程衛(wèi)帥，陳 進

（長江科學院a.水資源綜合利用研究所；b.院長辦公室，武漢 430010）

未來洪災風險與適應性洪水綜合管理框架

程衛(wèi)帥a，陳 進b

（長江科學院a.水資源綜合利用研究所；b.院長辦公室，武漢 430010）

鑒于未來洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)及其風險的不可預測性，提出了以社會學習過程為核心的適應性洪水綜合管理模式，同時針對如何選擇具有良好適應性的洪水管理策略的問題，提出了未來洪災風險和洪水管理策略分析的情景分析概念模型。分析認為：適應性洪水綜合管理的基本要求是管理措施多樣化、避免不可逆轉的管理措施、利益相關者的廣泛參與、建立更加系統(tǒng)全面的信息監(jiān)測和處理系統(tǒng)、采用情景分析技術制訂洪水管理策略、采用有效方法綜合評價管理策略的適應性；在情景分析時應關注洪水管理策略的動態(tài)變化特性及其與洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)之間的動態(tài)互饋關系，在評價洪水管理策略時應同時考慮其短、中、長期的綜合表現(xiàn)以及在不同未來情景下的適應性。

未來洪災風險；適應性；社會學習過程；洪水管理；氣候變化

1 概 述

近年來，在全球氣候變化和人類活動的雙重影響下，洪水災害呈現(xiàn)出愈演愈烈的趨勢，而且這一趨勢難以逆轉，未來還將有大量極端氣候事件發(fā)生［1，2］，洪災風險總體上有增無減。由于未來特別是較長遠的未來不可能被準確預測，洪災風險總是針對一定的未來情景而言，目前的未來洪災風險分析主要建立在情景分析的基礎上［3－6］。一個未來情景僅僅是洪水災害系統(tǒng)的可能狀態(tài)之一，未來存在無窮多個可能情景，而且在一個情景的發(fā)展過程中，系統(tǒng)狀態(tài)也是動態(tài)變化的，而針對不同的狀態(tài)，管理措施的減災能力和效率也將有所差異［4］。未來洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)的不確定性決定了洪水管理措施必須具有良好的彈性，存在調整的余地以適應不同的系統(tǒng)狀態(tài)，即必須采用適應性洪水管理理念。適應性管理最初主要用于復雜生態(tài)和環(huán)境系統(tǒng)管理領域，后被引入流域管理和水資源管理領域，近幾年也被引入洪水管理領域，目前尚處于起步階段，文獻并不多見［7，8］。

本文將在概述洪水管理面臨的挑戰(zhàn)與洪水綜合管理理念的基礎上，建立一種以社會學習過程為核心的適應性洪水綜合管理模式，并構建一個考慮洪水管理策略動態(tài)變化的未來洪災風險和管理策略的情景分析概念模型，以評價和優(yōu)選洪水綜合管理策略。

2 洪水管理面臨的挑戰(zhàn)和洪水綜合管理理念

自上世紀80年代以來，洪水管理理念已經得到廣泛的研究和實際應用。但到目前為止，傳統(tǒng)洪水管理模式并沒有有效遏制全球范圍內洪水災害頻發(fā)和洪災損失持續(xù)增加的趨勢，其中一個重要原因是傳統(tǒng)洪水管理模式忽視了防洪標準的不確定性［9］。由于氣候變化的影響，許多地區(qū)降雨的強度和歷時可能增加，大洪水發(fā)生的可能性隨之增加，洪水管理面臨的不確定性更加強烈；另一方面，由于各種不確定性的影響，低于設計標準的小洪水和一般洪水也具有致災可能性。這兩者都對防洪標準的概念構成挑戰(zhàn)。具備某一防洪標準的防洪工程并不一定具備其名義上應有的防洪能力，再考慮到洪泛區(qū)內人口增加和經濟活動的增多導致的暴露性和易損性增加，洪水災害可能發(fā)生在意料之外的地區(qū)或災害風險和強度超出預期。如何處理具有更強不確定性的洪災風險以及人口增加和經濟活動對洪災風險的影響是傳統(tǒng)洪水管理模式面臨的一個主要挑戰(zhàn)。

除此以外，洪水管理面臨的挑戰(zhàn)還包括如何在有效控制風險的同時充分利用洪水資源、平衡防災避災和社會經濟發(fā)展之間的矛盾，如何協(xié)調處理河流生態(tài)系統(tǒng)各類功能之間以及防洪效益與其他相關利益之間的關系等內容。

