黃河流域“水—能源—糧食”相互作用關(guān)系與優(yōu)化策略研究

[ 摘要 ]

為對水、能源、糧食之間紐帶關(guān)系進行深度研究，確保黃河流域三者之間相互作用關(guān)系問題能夠得到妥善處理，需要做好三者相互作用關(guān)系的相關(guān)內(nèi)容探討。文章通過對黃河流域“水—能源—糧食”相互作用關(guān)系現(xiàn)狀的分析，對三者相互作用關(guān)系存在問題展開探討，并以此為依據(jù)制定出相應(yīng)優(yōu)化策略，旨在改善三者相互作用關(guān)系，保證我國各種資源利用效果。

[ 關(guān)鍵詞 ]

糧食；能源；水資源；黃河流域；空間分布；利益沖突

中圖分類號：F27

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.013.030

我國總體在食物資源、能源資源以及水資源方面相對較為短缺，人均水資源占有率僅為世界水平的25 %，人均耕地面積不到世界水平的50 %，人均能源不超過世界水平的50 %。雖然我國已經(jīng)實施了一系列資源管理方案以及規(guī)劃，但受人口增長以及環(huán)境污染等問題的影響，其時間尺度以及空間尺度均存在一定矛盾，資源利用率出現(xiàn)明顯下降，能源結(jié)構(gòu)不合理問題也較為突出。為保證社會經(jīng)濟增長穩(wěn)定性，推動我國良性化發(fā)展，對水、能源、糧食之間紐帶關(guān)系進行研究，做好相互作用關(guān)系問題處理，將會對我國整體發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

1 黃河流域水、能源、糧食相互作用關(guān)系現(xiàn)狀

眾所周知，我國人口主要分布在東南沿海地區(qū)。黃河作為中國的母親河，流經(jīng)地區(qū)養(yǎng)育了無數(shù)中華兒女。我們在接受黃河養(yǎng)育的同時，也給黃河帶來了巨大的影響。

就水資源而言，2019年黃河流域水資源總量為5142億立方米，是全國水資源總量的17 %左右，用水量相對較為集中。其中，黃河流域的用水量達到了1281億立方米左右，約為全國總用水量21 %。農(nóng)業(yè)用水、生活用水均占據(jù)了較大比例，人均用水量以及人均水資源擁有量處于全國較低水平，是嚴重缺水區(qū)域。

就能源資源而言，黃河流域是我國典型能源流域，能源生產(chǎn)總量以及消費總量相對較高，能夠分別達到全國62 %以及31 %左右，人均能源自給率為1.73 %，可以達到全國人均自給率兩倍以上，存在明顯能源驅(qū)動經(jīng)濟增長的情況，整體的能源消費系數(shù)以及能耗強度相對較高。

就糧食資源而言，黃河流域西部地勢高，東部地勢低，且大都為平原，再加上其位于中緯度區(qū)域，屬于季風氣候區(qū)。冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨。雨熱同期的氣候條件，使大多數(shù)農(nóng)作物得以良好生長。所以，作為我國重要糧食生產(chǎn)核心區(qū)域，黃河流域的糧食總產(chǎn)量超過了2億噸，占全國糧食總產(chǎn)量的35 %左右。不僅農(nóng)作物播種面積相對較廣，而且人均糧食產(chǎn)量也相對較高，整體高出全國平均水平。但受到自然條件以及歷史因素等影響，城鄉(xiāng)之間收入存在明顯不平衡問題，收入倍差普遍高于全國平均水平。

就糧食資源、水資源以及能源資源整體現(xiàn)狀而言，黃河流域三者關(guān)系從相互支撐和相互獨立的狀態(tài)逐漸向協(xié)調(diào)共生方向發(fā)展，處于中水平耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段，但三者之間關(guān)聯(lián)作用機制以及效應(yīng)并沒有得到有效應(yīng)用，需要通過協(xié)同治理以及資源分配等對三者外部協(xié)同響應(yīng)以及內(nèi)部關(guān)聯(lián)進行有效促進，確保復(fù)合系統(tǒng)能夠進入到和諧共生、良性循環(huán)狀態(tài)。

