水资源复合系统协调性指标体系构建与调控措施研究

回晓莹，汪党献，龙爱华，倪红珍

（中国水利水电科学研究院 水资源研究所，北京 100038）

水资源是世界上一切生命赖以生存的物质基础，是制约社会经济发展的核心因子，同时亦是生态环境能否良性循环的控制性要素。随着人类对水资源开发利用强度的不断增加，以水资源为纽带的水资源-社会经济-生态环境复合系统逐渐失去了平衡，导致资源枯竭、生态环境退化、污染严重和供需矛盾突出等［1］。因此，定量描述一个区域或流域乃至全国水资源-社会经济-生态环境复合系统在现状条件下是否协调，并结合当地水资源条件与开发利用状况提出相应的调控措施，保证水资源复合系统有序、稳定、可持续的发展是十分必要的。

1 水资源复合系统协调性研究进展

复合系统的协调是指在系统内部的自组织和来自外界的调节管理活动（即他组织）作用下，其各组成子系统之间的和谐共存，以实现系统的整体效应［2］。水资源复合系统的协调是指系统内部各子系统之间通过相互作用和系统外部通过人类调控使得该复合系统和谐有序，稳定发展。水资源复合系统协调发展与水资源可持续发展在本质上是统一的，都是均衡与协调，都要求系统与系统各组成要素之间在发展演化过程中和谐一致、互相促进、最终实现复合系统的良性循环。因此，水资源复合系统可持续发展研究进展，在一定程度上也反映了水资源复合系统协调发展研究进展。

国际上比较有代表性的可持续发展指标体系主要有以下几种：经济合作组织和联合国可持续发展委员会提出的“压力-状态-响应”（DSR）指标［3］；从经济学角度进行描述的“绿色”净国民产出指数［4］和从人文社会角度描述的可持续发展经济福利和真实进步指标［5］，都是以价值综合核算为前提的综合可持续发展指数［6］；与此相对应的是做综合价值核算，分别选取人口资源等多方面指标进行系统分析，如Pfliegner［7］的绿色人文发展指数；Wackernage［8］提出的生态足迹概念和模型，是对解决如何判定全人类是否生存于地球生态系统承载力范围内问题的一种研究尝试［9］。我国学者比较系统的研究有：中科院可持续发展战略研究组［10］提出的一套“五级叠加、逐层收敛、规范权重、统一排序”可持续发展指标体系；国家统计局统计科学研究所和中国21世纪议程管理中心［11-12］联合提出的以经济、资源、环境、社会、人口和科技6个子系统为依托的可持续发展指标体系。

在水资源、社会经济及生态环境协调发展研究方面，崔振才等［13］基于区域水资源与社会经济发展特征，从四个评价准则入手，建立了一系列评价因子，每个评价因子又由一些描述性指标组成；李瑜等［14］在对山东水资源与环境、社会经济协调发展进行评价时从水资源及开发利用、水环境与社会经济3个子系统出发构建了指标体系；李湘娇［15］在对广东省进行分析时构建的指标体系也是以水资源、社会经济和水环境各子系统协调程度描述指标为主体，没有深入研究系统间的关系。

综上所述，虽然有不少国内外学者都提出了可持续发展的指标集，并且一些学者在水资源、社会经济和生态环境3个子系统间协调发展评价上进行了积极地探索与实践，但现有的水资源可持续发展和协调发展指标体系大多从单个子系统的层面构建，并未深入探讨其两两的相互关系，以致构造的指标体系对单个子系统的描述与评价比较充分，对系统间相互作用的描述与评价较为薄弱，以子系统与子系统间相互作用关系为出发点，来构建水资源与社会经济、生态环境协调发展指标体系并给出一定调控措施的研究还比较少。然而，系统内部的不协调不仅仅来自于各单个子系统自身在演替过程中出现的无序与不稳定，还来自于构成复合系统的各子系统之间相互作用关系不能得到正确与适度的表达，从而导致子系统之间的不支持与不匹配，在共同的演进过程中就不能相互促进与推动，而是相互制约。因此，若仅仅从单个子系统的协调性评价入手构建指标体系，就只重点考虑了子系统内部是否健康与稳定，而忽视或弱化了子系统间的相互作用以及由于子系统间不协调造成的复合系统的不稳定与不协调。本文认为水资源复合系统由水资源子系统、社会经济子系统和生态环境子系统共同作用构成，并以该复合系统内各子系统间相互作用关系为出发点，从各子系统间协调性的评价入手，构建指标体系，并给出一些调控措施。