洪水管理面臨的挑戰(zhàn)要求人們發(fā)展一種能夠提高流域整體功能的管理模式，為此，WMO＆GWP提出了洪水綜合管理的新理念［9］。洪水綜合管理理念要求將流域土地和水資源管理綜合集成于流域綜合管理的框架下，將水循環(huán)當作一個整體進行管理，重視風險和不確定性的管理以及管理策略的多樣化和靈活性。洪水綜合管理理念本身也包含有部分適應性管理的理念，但目前還沒有建立針對未來洪災風險管理的適應性洪水綜合管理框架。綜合管理與適應性管理是相互聯(lián)系的，但側重點有所不同，適應性管理強調管理策略的適應性，重視管理過程中的持續(xù)學習與溝通，綜合管理則更強調管理目標和策略的全面性與多樣性。

3 適應性洪水綜合管理框架

3.1 適應性洪水綜合管理的基本概念

由于較長遠未來洪災風險的不可預測性，洪水管理模式和管理策略越來越需要根據現(xiàn)實情況的變化而頻繁地調整，越來越成為一種變化條件下的動態(tài)管理活動。近些年來，適應性管理理念開始被引入洪水管理中，適應性洪水管理和洪水綜合管理一起成為洪水管理研究的最新熱點。兩者的綜合本文稱之為適應性洪水綜合管理，即在洪水綜合管理模式的基礎上強調其管理策略的適應性。適應性洪水綜合管理不僅考慮當前的洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)，還關注系統(tǒng)狀態(tài)的變化趨勢，重視未來洪災風險，在適應當前防洪形勢的同時為適應未來變化留出調整管理策略的余地。適應性洪水綜合管理的基本框架見圖1。

圖1 適應性洪水綜合管理框架Fig.1 Framework for adaptive integrated flood management

洪水綜合管理要求定義一個盡可能廣泛的洪水災害系統(tǒng)，從整體上考慮系統(tǒng)性能的時空相互影響，避免出于諸如行政分區(qū)等原因而對其進行人為分割。一個定義廣泛的洪水災害系統(tǒng)應包括可能影響洪水或被洪水災害影響的各類因素，除通常應包括的孕育洪水災害的自然環(huán)境、防洪體系和災害承受體等諸多要素以外，最突出的特點是它還包括了管理機構和其他利益相關者［9］。正是這一特點使得洪水綜合管理和適應性洪水管理可以方便地結合起來，因為適應性管理首先要求的就是管理機構和利益相關者的認知和適應能力的提高。

適應性管理系指從管理實踐中不斷學習從而不斷提高管理策略及其實施水平的系統(tǒng)過程［10］，目的在于提高系統(tǒng)的適應性能力，以循環(huán)的“社會學習過程（Social Learning Process）”為其基本特征。社會學習是適應性管理的核心內容，其主要目的是提高管理機構和其他利益相關者對變化條件的認知和適應能力，從而采取有效的適應性措施以提高管理效率和效益。

在洪水綜合管理理念的指導下，可供選擇的適應性管理措施的范圍變得更加廣泛。管理措施多樣性是洪水綜合管理的基本特征，而從系統(tǒng)的觀點看，分散控制的復雜系統(tǒng)的適應性通常更好。因此，洪水管理措施的多樣化是適應性洪水綜合管理的基本要求，也是探索和發(fā)展適應性強的管理策略的一個基本方向。已有研究表明，在投資一定的約束下，采取措施多樣化的管理策略可以更有效地應對洪水災害系統(tǒng)的不確定性，降低洪災風險和投資風險［11］。

3.2 適應性洪水綜合管理的社會學習過程

適應性洪水綜合管理是動態(tài)的管理過程，所采用的管理策略可能因時因地而變，在管理實踐中得到不斷檢驗和調整。因此社會學習過程可以認為是適應性洪水綜合管理的核心，它可簡單地描述為：在一定防洪體系以及管理模式的背景條件下，通過社會參與式的洪水管理實踐不斷提高人們對自然、社會和經濟等變化條件的認識，然后根據這些認識不斷調整管理體系，并通過管理體系不斷調整包括防洪體系規(guī)劃建設在內的洪水管理策略以適應變化了的自然和社會條件。

適應性洪水綜合管理模式是動態(tài)的，而且洪水管理面臨的各種條件總處于不斷的變化之中，根據防洪形勢不斷地調整管理策略往往成為常態(tài)，因此洪水管理的社會學習過程也是持續(xù)循環(huán)的。不同于“大災之后必有大治”式的直接經驗學習或體驗式學習，社會學習更強調間接經驗的學習，即更強調對其他國家或地區(qū)防洪經驗、其他災害或事故管理經驗以及其他相關經驗的借鑒和學習。