2 三者相互作用關(guān)系

2.1 傳導(dǎo)機制

糧食、能源以及水資源是黃河流域資源產(chǎn)品，其中糧食資源是基本保障，能源以及水資源是動力支撐與核心要素，三者會在轉(zhuǎn)化以及生產(chǎn)過程中進行相互傳導(dǎo)以及相互交織。在生產(chǎn)過程中，從農(nóng)作物生長到食品加工需要消耗大量水資源，而能源生產(chǎn)也需要大量水資源消耗作為生產(chǎn)條件，所以水資源的消耗是二者進行生產(chǎn)的基本前提。糧食資源能夠為黃河流域經(jīng)濟社會發(fā)展提供物質(zhì)支持，為能源生產(chǎn)提供相應(yīng)物質(zhì)原材料。在消費過程中，糧食資源以及水資源是能源主要消耗部分，通過相應(yīng)能源的消耗，完成污水處理以及食品加工等各項工作。另外，在轉(zhuǎn)化過程中，會因為氣候變化作用使三者緊密銜接在一起，但也會使三者連接系統(tǒng)安全性出現(xiàn)下降的狀況。大氣降水會受氣候變化影響，可能會出現(xiàn)干旱等極端天氣，對可利用水資源量產(chǎn)生影響，進而對能源生產(chǎn)以及糧食生產(chǎn)等造成干擾。

2.2 耦合機制

耦合機制需要從學(xué)科交融、系統(tǒng)安全以及資源權(quán)衡和功能適應(yīng)幾個方面進行全方面分析：①系統(tǒng)安全。三者協(xié)同系統(tǒng)屬于糧食資源、水資源和能源資源獲取的新型治理模式，其不會將犧牲子系統(tǒng)作為發(fā)展代價，能夠保證各項資源的供需適配性以及供給安全性。②資源權(quán)衡。需要在進行資源管理過程中將資源利用相關(guān)利益者納入管理體系之中，確保其能夠在有限資源環(huán)境中發(fā)揮功能，可以將糧食以及能源等資源公平獲取途徑以及權(quán)利更好地體現(xiàn)出來，并在黃河流域持續(xù)性發(fā)展以及反貧困工作中發(fā)揮出更大的力量。③功能適應(yīng)。需要做好取水以及治水等全過程生命周期管理工作，落實好水資源節(jié)約集約利用模式，確保三者調(diào)試路徑能夠得到有效設(shè)置。④學(xué)科交融。構(gòu)建安全管理以及環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科共同研究體系，更好地對三者之間平衡管理以及協(xié)同管理進行分析與改進，推動黃河流域研究進程，逐漸向網(wǎng)狀多學(xué)科交叉研究模式進行轉(zhuǎn)變，更好地為資源利用以及節(jié)約管控提供有力支持。

2.3 協(xié)同機制

需要通過構(gòu)建協(xié)同系統(tǒng)的方式，對各子系統(tǒng)相互作用以及相互合作進行協(xié)調(diào)，保證聯(lián)合作用與集體行為的開展質(zhì)量，確保系統(tǒng)相關(guān)性以及整體性能夠達到標準水平。需要結(jié)合管理協(xié)同以及耦合協(xié)調(diào)內(nèi)容，保證能源以及糧食等資源的利用最大化，確保生態(tài)環(huán)境容量能夠得到不斷拓展，可以真正實現(xiàn)黃河流域持續(xù)性發(fā)展目標。做好流域組織以及政府機構(gòu)等各項利益相關(guān)者的溝通與對話，展開生態(tài)補償與信息共享等各項機制建設(shè)，突破傳統(tǒng)行政劃區(qū)界限所造成的各項束縛，展開績效考核評價體系以及區(qū)域政策評價體系建設(shè)，不斷提高黃河流域水、能源以及糧食系統(tǒng)韌度，確保能夠達到帕累托最優(yōu)狀態(tài)，更好地為黃河流域發(fā)展提供保障。