2 水资源复合系统相互作用关系与指标体系构架

2.1 水资源复合系统相互作用关系［16］构成水资源复合系统的水资源子系统、社会经济子系统和生态环境子系统两两之间交互作用、相互依存和相互制约。

（1）水资源子系统与社会经济子系统之间相互作用关系。水资源是一种竞争性的经济资源，在社会进步和经济增长的过程中占有重要的地位。水资源子系统对社会经济子系统的作用主要体现在：水资源是一切生产活动得以持续进行的保障性因素，是经济高速发展、社会文明繁衍的关键因素。对社会经济发展起着重要的支撑作用。不利的水量和水质会破坏社会经济的良性发展。社会经济子系统对水资源子系统的作用主要体现在：社会经济的用耗水改变了自然状态下的水循环周期及水体分布，改变了水的物理、化学性质，如，人口增长加剧了水资源压力，工业化发展增加了废污水排放量，化肥农药施用导致了水体污染等。因此，水资源复合系统能否协调发展水资源子系统与社会经济子系统的协调程度起着举足轻重的作用。

（2）水资源子系统与生态环境子系统之间相互作用关系。水资源是生态系统的重要组成部分，是水环境不可缺少的因素，水资源子系统对生态环境子系统的作用主要体现在：生态系统的演变无法脱离水资源而独立存在，水利工程的建设改变了局部生态环境。合理适度开发利用水资源可以促进生态环境的良性循环，反之，过度开发可导致水环境的劣质、河道断流、湖泊干涸和水生物死亡等不良影响。生态环境子系统对水资源子系统的作用主要体系在：生态环境建设会对水资源的质量产生影响，前者的良性发展可以促进后者的良性循环。因此，水资源复合系统能否协调发展与水资源子系统与生态环境子系统之间正负效应的总和有着密切的关系。

（3）社会经济子系统与生态环境子系统之间相互作用关系。社会经济子系统对生态环境子系统的作用主要体现在：社会经济发展为自然生态环境循环提供资金和人力支持，但过快、强烈的社会经济活动也给生态环境带来巨大压力，以至于超出其承载能力后会对某些小的生态系统造成不可逆转的伤害。生态环境子系统对社会经济子系统的作用主要体现在：自然生态环境为社会经济发展提供物质支持，良好的生态环境为社会经济活动提供了充足的空间和资源，遭到破坏和损伤的生态环境会一定程度的阻碍社会经济活动的进行。因此，社会经济发展与生态环境建设应该处于一个动态平衡之中，唯有如此才能为水资源复合系统的协调发展提供良好的前提保障。

2.2 水资源复合系统协调性评价指标体系构架［17］水资源复合系统内各子系统两两之间的协调性，是表征水资源复合系统是否协调的决定性因素，只有各子系统之间保持协调，复合系统才有可能协调发展。因此，构建水资源复合系统协调程度评价指标体系时，除应确保各子系统内部较好的协调外，更应充分考虑各子系统之间的相互关系，确保反映各子系统之间的协调性。在国内外学者研究的基础上，结合水资源复合系统自身特点和系统内各子系统之间的交互作用，按照指标构建原则，从现有的有关水资源的评价指标体系中挑选能够表征各子系统间协调性的指标来构架水资源复合系统协调性评价指标体系，结构如图1所示。

3 水资源复合系统协调性评价指标体系与调控措施分析

3.1 指标选取原则根据指标体系构建应遵循的普遍原则，结合水资源复合系统协调性评价指标的特点，本文指标的建立与筛选遵循以下几个原则［18］。

（1）系统性和代表性。水资源复合系统是一个涵盖面很广的复杂系统，影响因素众多，相应地描述性指标亦很多，因此，应选取最有代表性、反映主要矛盾的指标，同时这些指标能较系统地反映被评价问题的各个侧面。

（2）科学性。整个综合评价指标体系从构成元素到体系结构，从具体指标定义到指标的计算方法都必须科学、合理和准确。

（3）敏感性。指标对时间、空间或系统结构的变化有一定的敏感性，可以反映系统协调发展的态势。

（4）可操作性。包括资料的可获取性和指标的可量化性。

3.2 水资源与社会经济子系统

3.2.1 评价指标体系 本文将反映水资源子系统与社会经济子系统协调性的评价指标体系分为5组（见表1）：第1组表征生活用水压力，从侧面反映了水资源对人口的支持程度与承载能力，用以评价在现有的供用水模式下，水资源与人口的发展是否协调；第2组表征社会经济各行业的用水效益，反映水资源对整个社会经济发展的支持力度，也可在一定程度上反映经济发展各行业对水资源的需求力度，用来评价在现有的水资源利用模式下，水与经济的发展是否协调；第3组表征水资源与人口、耕地和经济的承载关系，反映水资源禀赋与生产力格局的匹配程度；第4组表征用水结构，反映各用水户的用水情况，用来评价水资源在整个社会经济的发展中分配的合理性与侧重性；第5组表征水资源的利用效率，反映了全社会各领域的节水水平，用来评价在现有水资源的情况下节水程度的高低。

