水資源風險內涵辨析與中國水資源風險現(xiàn)狀

趙鐘楠 田英 張越 袁勇 羅鵬 黃火鍵 王晶

摘要：科學認識水資源風險內涵并準確評價中國水資源風險現(xiàn)狀，對于有效防范、應對、化解水資源風險和保障國家水安全具有重要意義。在系統(tǒng)總結有關水資源風險理論方法研究成果的基礎上，從水資源風險的水量、水質、水生態(tài)要素解構入手進行分析，認為水資源風險產生的機理為功能負荷超出了復合系統(tǒng)彈性，水資源風險的內涵特征包含風險特征、彈性大小以及風險程度。評價了中國各地區(qū)水資源風險的現(xiàn)狀特點，并對防控水資源風險提出了建議。

關鍵詞：水資源;水資源風險;內涵辨析;風險防控;中國

中圖分類號：TV213.4

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j .issn. 1000-1379.2019.01.011

1 研究背景

特殊的地理位置和氣候、地形特點，決定了中國是一個水資源稟賦條件較差的國家。隨著經濟社會快速發(fā)展和氣候變化影響加劇，在水資源時空分布不均、水旱災害頻發(fā)等老問題仍未得到根本解決的同時，水資源短缺、水生態(tài)損害、水環(huán)境污染等新問題更加凸顯，新老水問題相互交織，水資源情勢不確定性不斷增大，水資源風險問題日趨復雜。準確認識中國水資源風險現(xiàn)狀特點，進而有效防范、應對和化解水資源風險，對保障中國水安全、實現(xiàn)人水和諧發(fā)展具有重要意義。近年來，關于水資源風險內涵和評價方法的研究眾多，從研究對象來看，有水資源系統(tǒng)風險[1]、水資源短缺風險[2-7]、水資源安全風險[8-9]等;從評價方法來看，有指標評價、統(tǒng)計分析、綜合模型等[9-19]。總體來看，目前有關研究成果，或是在概念內涵的機理性方面有待加強，或是在評價方法和成果的問題導向性方面有待提高。筆者從水資源風險的要素解構人手，系統(tǒng)分析水資源風險的產生機理和內涵特征，進而對中國不同區(qū)域的水資源風險的現(xiàn)狀特點進行評價分析，并提出水資源風險防控的建議。

2 水資源風險的內涵辨析

2.1 水資源風險的要素解構

風險即“期望與實際結果之間的不確定性”，水資源風險是伴隨著水資源安全概念的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。綜合國內外有關研究成果可以認為，水資源風險是“水資源系統(tǒng)發(fā)生的非期望事件，并且導致了有害結果”[20-21]。從該定義出發(fā)，水資源風險包含水資源系統(tǒng)、非期望事件和有害結果3個要素，這3個要素可進一步表述為風險受體、風險來源和風險表征[22]。

相關研究對于水資源風險的受體主要認為是單純的經濟社會系統(tǒng)或者自然水系統(tǒng)[23-24]。隨著人類活動對于水循環(huán)影響的不斷深入，水循環(huán)逐漸從自然循環(huán)轉變?yōu)椤叭斯ひ蛔匀弧倍h(huán)，在二元循環(huán)的影響下，自然水系統(tǒng)和經濟社會系統(tǒng)相互耦合[25].形成了經濟社會一水復合系統(tǒng)（簡稱復合系統(tǒng)）。因此水資源風險中的風險受體，應為該復合系統(tǒng)。風險來源是導致受體產生風險的外界影響，包括自然影響和人為影響：自然影響是沒有或較少受人類活動控制的影響，例如氣候變化;人為影響是主要受人類活動決定的影響，例如污染物排放。風險表征也可稱為風險程度，即“非期望事件導致了有害結果”。按照生態(tài)系統(tǒng)服務功能理論，有害結果可以理解為復合系統(tǒng)提供的各種服務功能喪失或大幅減少[26]。對于水資源風險而言，其風險表征主要集中在水量、水質、水生態(tài)[27]等功能方面，這3方面功能受損，可以表現(xiàn)為水量短缺、水質惡化、水生態(tài)破壞等具體指標[28]。