在積極借鑒和學習的過程中，需要注意到洪水管理策略的選擇并非絕對的，在不同的防洪情勢或不同的防洪指導思想下可能存在不同的選擇。即使是長期存在的老問題，當人們的思維模式改變時，也可能需要尋求新的解決方案。概括地講，洪水管理策略或防洪措施選擇取決于3個因素［12］，即技術水平、投資能力和社會價值體系（防洪安全保障要求的地位）。技術水平和投資能力的重要性不言自明，在社會價值體系方面，原本為社會廣泛接受的觀念可能遭遇挑戰(zhàn)，例如防洪體系建設對河流天然狀態(tài)的改變通常被當作為滿足防洪安全保障要求所必須付出的代價，但這種觀念目前正面臨來自綠色環(huán)保運動的挑戰(zhàn)。

社會學習過程要求系統(tǒng)地監(jiān)測和了解洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)及其演化過程、制定決策并對系統(tǒng)反饋進行響應。由于系統(tǒng)的復雜性，單一機構很難擁有管理和決策所需的全部知識和信息，適應性管理的社會學習過程通過交流、溝通等方式實現(xiàn)知識共享與知識創(chuàng)新，并將利益相關者引入到決策過程中來，在綜合考慮不同利益和社會價值觀的基礎上達成共識，形成管理制度，制訂和調整管理策略。

3.3 適應性洪水綜合管理的基本要求

（1）洪水管理措施要多樣化。如前述，分散控制的復雜系統(tǒng)的適應性通常更好，因此要避免過度依賴少數(shù)幾個重點工程，采取“去中心化”的策略，這是適應性洪水綜合管理最基本的要求。

（2）避免采用不可逆轉或難以逆轉的管理措施。傳統(tǒng)洪水管理是“預測－控制”型的管理模式，認為洪水及其產生的災害與社會響應可以預測，從而可以設計出最優(yōu)的控制策略，無須顧慮管理措施是否可逆；而適應性洪水綜合管理認為洪水災害系統(tǒng)具有強不確定性，越來越不可預測，因而要求管理措施具有較好的適應性，便于調整。由于大規(guī)模、長壽命、造價高昂的防洪工程設施留下的調整空間較小，因此其立項建設要謹慎。

（3）利益相關者要廣泛參與。目前洪水管理主體與利益相關者的溝通主要是被動的，洪水管理目標或措施不能充分反映和平衡不同利益團體的需求，這可能導致洪水管理措施不可持續(xù)。利益相關者的廣泛參與可以使洪水管理考慮到更多的利益需求和不同的社會價值觀念，另一方面也可以使管理者及時獲悉社會價值觀念的變遷，避免管理理念的偏執(zhí)和決策失誤。

（4）建立更加系統(tǒng)全面的信息監(jiān)測和處理系統(tǒng)。適應性洪水綜合管理的對象是不確定變化條件下的洪水災害及其風險，采用的一切管理策略均建立在綜合了解洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)的基礎上，因此更加強調信息的系統(tǒng)性和重要性。

（5）采用情景分析技術，制訂適應性好、且在當前防洪情勢以及不同未來情景下均有良好表現(xiàn)的洪水管理策略。需要注意情景分析技術不是萬能的，未來實際發(fā)生的情景完全可能不是設計情景中的任何一種，因此即使采用了情景分析技術，也仍然需要注意保留洪水管理措施的彈性。

（6）采用有效的方法綜合評價管理策略的適應性。從有效性、效率、公平性、合法性、適應靈活性、可持續(xù)性等多個方面綜合評價洪水管理活動和洪水管理系統(tǒng)規(guī)劃設計方案的表現(xiàn)［13，14］，并根據評價結果不斷地調整和優(yōu)化管理策略或規(guī)劃設計方案。

4 未來洪災風險與洪水管理策略的情景分析概念模型

選擇具有良好適應性的洪水管理策略是適應性洪水綜合管理的一個重要內容。洪水管理策略和洪水災害系統(tǒng)之間的動態(tài)互饋關系在較長時期內的演變很復雜，最終表現(xiàn)出來的關系狀態(tài)可能掩蓋了與之差異較大甚或相反的短期或中期的關系狀態(tài)，即中短期有效的管理策略不一定長期有效，反之亦然。因此，在對未來洪災風險進行情景分析時，應關注洪水管理策略的動態(tài)變化特性及其與洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)之間的動態(tài)互饋關系，而在制訂和評價某項洪水管理策略和綜合方案時，應同時考慮其短、中、長期的綜合表現(xiàn)以及在不同未來情景下的適應性。這正是目前相關研究尚有所欠缺之處，也是本節(jié)著重解決的問題。

