人水關系的和諧論研究*

文/左其亭 毛翠翠

鄭州大學水科學研究中心 鄭州 450 0 0 1

人水關系的和諧論研究*

文/左其亭 毛翠翠

鄭州大學水科學研究中心 鄭州 450 0 0 1

在分析人水關系概念內涵及和諧問題基礎上，簡要介紹了和諧論及其主要理論方法，提出了人水關系的和諧論理論方法研究框架。指出需要從人水關系的本質出發，結合和諧論的基本概念及蘊涵的辯證唯物主義哲學思想，探討人水關系的和諧論機理，并在以往人水和諧研究的基礎上，通過人水關系的系統模擬、和諧評估、和諧調控研究，建立一套人水關系的和諧論理論方法。最后以河南鄭州市為例，進行實例應用。為人水關系研究及和諧論的發展與應用奠定基礎。

人水關系，和諧論，人水和諧，和諧評估，和諧調控

1 引言

水是生命之源，是人類生存和發展的重要物質基礎。但是，隨著人口增長，人類對水資源的需求日益增加，對水環境的影響也越來越大。不斷加重的水危機（包括缺水危機、洪澇災害、水環境危害等）威脅到人類生存和發展，影響到全球社會安全[1]。在我國，水資源總量豐富但人均占有量少，屬于世界上的貧水國。據計算，我國多年平均水資源總量為2.8萬億m3，目前人均水資源量約為2 200m3（約為世界平均值的1/4），預測到2030年人均水資源量將降至1 760m3[2]。如何科學合理地開發利用水資源，有效解決人與水之間出現的矛盾，協調好人水關系，實現人與水和諧相處，已成為全人類共同關注的問題。

人水關系研究，是當今國際水文水資源學科、環境學科、人文學科交叉研究的學科前沿問題，也是全球及區域水資源可持續利用重大理論實踐面臨的難題。目前關于人水關系的研究內容包括概念與內涵研究、作用機理及影響研究以及模型與方法研究等方面[3-6]，主要涉及社會、經濟、生態等多方面，包括對它們之間的聯系及相關性進行描述和分析。除此之外，還有一些關于人水系統的綜合研究，如人水和諧、人水博弈等[7-11]。但是，還沒有形成系統的“人水關系”概念，并且以往對于人文系統與水系統之間關系的研究多是采用定性或半定量分析，而量化研究成果較少。

當前，國際水文水資源研究總的需求是，不能單純就水論水，而是把水資源變化及其引起的生態系統變化放在流域、區域乃至全球變化系統，從自然、社會、經濟多方面相互聯系和系統綜合的角度開展研究[12]。因此，本文在分析人水關系概念內涵及和諧問題基礎上，歸納總結和諧論理論方法，通過人水關系的作用機理探討、系統模擬、和諧評估、和諧調控研究，構建人水關系的和諧論研究框架。

2 人水關系及其和諧問題

2.1 人水關系的概念與內涵

人水關系是指“人”（指人文系統）與“水”（指水系統）之間復雜的相互作用關系。人水關系中的人文系統和水系統之間從根本上來說是對立統一的辯證關系，二者既相互影響、相互聯系，又相互沖突、相互競爭，是一種有沖突的和諧[13]。所謂人文系統，指以人類發展為中心，由與發展相關的社會發展、經濟活動、科技水平等眾多因素所構成的系統。所謂水系統，指以水為中心，由水資源、生態環境等因素所構成的系統。人水系統是以水循環為紐帶，將人文系統和水系統聯系在一起，組成的一個復雜大系統。

人水系統涉及“水與社會、水與經濟、水與生態”等多方面，需要在包含與水有關的社會、經濟、地理、生態、環境、資源等方面及其相互作用的復雜大系統中進行研究。在人水系統中，既包含以蒸發、降水和徑流等方式進行的周而復始的自然水循環過程，又包含受人類活動影響作用的社會水循環過程。因此，在人水系統定量化研究中，需要在利用水循環的規律、實驗手段和模型方法的同時，考慮把經濟社會發展內在規律的研究成果代入到水系統研究中，真正實現人水系統的耦合研究[14]。