2.2 水資源風險的產生機理

風險來源、風險受體和風險表征3個要素通過“風險鏈”形式相互聯(lián)系，共同產生水資源風險。復合系統(tǒng)在各種外界影響下，形成一種動態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)，其輸出的各種服務功能保持穩(wěn)定。復合系統(tǒng)具有一定的彈性，在外界影響輸入存在一定波動情況時，復合系統(tǒng)能夠維持自身穩(wěn)定，并且保持相對穩(wěn)定的輸出（見圖1）。

這種未超過復合系統(tǒng)彈性的外界輸入的變化，一般不會造成輸出的“非期望”和“有害結果”。當外界影響顯著變化，超過了復合系統(tǒng)的彈性閾值后，復合系統(tǒng)進入非穩(wěn)態(tài)，造成復合系統(tǒng)無法維持其自身結構和相互聯(lián)系的穩(wěn)定，產生了不可逆的變化，從而導致輸出的各種服務功能顯著改變，并且朝著不利的方向演化。這種導致系統(tǒng)出現(xiàn)不可逆變化的影響及其結果，即水資源風險。

2.3 水資源風險的內涵

基于水資源風險的產生機理，水資源風險可以認為是“經濟社會系統(tǒng)和自然水系統(tǒng)耦合形成的經濟社會一水復合系統(tǒng)，在自然和人為兩種外界影響超過其維持結構穩(wěn)定的閾值后，導致其輸出的服務功能顯著退化的可能性及其后果程度”。評價水資源風險應包括3個方面：一是評價外界影響的類型和強弱，即風險來源強度，自然影響可以通過氣候變化等有關指標表征，人為影響可以通過水資源開發(fā)利用程度、水污染排放總量等有關指標表征：二是評價復合系統(tǒng)自身的彈性大小，彈性即表征復合系統(tǒng)抵抗外界影響變化的能力，經濟社會方面可以通過用水效率、非常規(guī)水源利用程度、應急備用水源利用程度等有關指標表征，水生態(tài)系統(tǒng)方面可以通過水生態(tài)系統(tǒng)脆弱性等有關指標表征;三是評價風險程度，即帶來非期望的有害事件的程度，可以用水資源短缺程度、水環(huán)境質量、生態(tài)環(huán)境用水保障程度等有關指標表征。

3 中國水資源風險的現(xiàn)狀特點

根據(jù)水資源風險的內涵，從指標可獲得性和代表性角度，分別選擇多年平均水資源量變化率、水資源開發(fā)利用程度、萬元國內生產總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、地下水供水量比例、I—Ⅲ類水質河長比例、經濟社會用水擠占生態(tài)環(huán)境用水量、地下水超采量8項指標來表征水資源風險3個要素（外界影響、系統(tǒng)自身彈性、風險程度）。通過比較各地區(qū)相關指標與全國平均情況，并參考指標的絕對值情況，定性分析評價各地區(qū)水資源風險狀況。不同地區(qū)相關指標數(shù)據(jù)見表1（水資源開發(fā)利用程度、經濟社會用水擠占生態(tài)環(huán)境用水量、地下水超采量數(shù)據(jù)來源于《全國水中長期供求規(guī)劃》，其他數(shù)據(jù)來源于《2015年中國水資源公報》）。

