huán)境破壞等等方面，并由此引發(fā)糧食減產(chǎn)、社會不穩(wěn)、經(jīng)濟下滑及地區(qū)沖突等等［4］。

1.2 從供需平衡的角度定義水資源概念

賈紹鳳［5］提出水安全是以可承受的價格為生活、生產(chǎn)和生態(tài)提供足夠安全的水。水安全的本質即是水資源的供需平衡。夏軍等［6］認為水安全通常是指由水的供需矛盾產(chǎn)生的影響經(jīng)濟社會發(fā)展、人類生存環(huán)境的危害問題。鐘華平［7］、寧立波［8］也持相同觀點。

1.3 從人對系統(tǒng)的調控及可持續(xù)發(fā)展的角度定義水安全

這種觀點強調人在水安全系統(tǒng)中的能動作用。認為水安全就是人通過調整自己的行為或通過工程、非工程的措施影響水的自然循環(huán)過程、人工循環(huán)過程或二者的耦合系統(tǒng)，以保證水量、水質都能滿足經(jīng)濟、社會、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展的需要而不至于發(fā)生危害的狀態(tài)。如李少華、董增川就提出了類似的水安全概念，認為水安全指“現(xiàn)在或將來，在某一流域或特定區(qū)域范圍內，通過一定的工程與非工程措施，在滿足生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)良性循環(huán)的前提下，使各用水者都能夠以可承受的價格獲取滿足一定水量和水質要求的水，避免因水問題而引發(fā)人畜疾病、糧食減產(chǎn)、經(jīng)濟下滑、生態(tài)破壞、環(huán)境惡化等［9］。”

總的來看，目前狀況反映出了人們對水安全概念的認識還不清晰，多從水的資源功能加以定義。人們對水安全屬性與經(jīng)濟、社會、生態(tài)屬性之間的關系還缺乏動態(tài)的綜合認識。要么強調水在整個自然、社會大系統(tǒng)中的功能作用，認為水安全區(qū)問題就是水量、水質及涉水災害對整個系統(tǒng)的不利影響；要么強調人在水安全問題中的重要價值，只要保證人類社會及所處環(huán)境不因水問題而產(chǎn)生不利變化就是水安全。再就是水安全和水資源安全的概念還沒有完全澄清，一般都把水安全看成是和水資源安全是相同或相通的。這有待于確定二者之間的界限。

2 水安全的評價現(xiàn)狀

2.1 水安全評價理論

純粹水安全評價理論研究還不多，金菊良［10］將復雜系統(tǒng)綜合評價理論用于水安全評價，提出5類水安全評價的模型，并指出實現(xiàn)綜合評價的理論框架功能最強的方法是組合評價法。后來為克服傳統(tǒng)數(shù)學方法在評價水安全的局限，他［11］又探討了智能評價方法在水安全評價中的應用，通過比較遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法、模糊數(shù)學、蒙特卡羅等智能方法進行流域水安全評價的理論基礎及適用范圍。張樂云［12］應用屬性識別理論建立了水安全評價的屬性識別模型。從目前這些研究看，都充分考慮了水安全空間結構的龐大性、復雜性，內部聯(lián)系上的模糊性、非線性、時變性、不完全性，采用系統(tǒng)的、不確定的人工智能理論進行探討，這無疑是今后的發(fā)展方向。

2.2 水安全評價中評價指標

在水安全評價中評價指標的選取非常關鍵，選取哪些指標，選多少指標，因水安全系統(tǒng)復雜，目前并沒有公認的、統(tǒng)一的認識。張巧顯［13］在中國水資源安全及模擬一文中，選取了人口增長、城市化水平增長率、工業(yè)用水重復利用率的增長率、農業(yè)灌溉用水占農業(yè)用水比率的減少率等16個指標。

韓宇平、阮本清在區(qū)域水安全評價指標的構建中，選取了水供需矛盾、生態(tài)環(huán)境、糧食安全、飲用水安全、控制災害、水價值、水管理7個1級指標，17個2級指標，106個3級指標進行分析［14］。

暢明奇總結了賈紹風、董潔等人7篇相關文章的指標使用頻率，列出了使用頻率較高的6大類1級指標，12類2級指標，30類3級指標［15］。

縱觀國內水安全評價指標的選取，多以可持續(xù)發(fā)展的指標為基礎，遵循指標體系的構建原則，利用理論分析、借鑒對比的辦法建立適合自己研究區(qū)域的指標體系。整體上看指標的建立主觀性較強，缺乏科學的、定量的說明，還需要先進的理論和方法。

2.3 評價方法研究

目前對水安全的評價一般采用綜合評價法，包括綜合指數(shù)法、層次分析法、模糊綜合評價法、模糊物元模型法、投影尋蹤法、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型等。各種方法都有自己的優(yōu)缺點，因此近幾年研究不同方法的耦合的文章逐漸增多。邱德華［16］基于實數(shù)編碼加速遺傳算法的改進投影尋蹤算法的區(qū)域水安全等級評價模型（GPPGE）。金菊良［17］用基于加速遺傳算法的模糊層次分析法篩選指標、確定各指標和子系統(tǒng)的權重，用集對分析方法建立了基于聯(lián)系數(shù)的流域水安全評價模型（CN-AM）。童芳［18］改進已有的遺傳投影尋蹤評價方法，構造了基于多目標決策理想點法（TOPSIS）的相對貼近度概念的投影目標函數(shù)，利用蒙特卡羅方法產(chǎn)生的大樣本數(shù)據(jù)，建立了一種適合于區(qū)域水安全系統(tǒng)評價的新方法（模型）——遺傳投影尋蹤-理想點插值模型（GPP-IPIM）。總體來看，這些方法都能對評價區(qū)水安全狀況進行量化說明，但不能準確描述結果與實際水安全狀況接近程度。不同方法間的對比研究較少，還不能定量說明方法之間的差異，更不能優(yōu)選。