現實的人文系統與水系統存在密不可分的關系。水系統是人文系統構成和發展的基礎，制約著人文系統的具體結構和發展狀況。可利用水資源是復雜大系統運轉的基本支撐條件，然而，它有限的承受能力迫使人們不能過度利用。人文系統反作用于水系統，人文系統不同發展模式可以使水系統朝著良性或惡性等不同狀況發展。經濟社會系統的調節，將直接或間接影響水系統的正常運行，只有對水資源采取開發與保護并重的舉措，才能走人水和諧的道路。

2.2 人水關系的和諧問題

伴隨著日益嚴峻的水問題，人水和諧思想愈來愈受到人們的重視。前水利部長汪恕誠在1999年第一次提出人與自然和諧共處；2001年，人水和諧思想被納入現代水利的內涵和體系；2004年，“中國水周”活動主題為“人水和諧”；2011年中央一號文件在針對水利改革發展的指導思想、目標任務和基本原則中提到，要堅持人水和諧這一原則。這都推動了人水關系和諧問題研究的發展。

人們在認識人中，需要用綜合分析的思維方式看待人水關系的和諧問題，需要樹立系統觀點，弄清各子系統的特點以及各子系統之間的相互作用及影響。人水和諧就是堅持以人為本、全面、協調、可持續的科學發展觀，解決由于人口增加和經濟社會高速發展出現的洪澇災害、干旱缺水、水土流失和水污染等問題，使人和水的關系達到協調的狀態，使有限的水資源為經濟社會的可持續發展提供久遠的支撐，為構建和諧社會提供基本保障。它包含3方面的內容，即水系統自身的健康得到不斷改善；人文系統走可持續發展的道路；水資源為人類發展提供保障，人類主動采取一些改善水系統健康，協調人和水關系的措施[15]。

3 和諧論理論方法介紹

“和諧”是為了達到“協調、一致、平衡、完整、適應”關系而采取的行動；和諧論是研究多方參與者共同實現和諧行為的理論和方法[16]。和諧論理論體系是以辯證唯物主義“和諧”思想為基本指導思想，用和諧論五要素描述和諧問題，以和諧度方程為定量刻畫和諧問題的核心方法，和諧評估與和諧調控是和諧論的兩個主要技術方法。

3.1 和諧論的思想觀念

和諧論是一種正確的、積極向上的、符合辯證唯物主義哲學思想的、能在處理社會、經濟、政治、文化、宗教等問題上發揮積極作用的思想和觀點，具有廣泛的應用背景。其主要觀點：①和諧的思想是和諧論的基石，提倡“以和為貴”的理念；②和諧論提倡理性地認識各種關系中存在的矛盾和沖突，允許存在“差異”；③和諧論堅持以人為本、全面、協調、可持續的科學發展觀，解決自然界和人類社會面臨的各種問題；④和諧論關注人和自然界的唯物辯證關系，主張人類應主動協調好人與人的關系，這是協調人與自然關系的基礎；⑤和諧論堅持系統的觀點，提倡采用系統論的理論方法來研究和諧關系問題；⑥和諧論是研究多種多樣關系的重要理論方法，為揭示自然界和人類社會的和諧關系奠定理論基礎[16]。

3.2 和諧論五要素

和諧論五要素是合理表達、定量描述和諧論的5個最基本要素[17]，主要包括：

（1）和諧參與者：就是參與和諧的各方，一般為雙方或多方，稱為“和諧方”；

（2）和諧目標：是指和諧參與者為了達到和諧狀態所必須滿足的目標。如果不滿足這一目標，整個問題就不可能達到和諧狀態。當然，達到這一目標只能說明有可能達到和諧狀態。這是從和諧問題的整體出發，要求需要達到的狀態；

（3）和諧規則：是指和諧參與者為了達到和諧目標所制定的一切規則或約束。為了實現和諧，必然要有一些規則或約束；

（4）和諧因素：是指和諧參與者為了達到總體和諧所需要考慮的因素；

（5）和諧行為：是指和諧參與者針對和諧因素所采取的具體行為的總稱。

3.3 和諧度方程

和諧度方程是定量評估和諧狀態的基本方程，由統一度、分歧度、和諧系數和不和諧系數構建而成，能夠非常客觀、全面地表達和諧論的基本思想，是和諧論定量研究的基石[18]。