（1）東北地區(qū)。該地區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧3省和內蒙古3市（赤峰、通遼、呼倫貝爾），基本涵蓋松花江、遼河兩個水資源一級區(qū)。從外界影響來看，氣候變化對于該區(qū)域水資源情勢有一定影響，其中遼河流域水資源總量衰減較為明顯，人為影響主要表現(xiàn)在水資源開發(fā)利用程度較高。從系統(tǒng)自身彈性來看，東北地區(qū)用水效率較高，但對地下水供水依存度也較高，存在一定的風險;該區(qū)域屬于東北溫帶亞濕潤區(qū)，降水較為充沛、植被覆蓋率較高，分布有中國最大的沼澤濕地，從水生態(tài)脆弱性上看該區(qū)域自然本底情況較全國其他區(qū)域好。從風險程度來看，該區(qū)域不容樂觀，尤其是遼河流域，呈現(xiàn)出水量、水質、水生態(tài)整體退化狀況。總體來看，東北地區(qū)的松花江流域水資源風險總體處于可控狀態(tài)，遼河流域水資源風險水平較高。導致該區(qū)域水資源風險的主要因素是過度的人類活動，尤其是過度的水資源開發(fā)利用，其風險程度呈現(xiàn)出以水量短缺為主的綜合特征。

（2）華北地區(qū)。該地區(qū)包括北京、天津、河北、河南、山東、山西等省（市），涵蓋海河流域全部和黃河、淮河流域部分地區(qū)。從外界影響來看，氣候變化對于該區(qū)域水資源情勢影響較大，水資源衰減顯著高于其他區(qū)域;人為影響極為強烈，水資源開發(fā)利用率高達112%，已經突破水資源承載力上限，廢污水排放量居高不下。從系統(tǒng)自身彈性來看，該區(qū)域用水水平和效率遠高于全國平均水平，但供水結構不盡合理，地下水供水量占比近605，并且跨流域調水量較多。該區(qū)域屬于華北溫帶亞濕潤區(qū)，降水年際、年內分布不均，受人類開發(fā)活動長期影響，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況欠佳，水生態(tài)脆弱性較強。從風險程度來看，該區(qū)域問題較為嚴重，基本是“有河皆干、有水皆污”的狀況。總體來看，華北地區(qū)水資源風險水平極高，雖然該地區(qū)用水效率已處于較高水平，但受氣候變化和人類活動雙重影響，加上水生態(tài)脆弱性較高，導致該區(qū)域水資源風險呈現(xiàn)出水量、水質、水生態(tài)相互交織，系統(tǒng)整體惡化的水資源風險狀況。

（3）華中地區(qū)。該地區(qū)包括安徽、湖北、江西、湖南等省份，涉及長江流域中下游和淮河流域部分區(qū)域。從外界影響來看，氣候變化和人類活動對該區(qū)域影響程度不高。從系統(tǒng)自身彈性來看，該區(qū)域的用水水平位于全國中等水平，并且以地表水供水為主，系統(tǒng)彈性較強：該區(qū)域屬于華南東部亞熱帶濕潤區(qū)，降水較為充足，自然條件較為優(yōu)越，水生態(tài)脆弱性較低。從風險程度來看，該區(qū)域總體狀況較好，但要關注跨流域調水和河湖關系演變帶來的潛在水資源風險問題。總體來看，華中地區(qū)水資源風險水平整體較低。

（4）東南地區(qū)。該地區(qū)包括上海、江蘇、廣東、浙江、福建和廣西等省（區(qū)、市），涉及太湖流域、東南諸河流域和珠江流域部分地區(qū)。從外界影響來看，氣候變化對于該區(qū)域水資源情勢有一定影響，雖然水資源總量變化不大，但年際變化率顯著增大;該區(qū)域經濟社會發(fā)展水平較高，人為影響較為強烈。從系統(tǒng)自身彈性來看，該區(qū)域用水水平較高，主要供水來源為地表水，應急備用水源建設水平較高，系統(tǒng)抗風險能力較強。該區(qū)域屬于華南東部亞熱帶濕潤區(qū)，降水較為充足，自然條件較為優(yōu)越，水生態(tài)脆弱性較低。從風險程度來看，該區(qū)域水污染較為嚴重。總體來看，東南地區(qū)水資源風險水平一般，需要重點關注以水污染為主要特征的水資源風險問題。