情景分析概念模型的分析流程見圖2，可以概括為洪水管理策略對洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)影響的定量分析、洪水管理策略的減災效應分析、洪水管理策略的適應性評價等3個模塊，下面分別討論。

4.1 洪水管理策略對洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)影響的定量分析

本模塊的基本分析過程是：①采用“壓力-狀態(tài)-影響-響應（PSIR）＂模型，定性揭示單項管理措施或綜合管理方案與洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)及其風險之間的驅動響應關系；②采用統(tǒng)計分析以及模擬分析方法，定量評估洪水管理措施或方案對洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)的影響；③結合項目成本預算，給出不同洪水管理策略投資規(guī)模與系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)之間的定量關系。

洪水災害系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)根據所采用的區(qū)域洪災風險評估模型而定，并且需要考慮其可控性，即該參數(shù)所描述的狀態(tài)特征被洪水管理策略調控的程度。可以考慮系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)通常包括防洪水庫分布以及調度規(guī)則、蓄滯洪區(qū)分布及其調度規(guī)則、堤防脆弱性曲線、土地利用類型及其分布、單位面積最大可能損失、淹沒深度-洪災損失曲線等。

洪水管理措施或綜合方案以流域防洪規(guī)劃給出的方案為藍本，參考氣候變化情景和社會經濟發(fā)展情景的要求以及相關文獻和專家意見進行調整，形成若干備選措施和方案。

4.2 洪水管理策略的減災效應分析

本模塊首先根據氣候變化情景和社會經濟發(fā)展情景，以5～10 a為時間步長考慮洪水管理策略的動態(tài)變化，采用情景分析技術推演未來洪災風險情景及其演變過程，獲得各個階段的洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)。

洪水管理策略減災效應分析分2步進行：①針對一定氣候變化情景和社會經濟發(fā)展情景所共同規(guī)定的某一未來洪災風險情景，評價其各個發(fā)展階段洪水管理措施或方案的減災能力與效率；②針對考慮了洪水管理策略動態(tài)調整的一定未來情景，評價洪水管理策略（包括一系列階段管理方案）在各階段的綜合減災表現(xiàn)，即評價管理策略在該情景下的短、中、長期綜合減災效應。

一定情景各個發(fā)展階段的洪水管理策略減災能力與效率評價是減災效應評價的核心內容。方法是：采用Morris分析方法對洪災風險評估模型進行靈敏度分析，得到洪災風險對單參數(shù)以及多參數(shù)組合的靈敏度；結合各種管理策略投資規(guī)模與系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)之間的定量關系，將洪災風險與管理策略投資聯(lián)系起來，運用成本-效益分析方法評估各種洪水管理策略的減災能力和效率。

洪水管理策略的動態(tài)調整采用如下方法：對于未來情景的每一發(fā)展階段，評估其洪災風險，根據評估結果決定是否需要調整洪水管理策略；無需調整時直接進入下一階段的情景推演；需要調整時，根據本階段洪水管理策略的減災能力與效率評價結果，選擇可行方案進行策略調整，再進入下一階段的情景推演；重復以上分析過程，直至到達預先設定的未來目標年。

4.3 洪水管理策略的適應性評價

管理措施的適應性評價指標一般從有效性、效率、公平性、合法性、適應靈活性、可持續(xù)性等方面進行選擇［13，14］，本模塊采用以減災效應為核心的洪水管理策略適應性評價方法，即首先考慮洪水管理策略的綜合減災效應，然后考慮管理策略的公平性、可持續(xù)性和適應靈活性等其他指標。據此思路建立洪水管理措施與綜合方案的適應性評價指標體系，重點考慮洪水管理措施與方案在不同未來情景下減災能力和效率的綜合表現(xiàn)，構建洪水管理策略的適應性評價模型。