（1）單因素和諧度方程。某一因素（Fp）和諧度方程定義為：

式中：HDp為某一因素Fp對應的和諧度；a為統一度；b為分歧度；a，b∈[0，1]，且a+b=1；i為和諧系數，反映和諧目標的滿足程度，由和諧目標計算確定，i∈[0，1]；j為不和諧系數，反映和諧方對存在分歧現象的反對程度，由分歧度計算確定，j∈[0，1]。當HDp<0，定義HDp=0，則HDp∈[0，1]。

（2）多因素綜合和諧度計算。如果和諧考慮多個因素，需要在單一因素和諧度基礎上計算綜合和諧度，計算方法有兩種，一種是加權平均計算，一種是指數權重加權計算。

3.4 和諧評估及和諧調控

（1）和諧評估。和諧評估是用于評估和諧參與者所處的狀態和和諧程度水平。通過評估，可以反映出總體和諧程度、所處的狀態和水平以及時空變化規律，為和諧問題評價、尋找和諧策略提供依據。

和諧評估有兩種不同的評估思路：一是和諧評價方法，主要是通過建立和諧度方程，計算得到不同和諧問題的和諧度，以此作為定量評估和諧程度的依據；二是多指標綜合評價方法，通過建立一套指標體系，采用綜合評價方法，來綜合評估其和諧程度。

（2）和諧調控。和諧調控，就是在和諧評估的基礎上，針對具體問題為了達到和諧狀態而采取的具體調控措施。和諧調控的主要內容，就是以和諧問題為研究對象，以提高和諧度為主要目標，通過和諧調控方法（如和諧調控模型），得到滿足和諧目標的和諧行為。

和諧調控有簡單思路和復雜思路兩種。簡單思路就是按照和諧度大小先選擇和諧行為集，再根據對和諧度的要求確定和諧行為集，據此確定滿足要求的調控措施，即和諧行為集優選方法。復雜思路就是通過建立和諧調控模型，得到最優和諧方案，以此作為滿足要求的調控措施，即基于和諧度方程的優化模型方法。

4 人水關系的和諧論理論方法

針對人水關系的和諧論理論方法研究的主體思路是，以人水系統為研究對象，在人水關系的作用機理研究基礎上，對人水關系進行系統模擬，然后通過人水關系的和諧評估研究量化人水關系的和諧程度，最后構建人水關系和諧調控優化模型進行人水關系的和諧調控研究，為決策者提供量化結果以進行方案擬定，實現水資源合理開發利用、經濟社會可持續發展、生態環境保護。圖1為人水關系的和諧論研究內容體系，主要包括：人水關系的作用機理、系統模擬、和諧評估、和諧調控4個部分。

圖1 人水關系的和諧論研究內容體系

4.1 人水關系的作用機理

對人水關系的研究對象——人文系統和水系統之間的和諧本質進行深層次的分析，從唯物主義自然辯證法的觀點出發，分析人水之間存在怎樣的和諧關系，論證和諧論思想是否可以引導調控人水關系，探討人水關系的和諧作用機理。

4.2 人水關系的系統模擬

人水關系的系統模擬研究，是把人文系統與水系統耦合的復雜系統看作一個復合系統，即人水系統，實現從系統角度模擬人水相互作用關系。從水文學、生態學、地理學角度，建立水系統模型，從經濟學、社會學角度，建立社會經濟系統模型，將二者放在一起進行耦合，建立一個能反映經濟社會系統變化、水資源系統變化以及生態系統變化的耦合模型，以對人水關系系統進行模擬。主要需要考慮在水系統（自然水循環、社會水循環）模擬中，如何把社會經濟系統模型耦合進來，在社會經濟系統的發展規劃、變化預測、宏觀調控中如何實時定量考慮水循環系統變化帶來的影響與反饋作用。

人水關系的系統模擬方法研究，可采用嵌入式系統動力學模型[12]，它是對傳統系統動力學的有益改進，即提出嵌入專業模塊方程（M方程）的思路，來解決人文系統與水系統模型的耦合問題。該方法既保留了系統動力學適合研究非線性復雜系統的特有優勢，特別是經濟社會系統，又能利用所研究對象已有的的專業成果，除了包括一般系統動力學的狀態變量方程（L方程）、速率方程（R方程）、輔助方程（A方程）外，還增加了一些其他專業模塊，如水文模型模塊、水庫調度模塊、河道演進模塊、水資源管理模塊、優化調度模塊等。