3 三者相互作用關(guān)系存在的問題

3.1 空間分配匹配度不足

一方面，三者地理分布存在不匹配問題。水資源總量從上游到下游呈現(xiàn)出逐級遞減的趨勢，能源生產(chǎn)總量從中游、上游到下游呈現(xiàn)出遞減的狀態(tài)，糧食產(chǎn)量從下游、上游到中游呈現(xiàn)為遞減狀態(tài)；另一方面，能源、糧食和水資源需求存在不匹配問題。在資源豐富的區(qū)域，由于人員稀少，存在著用量相對較低的狀況，而在用量相對較高的區(qū)域卻存在著資源匱乏的問題。同時，水資源消耗總體方向分布和能源生產(chǎn)以及糧食總產(chǎn)量空間分配等存在不匹配問題。

3.2 水資源短缺與保障和生態(tài)、能源以及糧食安全之間存在的矛盾

3.2.1 和能源安全之間的矛盾。黃河流域因為擁有豐富的有色金屬礦產(chǎn)資源以及其他能源資源，所以建設(shè)有冶金工業(yè)以及機械制造等各種基地，主要集中在中上游地區(qū)，區(qū)域集水面積是全流域47 %左右，而水資源占有量卻僅為24 %，會因為水資源短缺而導(dǎo)致能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到一定限制。

3.2.2 和糧食安全之間的矛盾。黃河流域的平均農(nóng)業(yè)用水量在850億立方米左右，如果在確定糧食生產(chǎn)基礎(chǔ)條件不變的情況下，按照農(nóng)業(yè)供水強度以及用水效率，在2030年農(nóng)業(yè)缺水量會達到390億立方米左右，不利于糧食生產(chǎn)。

3.2.3 和生態(tài)安全之間的矛盾。黃河流域是我國生態(tài)安全屏障重要保障內(nèi)容之一，會因為農(nóng)業(yè)以及工業(yè)用水增加，給農(nóng)民安全飲水以及地下生態(tài)用水造成影響，進而引發(fā)一系列生態(tài)安全問題。例如，可能會因為用水擠占，導(dǎo)致地區(qū)出現(xiàn)地下水漏斗區(qū)，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。

3.3 利益沖突相對較為復(fù)雜

作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要消耗品，三種資源是保證城市持續(xù)性發(fā)展的重要保障，而三者供需平衡與協(xié)同管理會和城市持續(xù)性發(fā)展利益產(chǎn)生一定沖突，在城市生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)出較為復(fù)雜的特點。不僅人口流動和資源分布不匹配，生態(tài)環(huán)境風險以及社會穩(wěn)定性風險也會加大，而且城市資源空間結(jié)構(gòu)不均衡問題也會更加突出，出現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)用地空間受到擠壓、城市供水資源緊張等狀況，城市收縮問題以及能源資源枯竭問題也會同時存在。

4 三者相互作用關(guān)系優(yōu)化策略

4.1 帶關(guān)系認知機制

由于三者自身系統(tǒng)相對較為復(fù)雜，所以需要堅持耦合協(xié)調(diào)系統(tǒng)思維，構(gòu)建起各要素協(xié)同配合內(nèi)部關(guān)系，形成共同發(fā)力組織結(jié)構(gòu)。一方面，需要對黃河流域三者紐帶關(guān)系進行深度研究，明確認識到紐帶關(guān)系作用機制具體內(nèi)容，構(gòu)建協(xié)同治理機制模式，推動協(xié)同安全工作高效落實；另一方面，要對三者整體進行深度認知，做好生產(chǎn)性行業(yè)以及消費性行業(yè)作用關(guān)系研究，通過有效的生產(chǎn)生活消費方式以及技術(shù)變革，確保內(nèi)部傳遞疊加效應(yīng)能夠得到有效發(fā)揮，系統(tǒng)生態(tài)價值、經(jīng)濟價值以及社會價值能夠得到充分體現(xiàn)。

4.2 構(gòu)建資源節(jié)約集約機制

水資源短缺以及分布不均衡問題是影響地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展重要因素之一。需要通過構(gòu)建水資源剛性約束機制的方式對用水總量進行控制，要做好農(nóng)業(yè)用水以及生產(chǎn)等方面用水統(tǒng)籌，框定科學(xué)水資源用量，構(gòu)建用水強度以及用水總量控制指標體系，保證區(qū)域內(nèi)用水總量能夠得到有效削減。積極推行用水結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式，降低生產(chǎn)用水，尤其是農(nóng)業(yè)用水比重，構(gòu)建先進用水定額體系，不斷拓展生態(tài)用水規(guī)模，合理進行引流以及生態(tài)調(diào)度，對枯水期生態(tài)基流以及河口生態(tài)需水進行有效保護。