3 水安全對策

水安全對策包括水安全的監(jiān)測及預警研究、水安全戰(zhàn)略研究、水貿易、水權制度、水技術等。它們大都處于起步階段，理論還很不完善，定量研究比較薄弱。

代表性研究主要有：陳紹金［19］對水安全系統(tǒng)評價和預警進行了定量分析，借助系統(tǒng)理論和可持續(xù)發(fā)展理論，提出了水安全系統(tǒng)評價與預警的指標體系和具體方法。朱爾明、趙廣和［20］系統(tǒng)研究了水安全戰(zhàn)略的基本理論和方法，提出了從戰(zhàn)略角度保證水安全的思想和措施。沈滿洪［21］認為水資源安全的保障體系可分為三大方面，水資源的供求保障需求保障、貿易保障。通過市場創(chuàng)新、政府創(chuàng)新和社會創(chuàng)新，構筑起“市場—政府—社會”三足鼎立的制度結構，并從制度、技術、經(jīng)濟貿易方面提出了我國水安全的具體措施。張志強［22］在分析了國際上虛擬水貿易的狀況及虛擬水戰(zhàn)略在一些國家典型應用的基礎上，分析了虛擬水戰(zhàn)略的價值和啟示，提出了構筑全球化的我國水安全新戰(zhàn)略的對策建議。

最近，氣候的變化及人類活動對水安全的影響越來越大，環(huán)境變化下的水安全研究逐漸成為熱點，但定性研究多，定量研究少，并且中長期預測精度不高。結合遙感、GIS和分布式水文模型新方法正成為研究的前沿領域。

4 展望

水安全系統(tǒng)本身結構復雜性及內外部要素間隨機、模糊、不確定、非線性、時變的相互關系，決定了人們認識水安全的本質還需時日。但我們要理解幾個基本點：①水安全概念的根源于水的可持續(xù)利用水安全思想產(chǎn)生于當前或未來水狀況和這一理想標準的偏差。②水安全系統(tǒng)安全和水安全本質是相同的，互為充分必要條件。③水安全系統(tǒng)具有實體和觀念的雙重意義，作為客觀實體，它有自身的規(guī)律性，不以人的意志為轉移。但作為觀念，根據(jù)協(xié)同進化原理，人們可以通過技術、管理、教育等手段促使系統(tǒng)向良性方向發(fā)展。

4.1 水安全的評價指標體系和評價方法

對指標選取應在對水安全影響進行科學合理分析的基礎上，進行選定，建立起指標體系的評價方法和標準。為克服以往選取指標不能體現(xiàn)選題、隨意性、缺乏科學根據(jù)等問題，研究者除采用頻率統(tǒng)計、借鑒比較、專家咨詢等方法外還要加大力度，探討適用于不同層次水安全及不同區(qū)域水安全指標體系選取的新方法。對于評價方法，還需要進一步加強方法的可行性、持續(xù)性研究，加強方法間的對比、耦合研究，探尋新的更為合理的方法。

4.2 水安全對策定量和各對策之間動態(tài)綜合關系的研究

水安全問題涉及經(jīng)濟、社會、生態(tài)的具有基礎性全局性的重大戰(zhàn)略問題，從宏觀、戰(zhàn)略的角度研究區(qū)域水安全更具有重要價值和現(xiàn)實意義。

4.3 水安全的預警研究

主要是在明確水資源安全概念的基礎上，研究水安全的預警機制，構建評價指標體系，建設預警監(jiān)測信息系統(tǒng)等。目前此研究處于起步階段，理論還不完善，定量研究更薄弱，應從理論和實踐上加強。另外風險化戰(zhàn)略研究是綜合運用洪水保險、滯洪區(qū)運用、水價激勵、水權制度、節(jié)水、虛擬水等戰(zhàn)略措施，推動防災減災和水供需調配的風險化決策得到了越來越多人的重視。伴隨著全球氣候變化的嚴重后果，環(huán)境變化下的水安全研究也正成為水安全研究的新動向。

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Situation and prospect of water safety research in China

HU Song1， LIANG Hong1，SHU Dong-cai2， DAI Wen1
（1.Guizhou Normal University，Guiyang550001，China；2.Hydrology and Water Resources Bureau of Guizhou，Guiyang550002，China）

Due to the importance of water issues，there is growing emphasis on water safety research.This article on the current status of water security research from its content， evaluation， three key measures carried out were analyzed and future research trends were also expected.That strengthening basic theory research； the establishment of different regions，different levels of water safety evaluation index system， and improve evaluation methods； deepen countermeasures，environmental change，water security research is the future direction.

water security； water security connotations； water security assessment， countermeasures

TV213

A

1672-9900（2010）03-0019-03

2010-02-01

貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長專項資金項目（黔省專合字（2007）110號）；貴州省高層次人才科研條件特助經(jīng)費項目（TZJF-2007年14號）

胡松（1971-），男（漢族），山東高唐人，碩士,主要從事巖溶水資源與 GIS 方向研究，（Tel）15985192256。