4.3 人水關系的和諧評估

由于人水關系研究的對象是十分復雜的人文系統和水系統，表征人水關系水平或狀態的指標很多，大致可以劃分為4大類：社會指標、經濟指標、水資源指標、生態環境指標。在眾多的指標中，如何說明單個指標在表征人水關系水平中的作用？如何綜合表達人水系統的作用水平及人水關系狀態？這就需要以人水系統為研究對象，分析人水關系的相互作用本質，確定人文系統與水系統相互影響的主導因素及影響人水綜合系統的主要因素，基于和諧論對人水關系的和諧程度進行量化研究。

人水關系的和諧程度評估方法可采用人水和諧量化理論中的單指標量化、多指標綜合、多準則集成方法構建人水關系和諧評估模型。①單指標量化方法，可劃分若干個等級，并制定相應的等級劃分細則，定性指標采取可通過相應等級劃分，采取打分調查法獲得，定量指標采取分段線性隸屬度函數量化描述方法；②多指標綜合方法，由于反映人文系統、水系統及其所涉及的社會指標、經濟指標、水資源指標、生態環境指標很多，可以采取多種方法綜合考慮這些指標，以定量描述它們的狀態，如模糊綜合評價方法、多指標集成方法等；③多準則集成方法，人水關系的和諧程度評估計算要考慮把“人文系統發展狀態”與“水系統發展狀態”揉和在一起，量化人水關系水平或狀態，其中權重的確定采用層次分析法與變權法相結合的方法。

4.4 人水關系的和諧調控

在人水關系的作用機理分析、系統模擬及和諧評估量化研究的基礎上，具體分析影響人水關系調控的主要因素，確定人水關系的調控目標、調控準則、調控指標及調控方向，構建基于和諧論的人水關系調控模型。主要是如何針對不同的人水關系進行調控，在構建調控模型時，考慮如何對其調控目標進行優化？如何調整調控準則？如何對選取的調控指標進行量化？如何定量化選擇調控方案？以達到優化改善人水關系的目的，使人水關系朝著人水和諧狀態發展。

人水關系的和諧調控優化模型是基于一般優化模型構建的，以人水關系的和諧程度最大為人水關系的調控目標，同時考慮將人文系統及水系統健康發展作為調控準則，將表征人文系統、水系統的狀態指標（如區域人口密度、人均GDP、萬元工業產值用水量、灌溉用水定額、水系的連通性、河段水質類別滿足率、河道徑流滿足率等）作為調控指標，根據不同的人水關系，提出不同的調控目標、調控準則及調控指標，調控目標可以是單一目標、雙重目標、多目標、綜合目標、集成目標或者是整體目標，充分協調水資源開發利用過程中方方面面的關系，同時防止水資源短缺、水環境污染等問題的出現，得到不同人水關系水平下的調控方案，最終達到優化人水關系、促進人水和諧目標的實現。

表1 鄭州市人水和諧度計算結果及和諧等級一覽表

5 應用舉例

鄭州市是河南省省會，是全省政治、經濟、文化、科技、商貿中心，地處中原腹地，為全國重要的交通、通訊樞紐。鄭州市2005年末，總人口716.0萬人，國內生產總值為1 660.6億元，工業總產值為2 411.5億元，農業總產值126.2億元。按照2005年人口計，鄭州市人均水資源占有量187.77m3，是全省人均水資源占有量405m3的46.4%，人均占有量不足全國人均水資源占有量2 700m3的6.95%，屬于嚴重缺水地區[15]。

（1）人水關系和諧程度評估[9]。根據鄭州市的特點，選定三大類共20個指標，作為鄭州市人水關系和諧程度量化指標，采用人水和諧量化方法，對鄭州市2000—2005年的人水和諧程度進行評價，結果如表1所示。從計算結果來看，人水和諧程度總體呈波動性上升趨勢，由和諧度0.4左右逐漸上升到0.5左右；人文系統的發展度逐步提高，人文系統和水系統協調狀況明顯改善和提高，促成了鄭州市人水和諧度穩中有升。