（5）西南地區(qū)。該地區(qū)包括四川、云南、西藏、貴州、重慶等省（區(qū)、市），涉及長江流域和珠江流域上游，以及西南諸河流域。從外界影響來看.氣候變化和人類活動影響較小。從系統(tǒng)自身彈性來看，該區(qū)域用水水平較低，并且缺乏大型骨干調蓄工程和區(qū)域水資源配置工程，工程性缺水問題突出，供水保障程度較低。該區(qū)域屬于華南西部亞熱帶濕潤區(qū)和西南高原氣候區(qū)，除西藏外，雨量充沛，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較強，水生態(tài)脆弱性較低，但水土流失等問題較為突出。從風險程度來看，該區(qū)域整體狀況較好。總體來看，西南地區(qū)水資源風險水平較低，且影響水資源風險的因素較少。一方面水資源開發(fā)利用程度不高，另一方面經濟社會用水效率較低，因此該地區(qū)水資源風險呈現(xiàn)顯著的人為因素導向特點。

（6）西北地區(qū)。該地區(qū)包括內蒙古（不包括赤峰、通遼、呼倫貝爾3市）、甘肅、青海、寧夏、陜西、新疆等省（區(qū)），涉及黃河流域上游和西北諸河流域。從外界影響來看，氣候變化影響有限，但人為影響劇烈，尤其是西北諸河中的疏勒河和石羊河流域水資源開發(fā)利用率均超過l00%.已產生嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。從系統(tǒng)自身彈性來看，該區(qū)域受人口密度、經濟結構、作物組成、節(jié)水水平、氣候因素和水資源條件等多種因素的影響，用水水平不高，并且西北諸河流域部分地區(qū)對地下水供水依存度較高。該區(qū)域屬于華北西部溫帶亞干旱區(qū)和西北溫帶干旱區(qū)，降水極少，水資源匱乏，水生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱。從風險程度來看，該區(qū)域水生態(tài)問題較為嚴重，主要表現(xiàn)在河湖生態(tài)用水保障程度極低，黑河、石羊河、疏勒河、塔河等主要河流生態(tài)環(huán)境用水被擠占問題突出。內陸河尾閭退化問題較為嚴重。總體來看，西北地區(qū)水資源風險水平極高，受自然本底較為脆弱和人類活動雙重影響，該區(qū)域水資源風險呈現(xiàn)出以水量嚴重短缺、水生態(tài)退化為主，多種問題相互交織的總體態(tài)勢。

4 對中國水資源風險防控的建議

針對中國水資源風險特點，需要從強化水資源風險的前端管控、完善水資源風險防控的基礎設施網(wǎng)絡體系、提升水資源風險的社會應對能力、建立水資源風險防控制度與技術支撐體系等方面加強水資源風險的防控。

（1）在強化水資源風險的前端管控方面，一要強化水資源承載力剛性約束，針對水資源開發(fā)利用程度與水資源稟賦條件不協(xié)調、不匹配、不均衡，經濟社會用水擠占生態(tài)環(huán)境用水等突出問題，實施水資源消耗總量和強度雙控行動，尤其在水資源開發(fā)利用程度較高和水資源較為短缺的華北、西北等地區(qū)，通過調整種植結構、實施農業(yè)等重點領域節(jié)水，降低水資源開發(fā)利用程度;二要加強水生態(tài)環(huán)境風險源防控，建立并完善水生態(tài)環(huán)境風險前端監(jiān)管體系：三要建立并完善水資源風險監(jiān)測與預警體系，不斷提高水資源風險監(jiān)測預警的準確性和前瞻性。

（2）在完善水資源風險防控的基礎設施網(wǎng)絡方面，一要推進水資源配置工程建設，對于西北、西南等地區(qū)，通過加快重點水源工程建設、實施一批重大引調水工程和加快抗旱水源工程建設等措施，不斷提升水資源保障能力：二要加強城市應急備用供水保障能力建設，對于華北、華中部分地區(qū)應急備用水源建設較為滯后的地區(qū)，通過完善城市水源格局，增強城市應急供水能力：三要實施山水林田湖草系統(tǒng)治理工程，在受人類活動影響較大、生態(tài)退化較為嚴重的華北和西北地區(qū)，實施系統(tǒng)治理，加強生態(tài)修復;四要提升工程對氣候變化的適應性。