4.3 樹立安全韌性理念

提高城市應(yīng)對各種安全風險的抵御能力以及恢復(fù)能力，提高城市基礎(chǔ)設(shè)施安全韌性程度，加大綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，構(gòu)建廢污水處理以及中水回收利用等系統(tǒng)，實現(xiàn)對水資源的合理使用。設(shè)置三種資源流動通道，保證城市資源供給彈性，確保城市資源可獲得性。對溫室氣體排放進行有效控制，做好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，推動清潔生產(chǎn)模式，引導(dǎo)群眾生活生產(chǎn)方式向綠色化方向進行轉(zhuǎn)變，減少溫室氣體排放量。加大智慧型技術(shù)應(yīng)用力度，利用收集數(shù)據(jù)更好地對三種資源演化時空規(guī)律進行分析，展開事件動態(tài)感知以及監(jiān)測預(yù)警等系統(tǒng)建設(shè)，更好地對城市運行狀態(tài)進行安全體檢，為城市持續(xù)性發(fā)展提供信息支持，保證相關(guān)決策制定質(zhì)量，確保三種資源能夠得到更好應(yīng)用與保護。構(gòu)建跨部門、跨區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展機制，打破地域以及部門之間的限制，展開生態(tài)環(huán)境聯(lián)防聯(lián)控以及水資源節(jié)約利用等系統(tǒng)建設(shè)，構(gòu)建統(tǒng)一管理以及統(tǒng)一規(guī)劃的合作新機制，確保能夠集中優(yōu)勢力量對流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行有效改善，推動水資源節(jié)約集約等機制落實。

4.4 進一步加快城市智慧應(yīng)用進程

需要加大對萬物互聯(lián)以及智能傳感等各項技術(shù)的研究力度，通過對各項實測數(shù)據(jù)進行實時收集與分析整理的方式，對水、能源和糧食之間的演化時空規(guī)律進行充分分析。加大對城市大腦以及運算中心的構(gòu)建力度，保證事件動態(tài)感知能力以及預(yù)警能力等可以得到有效提高，要能夠通過對數(shù)據(jù)信息的深度挖掘，利用系統(tǒng)動力學(xué)以及人工智能等手段，對糧食、水、能源之間流動機制以及交換機制等進行構(gòu)建與調(diào)整，并設(shè)置高水平居民行為響應(yīng)機制，保證城市運行狀態(tài)，確保城市持續(xù)性發(fā)展能夠獲得有力支撐；要能夠利用數(shù)據(jù)信息更好地對各項決策進行調(diào)整，保證資源的利用以及管控效果，避免出現(xiàn)過度使用資源或者資源保護不到位等方面的問題，確保各項協(xié)調(diào)發(fā)展機制以及生態(tài)資源保護機制等能夠真正落到實處。

5 結(jié)束語

為保證黃河流域的生態(tài)環(huán)境保護以及發(fā)展工作能夠達到預(yù)期水平，需要進一步加強對水、能源、糧食之間資源協(xié)同優(yōu)化發(fā)展的研究力度。不僅要結(jié)合地區(qū)實際情況對三者之間相互作用關(guān)系具體現(xiàn)狀展開分析，明確作用關(guān)系之間存在的問題，還要結(jié)合地區(qū)發(fā)展整體規(guī)劃制定出有效優(yōu)化策略，確保能夠?qū)﹃P(guān)聯(lián)復(fù)雜以及作用機制突出等方面問題進行妥善解決，構(gòu)建起多元化主體共治格局模式，做好資源協(xié)同優(yōu)化工作，以便為地區(qū)良性發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)。

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[ 作者簡介 ]

王藝潼，女，遼寧大連人，遼寧師范大學(xué)，本科，研究方向：地理科學(xué)。