（2）人水關系和諧調控優化模型[16]。以鄭州市為例，構建一個復雜的非線性、多水源、多用戶的人水關系和諧調控優化模型。以人水和諧為目標，要求“人水和諧度”HWHD值達最大，確定目標函數。約束條件包括健康準則約束、發展準則約束、協調準則約束、供水系統的供水能力約束、輸水系統的輸水能力約束、用水系統的供需變化（缺水率）約束、排水系統的水質約束、經濟效益約束、經濟社會系統結構關系約束、水資源-生態系統結構關系約束、非負約束、其它約束（投資約束、風險約束、地下水位最低約束等）。

調控結果如表2所示，75%頻率下，鄭州市“和諧度”值得到很大程度的提高，主要是把全區水資源看成一個統一系統，通盤考慮，通過水資源合理調配，能夠達到供需平衡和人水和諧目標。2005年“和諧度”值比較低，到2010年提升速度比較快，5年時間從0.5提升到0.79，接近“和諧”狀態。針對2010年狀況，合理分配好黃河水、污水回用水，是分區間合理調配的重點。在2020年，實施了一系列措施，特別是實施從陸渾水庫引水，提高了水資源利用效率，人水和諧狀況得到極大改善，有利于水資源可持續利用，人水和諧狀態達到“和諧”層次，“和諧度”值達到0.92。與2020年相比，2030年的供需矛盾較為緊張，可調節的余地較小，實施陸渾水庫西水東進工程并逐步增加引水量是其有效方法，通過水資源優化配置，使水資源得到合理分配和充分利用，人水和諧狀態達到“和諧”層次，“和諧度”值達到0.95。

表2 鄭州市人水和諧調控計算結果一覽表

（3）應用效果說明。以75%頻率為例，通過人水關系和諧調控分析，得出2005年、2010年、2020年、2030年鄭州市幾個主要指標的變化趨勢：①“和諧度”值得到很大程度的提高，最后接近“和諧”狀態，說明通過和諧調控獲得的效果非常顯著；②在實施“節流”的同時，有效實施了“開源”，主要包括南水北調工程向鄭州市供水、陸渾水庫西水東進工程、污水回用、引黃工程、雨水利用等，使鄭州市分配的水量不斷增加，從2005年引用水量158 941萬方，增加到2010年分配水量194 065萬方，2020年分配水量228 490萬方，2030年分配水量256 645萬方；③在實施一系列調控措施后，社會經濟規模得到一定程度的擴大，人口從715.99萬人，增加到2030年1 121.28萬人，GDP從1 638.4億元，增加到2030年9 955.1億元。人口變化是穩步增長，經濟規模呈指數增加。這一系列結果表明，人水關系的和諧論研究的實踐性以及其人水關系和諧調控模型的實際可操作性與可靠性。

6 基于和諧論的人水關系調控策略

通過本文的分析，和諧論是定量分析人水關系的重要理論基礎，并可廣泛應用于水資源的開發、利用、管理和保護工作中。以和諧論的視野分析，人水關系調控策略需要考慮“和諧參與者”之間要加強合作，達到和諧；以實施最嚴格的水資源管理制度，保障水資源可持續利用，經濟社會可持續發展為“和諧目標”；以建立水權制度和水市場，實現水資源優化配置為“和諧規則”；以供需管理并重，需水管理為主為“和諧行為”；以節流優先，保護同步為“和諧因素”[19]。

因此，從和諧論的觀點出發，對人水關系進行調控時，在考慮水利工程的興建帶來的經濟效益同時，更要考慮到水量的變化對水質、水環境的影響；不僅要考慮經濟發展，更要注重水污染與水體的自凈能力是否相適應；加強供水管理，更要加強需水管理，以水定產、以水定規模、以水定需，合理布置產業布局；在水資源節約與保護方面，不僅要開源，更要注重節流，積極發展高效節水產業。通過工程技術、管理體制、經濟手段等多種措施，實現人文系統與水系統相互作用的綜合平衡以及人水系統的和諧發展。

1左其亭，高丹盈.人水和諧量化理論及應用研究框架.高丹盈，左其亭.人水和諧理論與實踐.北京：中國水利水電出版社，2006：1-5.