（3）在提升水資源風險影響的社會應對能力方面，一要完善水資源風險防控的政府協(xié)調應對機制，提高政府水資源風險防控能力：二要加強宣傳教育與輿論引導，形成全社會共同防控水資源風險的合力：三要建立社會分擔機制，提高全社會共擔風險的能力：四要建立健全流域和區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機制，有效應對跨區(qū)域重大水資源風險事件：五要完善水資源風險事件應急響應機制，提升水資源風險事件應急和救援能力，加強水資源風險事件應急后評估工作。

（4）在建立水資源風險防控制度與技術支撐體系方面，一要建立并完善水資源風險區(qū)劃、水資源風險動態(tài)管理、水資源風險評價與監(jiān)督考核、水資源風險信息公開等一系列制度：二要加強水資源風險防控關鍵技術研究與應用，用科技創(chuàng)新積極應對水資源風險。

5 結論

（1）水資源風險即經濟社會系統(tǒng)和自然水系統(tǒng)耦合形成的經濟社會一水復合系統(tǒng)，在自然和人為兩種外界影響超過其維持結構穩(wěn)定的閾值后，導致其輸出的服務功能顯著退化的可能性及其后果程度。

（2）水資源風險分析評價應包括3個方面：一是評價外界影響的類型和強弱，即風險來源強度;二是評價復合系統(tǒng)自身的彈性大小;三是評價風險程度。

（3）東北地區(qū)的松花江流域水資源風險總體處于可控狀態(tài)，遼河流域水資源風險水平較高;華北地區(qū)水資源風險水平極高，呈現(xiàn)出水量、水質、水生態(tài)相互交織，系統(tǒng)整體惡化的水資源風險狀況;華中地區(qū)水資源風險水平整體較低，需要關注跨流域調水和河湖關系演變帶來的潛在水資源風險問題：東南地區(qū)水資源風險水平一般，需要重點關注以水污染為主要特征的水資源風險問題;西南地區(qū)水資源風險水平較低，且影響水資源風險的因素較少：西北地區(qū)水資源風險水平極高，受自然本底較為脆弱和人類活動雙重影響，該區(qū)域水資源風險呈現(xiàn)出以水量嚴重短缺、水生態(tài)退化為主，多種問題相互交織的總體態(tài)勢。

（4）針對中國水資源風險特點，需要從強化水資源風險的前端管控、完善水資源風險防控的基礎設施網(wǎng)絡體系，提升水資源風險的社會應對能力、建立水資源風險防控制度與技術支撐體系等方面加強水資源風險的防控。

參考文獻：

[1] 于義彬，王本德，水資源系統(tǒng)風險管理的分析與研究[J].人民黃河，2002，24（7）：18-20.

[2] 阮本清，韓宇平，王浩，等，水資源短缺風險的模糊綜合評價[J].水利學報，2005，36（8）：906-912.

[3]姜秋香，周智美，王子龍，等，基于水土資源耦合的水資源短缺風險評價及優(yōu)化[J].農業(yè)工程學報，2017，33（12）：136-143.

[4] 王琛茜，張玉虎，沈濤，我國水資源短缺風險評估及空間分析[J].首都師范大學學報（自然科學版），2015，36 （1）：81-87.

[5] 王紅瑞，錢龍霞，許新宜，基于模糊概率的水資源短缺風險評價模型及其應用[J].水利學報，2009，40（7）：813—821.

[6] CONNELL Richenda K， WILLOWS Robert， HARMAN Jac-quelyn， et al.A Framework for Climate Risk ManagementApplied to a UK Water Resources Problem[J].Water&En-vironment Joumal，2005 ，19（4）：352- 360.