总体而言，上述指标体系反映的是在现有的水资源开发利用模式和强度下，水资源子系统供水量与供水结构既定，从水资源对社会经济发展的支持力度以及社会经济发展对水资源的需求程度两方面，综合评价现有水资源利用与社会经济发展是否相匹配、水资源作为战略性的经济资源是否很好地支撑了社会经济的发展、社会经济发展取得的用水效益是否在水资源可承载能力内，即水资源子系统与社会经济子系统之间是否协调。

表1 水资源子系统与社会经济子系统协调程度评价指标

3.2.2 调控措施 水资源子系统与社会经济子系统的调控，应紧紧围绕水资源的承载能力与社会经济发展水平是否匹配这一中心点，根据前述描述指标评价结果判定现有的生产力格局与经济规模是否与现有的水资源配置相协调，现有的人口发展规模是否给当地水资源的支撑能力带来巨大的挑战，现有的节水水平能否改善水资源与经济发展间的供需矛盾，是否还有潜力进一步加大节水力度等。

围绕上述中心点及提出的一系列问题分析结论，对水资源子系统与社会经济子系统的协调性进行调控，可采取的措施包括：在某些水资源紧张地区，可在其经济发展现状和未来社会经济发展规划的基础上，限制高耗水产业的生产规模；根据各产业的用水效益和边际用水效益调节生产力格局，使其与水资源供水水平更加匹配；在有条件的地区也可通过外流域调水工程来缓解水资源压力，发展循环经济与绿色经济，提高水资源的利用效率，改进工艺降低单位产品水资源的消耗量；加大节水水平，尤其是灌溉水利用水平，进而提高农业用水保证率；提高生活用水循环利用水平，缓解人口增加带来的水资源压力等。

3.3 水资源与生态环境子系统

3.3.1 评价指标体系 本文将反映水资源与生态环境子系统间协调度的评价指标体系分为3组（见表2）。第1组共4个指标，从整体上反映河道内外整个水生态环境系统的状态和用水保障程度，用来评价现有的生态环境用水水平下生态环境系统的发展情况与水资源对其支持力度；第2组两个指标从微观的角度度量河流的自净能力及污染物质处理水平，用来评价现有污染物排放水平下，河流对污染物质的承载是否已经超过它的承载能力；第3组共3个指标，从河道外生态建设情况方面评价水资源与河道外生态环境的协调程度。

总体而言，上述9个指标从河道内与河道外、宏观与微观两个角度来评价水资源子系统与生态环境子系统的协调程度，各个指标间相关性较小，能够更大限度的反映这两个系统之间的交互作用情况。

表2 水资源子系统与生态环境子系统协调程度评价指标

3.3.2 调控措施 水资源子系统与生态环境子系统的不协调，其根源在于社会经济子系统与生态环境子系统对有限水资源的竞争性利用。水资源被人类开发利用，可能会减少自然生态环境的水资源可利用量，从而影响生态环境子系统的演变，其自身原有的演替规律遭到破坏，甚至危及生态环境子系统的持续存亡，即呈现两者之间的不协调状态。基于此，水资源子系统与生态环境子系统的协调性调控主要目的是保证河道内外生态环境用水的满足程度，维持水体的自净功能，并保证河道外生态建设的持续稳定发展。可选择的调控措施包括：采用各种方法退还被城市生活、工业挤占的生态用水量，至少满足河道内最小生态需水量；实施生态环境修复工程，提高生态环境的可承载能力；限制地下水开采，保障地下水生态环境的良性发展；加大水环境的综合治理力度，控制进入河流的污染物数量和种类；维持城镇绿化面积、湖泊湿地面积保持在一定水平，尽量减少水土流失面积等。

3.4 生态环境与社会经济子系统

3.4.1 评价指标体系 影响生态环境子系统与社会经济子系统协调程度的关键因子是社会经济发展产生的污染物对生态环境的污染。社会经济子系统的废弃物，或多或少最终将排入到河流水体中，但水体的自净能力是有限的，因此评价这两个子系统是否协调，关键在于监测社会经济发展产生的废污水排放量是否在河流的自净能力之内，是否对河道生态系统的循环演变造成了不可逆转的破坏。基于此，本文从废污水整体排放水平和污染物质排放水平两方面描述人类生活与工业生产造成的水体污染程度，选取3组共11个指标来评价生态环境子系统与社会经济子系统的协调状况（见表3）。