2錢正英，張光斗著.中國可持續發展水資源戰略研究（綜合報告及各專題報告）.北京：中國水利水電出版社，2001.

3 Falkenmark M.Water Management and Ecosystems：Ling with Change.Global Water Partnership，2003.

4 Matti Kummu.Water management inAngkor：Human impacts on hydrology and sediment transportation.Journal of Environmental Management，2009，90：1 413-1 421.

5王浩，龍愛華，于福亮等.社會水循環理論基礎探討I：定義內涵與動力機制.水利學報，2011，42（4）：379-387.

6 Cüneyt Gül，MehmetAli，MusaAlpet et al.Assessment of the impact of anthropogenic activities on the groundwater hydrology and chemistry in Tarsus coastal plain using fuzzy clustering,multivariate statistics and GIS techniques.Journal of Hydrology，2012，414：435-451.

7錢正英，陳家琦，馮杰.人與河流和諧發展.河海大學學報（自然科學版），2006，34（1）：1-5.

8祁正衛.論人與自然和諧中的人水關系.中國水利，2007（16）.

9左其亭，張云，林平.人水和諧評價指標及量化方法研究.水利學報，2008，39（4）：440-447.

10 Kaveh Madani.Game theory and water resources.Journal of Hydrology，2010，381：225-238.

11 Najmeh Ma，MojtabaAr.Agame theoretic approach for interbasin water resources allocation considering the water quality issues.Environmental Monitoring andAssessment，2010，167：527-544.

12左其亭.人水系統演變模擬的嵌入式系統動力學模型.自然資源學報，2007，22（2）：268-273.

13左其亭，趙春霞.人水和諧的博弈論研究框架及關鍵問題討論.自然資源學報，2009，24（7）：1315-1324.

14左其亭.和諧論的數學描述方法及應用.南水北調與水利科技，2009，7（4）：129-133.

15左其亭，張云著.人水和諧量化研究方法及應用.北京：中國水利水電出版社，2009.

16左其亭著.和諧論——理論·方法·應用.北京：科學出版社，2012.

17左其亭.和諧論的數學描述方法及應用.南水北調與水利科技，2009，7（4）：129-133.

18左其亭.和諧論及其應用的關鍵問題討論.南水北調與水利科技，2009，7（5）：101-104.

19郭麗君，左其亭.從和諧論看水資源開發利用戰略.水資源與水工程學報，2010，21（4）：81-85.

AbstractThe research framework about the Harmony Theory for human-water relationship is proposed after a brief introduction to the Harmony Theory on the basis of analyses about connotation and harmonious questions of human-water relationship.This paper points out that the harmony mechanism of human-water relationship needs to be discussed from its nature and combination with the basic concept and implication of dialectical materialism philosophy in the Harmony Theory.Then,based on the past study of human-water relationship,the Harmony Theory method of human-water relationship is established by the system simulation,the harmony assessment and the harmony regulation.Finally,the approaches proposed in the research are applied in Zhengzhou City of Henan province.This paper aims to be helpful for future research on human-water relationship and the development and application of harmony theory.

Keywordshuman-water relationship,the harmony theory,human-water harmony,harmony assessment, harmony regulation

左其亭 鄭州大學水科學研究中心主任，教授，博士生導師。水利部建設項目水資源論證專家、寶鋼優秀教師獎獲得者、河南省優秀中青年骨干教師、河南省優秀青年科技專家。主要從事水文水資源與水環境的教學和研究工作。主持研究課題52項，出版學術專著12部，發表學術論文206篇。E-mail:zuoqt@zzu.edu.cn;zuoqiting@163.com

Research on the Harmony Theory Method of Human-water Relationship

Zuo Qiting Mao Cuicui
（Center for Water Science Research，Zhengzhou University 450001 Zhengzhou）

10.3969/j.issn.1000-3045.2012.04.010

國家自然科學基金(51079132和50679075)、教育部社科研究基金規劃基金項目（10YJAZH027）、高等學校博士學科點專項科研基金資助課題（20094101110002）

2012年4月17日