[7] GUNASEKARA N K， KAZAMA S，YAMAZAKI D， et al.Water Conflict Risk due to Water Resources Availability andUnequal Distribution[ J]. Water Resources Management，2014，28（1）：169-184.

[8]楊理智，張韌，洪梅，等，基于云模型的我國西南邊境水資源安全風險評估[J].長江流域資源與環(huán)境，2014，23（增刊1）：1-5.

[9]左其亭，吳澤寧，趙偉，水資源系統(tǒng)中的不確定性及風險分析方法[J].干旱區(qū)地理，2003，26（2）：116-121.

[10] 王少波，區(qū)域水資源短缺風險分析方法研究[D].揚州：揚州大學，2010：91.

[11] 凌子燕，劉銳，基于主成分分析的廣東省區(qū)域水資源緊缺風險評價[J].資源科學，2010，32（12）：2324-2328.

[12] 謝翠娜，許世遠，王軍，等，城市水資源綜合風險評價指標體系與模型構建[J].環(huán)境科學與管理，2008，33（5）：163-168.

[13] 孔祥銘，基于Copula分析的水資源系統(tǒng)風險評估與管理方法研究[D].北京：華北電力大學，2016：85.

[14]

WEST P D， TRAINOR C T E.Risk-Based DecisionSupport of Water Resources Management Altematives[J].Nato Security Through Science，2007：145-156.

[15] 張士鋒，陳俊旭，華東，等，水資源系統(tǒng)風險構成及其評價：以北京市為例[J].自然資源學報，2010，25（11）： 1855-1863.

[16] 王穎，馬莉媛，郁堯，等，關于水資源風險評價數(shù)學模型的討論[J].南水北調與水利科技，2010，8（2）：69-72.

[17]李九一，李麗娟，柳玉梅，等，區(qū)域尺度水資源短缺風險評估與決策體系：以京津唐地區(qū)為例[J].地理科學進展，2010，29（9）：1041-1048.

[18] 錢龍霞，張韌，王紅瑞，等，基于MEP和DEA的水資源短缺風險損失模型及其應用[J].水利學報，2015，46（10）：1199-1206.

[19]

BEKKER M F，JUSTlN Derose R， BUCKLEY B M， et al.A 576-Year Weber River Streamflow Reconstruction fromTree Rings for Water Resources Risk Assessment in theWasatch Front， Utah[ J]. Jawra Journal of the AmericanWater Resources Association，2015 ，50（5）：1338- 1348.

[20]

ZHONG P，SHEN Z Y， YANG Z F.Determining the Sen-sitive Factors for Water Resources Scarcity Risk in ShiyangRiver Basin[J]. Journal of Arid Land Resources&Envi-ronment，2005（2）：81-86.

[21]韓宇平，阮本清.汪黨獻，區(qū)域水資源短缺的多目標風險決策模型研究[J].水利學報，2008，39（6）：667-673.

[22] 金菊良，宋占智，崔毅，等，旱災風險評估與調控關鍵技術研究進展[J].水利學報，2016，47（3）：398-412.

[23] 劉奇勇，鄭景云，葛全勝.IPCC關于水資源風險的評估綜述[J].安徽農業(yè)科學，2008，36（32）：14267-14270.

[24] 劉濤，邵東國，水資源系統(tǒng)風險評估方法研究[J].武漢大學學報（工學版），2005，38（6）：66-71.

[25] 王浩，賈仰文，變化中的流域“自然一社會”二元水循環(huán)理論與研究方法[J].水利學報，2016，47（ 10）：1219-1226.

[26] 姚婧，何興元，陳瑋，生態(tài)系統(tǒng)服務流研究方法最新進展[J].應用生態(tài)學報，2018，29（1）：335-342.

[27] 王建華，翟正麗，桑學鋒，等，水資源承載力指標體系及評判準則研究[J].水利學報，2017，48（9）：1023-1029.

[28] 王建華，姜大川，肖偉華，等，水資源承載力理論基礎探析：定義內涵與科學問題[J].水利學報，2017，48（12）：1399-1409.