表3 生态环境子系统与社会经济子系统协调程度评价指标

3.4.2 调控措施 影响社会经济子系统与生态环境子系统协调性的核心因素是社会经济发展排放的污染物质对生态环境的影响，协调的关键是向水体排放的污染物总量控制在水体的承载能力（水体纳污能力）范围之内。可采取的措施有：开发新工艺，从源头上控制污染物的产生量，生产低污染的产品；加强废污水达标排放的监管力度，力争保障污染物质入河量在河流自净能力范围内；提高居民生活用水循环利用的意识，减少生活废污水排放总量等。

综上，水资源复合系统的不协调来源于日益严峻的水资源紧缺形势和日益恶化的可用水资源的质量，因此，结合上文所述各子系统的协调性调控措施，制定水资源复合系统整体调控对策的核心是尽量缓解水资源紧缺形势，同时提高可用水资源的质量。

4 结论

本文在众多学者关于水资源可持续发展与水资源-社会经济-生态环境协调发展评价指标体系研究的基础上，以水资源复合系统内各子系统相互作用关系为出发点，构建了两两子系统之间相互作用的3个耦合子系统、共39个指标的水资源复合系统协调性评价体系，其中水资源子系统与社会经济子系统（19个）、水资源子系统和生态环境子系统（9个）、社会经济子系统与生态环境子系统（11个），用以评价现状或某一具体年份在水资源配置与供水水平既定的情况下水资源复合系统的协调性。基于选取的指标体系及各指标反映的作用关系侧重点，分类提出了协调各子系统的调控措施，以便使水资源复合系统朝着稳定、有序的方向发展。这种基于各子系统之间相互作用关系构建的指标体系，考虑了系统间的相互影响与制约，并通过一定的作用手段使得这种影响成为促进复合系统稳定有序发展的因子，从这个角度出发构建指标体系具有现实意义。

限于篇幅，本文中暂未选取综合评价模型开展实例应用研究，下一步将进一步考察和研究本文提出的指标体系在流域或区域内的实用性和通用性问题，并选择典型流域或地区进行实证研究。

［1］刘金华.水资源与社会经济协调发展模型研究［D］.北京：中国水利水电科学研究院，2010.

［2］孟庆松，韩文秀.复合系统协调度模型研究［J］.天津大学学报，2000，33（4）：444-446.

［3］Ottw.Environmental indices theory and practice［M］.Ann Arbor：Science publishers，Inc，1978.

［4］Hueting R.Correcting national income for environmental lo-sses：a practical dilemma［C］//In：Costanza R，ed.Ecological Economics：the science and management of sustainability.New York：Columbia University Press，1991.

［5］Engelbert Stockhammer.The index of sustainable economic welfare（ISEW）as an alternative to GDP in measuring economic welfare：The results of the Austrian（revised）ISEW calculation 1955-1992［J］.Ecological Economics，1997，21（1）：16-20.

［6］张效莉.人口、经济发展与生态环境系统协调性测度及应用研究［D］.西安：西南交通大学，2007.

［7］Pfliegner K.Sustainable development：Greening of human development index（United Nations Development Pro⁃grams）［R］.Presented at the Scope Scientific Workshop on Indicators of Sustainable Development，Germany：Wuppertal Institute November 17.1995.

［8］Wackernagel M.National capital accounting with ecological footprint concept［J］.Ecological Economics，1999（29）：375-390.

［9］马静.面向需水管理的水资源与社会经济定量评价技术研究［D］.北京：中国水利水电科学研究院，2010.

［10］中国科学院可持续发展战略研究组.中国可持续发展战略报告［M］.北京：科学出版社，2005.

［11］罗守贵，曾尊固.可持续发展指标体系研究述评［J］.人文地理，1999，14（4）：254-259.

［12］刘传祥，承继成，李琦.可持续发展的基本理论分析［J］.中国人口资源与环境，1996，6（2）：327.

［13］崔振才，田文苓.区域水资源与社会经济协调发展评价指标体系研究［J］.河北工程技术高等专科学校学报，2002（1）：15-19.

［14］李瑜，庄会波，宋秀英，等.山东水资源与环境社会经济协调发展综合评价［J］.水文，2003，23（2）：37-41.

［15］李湘娇.广东省水资源与社会经济、环境协调发展评价分析［J］.人民珠江，2004（5）：8-10.

［16］钟淋涓，方国华，国延恒.水资源、社会经济与生态环境相互作用关系研究［J］.水利经济，2007，25（3）：4-7.

［17］来海亮，汪党献，吴涤非.水资源及其开发利用综合评价指标体系［J］.水科学进展，2006，17（1）：95-101.

［18］苏为华.多指标综合评价理论与方法问题研究［D］.厦门：厦门大学，2000.