為體現(xiàn)洪水管理策略減災效應的核心控制作用，在評價過程中采取如下措施：①對于一定情景的某一發(fā)展階段，按其減災能力與效率對該階段的備選措施和方案進行篩選，減災能力或效率明顯不高者直接列為不可行方案；②采用適應性評價模型對余下的措施和方案進行適應性評價，進行第2次篩選以形成可行方案集；③重復以上過程直至到達預先設定的未來目標年，然后綜合評價洪水管理策略在不同階段綜合減災效應，表現(xiàn)明顯不如其他策略者列為不可行策略；④綜合考察不同情景下的洪水管理策略減災效應以及在其他指標方面的表現(xiàn)，對其適應性進行綜合評價。

圖2 未來洪災風險與洪水管理策略分析的情景分析流程Fig.2 Flow chart of scenario analysis for future flood risk analysis and strategy analysis

5 結 語

本文提出了以社會學習過程為核心的適應性洪水綜合管理模式，指出其基本要求為：管理措施多樣化、避免不可逆轉的管理措施、利益相關者的廣泛參與、建立更加系統(tǒng)全面的信息監(jiān)測和處理系統(tǒng)、采用情景分析技術制訂洪水管理策略、采用有效方法綜合評價管理策略的適應性。同時，提出了未來洪災風險和洪水管理策略分析的情景分析概念模型，重點關注洪水管理策略的動態(tài)變化特性及其與洪水災害系統(tǒng)間的動態(tài)互饋關系以及洪水管理策略的短、中、長期的綜合表現(xiàn)及其在不同未來情景下的適應性，其中管理策略對洪水災害系統(tǒng)狀態(tài)的影響分析、管理策略的減災效應分析和適應性評價是關鍵技術問題。

［1］ HOUGHTON JT，DING Y，GRIGGSD J，etal.Climate Change 2001：The Scientific Basis［M］.Cambridge：Cambridge University Press，2001.

［2］ MENZEL L，BURGER G.Climate Change Scenarios and Runoff Response in the Mulde Catchment（Southern Elbe，Germany）［J］.Journal of Hydrology，2002，267（1－2）：53－64.

［3］ Office of Science and Technology.Foresight Future Flooding，Scientific Summary：Volume I，F(xiàn)uture Risks and Their Drivers［R］.London：Office of Science and Technology，2004.

［4］ Office of Science and Technology.Foresight Future Flooding，Scientific Summary：Volume II，Manage Future Risks［R］.London：Office of Science and Technology，2004.

［5］ HALL JW，EVANSE P，PENNING-ROWSELL E C，et al.Quantified Scenarios Analysis of Drivers and Impacts of Changing Flood Risk in England and Wales：2030－2100［J］.Global Environmental Change Part B：Environmental Hazards，2003，5（3）：51－66.

［6］ HALL JW，SAYERS P B，WALKDEN M，et al.Impacts of Climate Change on Coastal Flood Risk in England and Wales：2030－2100［J］.Philosophical Transactions of the Royal Society A：Mathematical，Physical and Engineering Sciences，2006，364（1841）：1027－1049.

［7］ POON H，PUTUHENA F，SAID SALIM B.Adaptive Logical Framework for Integrated Flood Management A-long Sarawak River［J］.International Journal of Hydro-Climatic Engineering，2009，1（1）：1－21.

［8］ MERZ B，HALL J，DISSE M，et al.Fluvial Flood Risk Management in a Changing World［J］.Natural Hazards and Earth System Sciences，2010，（10）：509－527.

［9］ WMO，GWP.Integrated Flood Management Concept Paper［R］.Geneva，Switzerland：WMO，2009.

［10］BORMANN B T，CUNNINGHAM PG，BROOKESM H，et al.Adaptive Ecosystem Management in the Pacific Northwest［R］.Washington DC：U.S.Department of Agriculture，F(xiàn)orest Service，Pacific Northwest Research Station，1994.

［11］AERTS J，BOTZEN W，VEEN A，et al.Dealing with Uncertainty in Flood Management through Diversification［J］.Ecology and Society.2008，13（1）：1－17.

［12］PLATE E J.Flood Risk and Flood Management［J］.Journal of Hydrology，2002，267（1－2）：2－11.

［13］NEIL ADGER W，ARNELL N W，TOMPKINS E L.Successful Adaptation to Climate Change Across Scales［J］.Global Environmental Change Part A，2005，15（2）：77－86.

［14］王金霞，李浩，夏 軍，等.氣候變化條件下水資源短缺的狀況及適應性措施：海河流域的模擬分析［J］.氣候變化研究進展，2008，4（6）：336－341.（WANG Jin-xia，LI Hao，XIA Jun，et al.Water Shortage and Adaptation Measures Under Climate Change：Simulation Analysis in the Haihe River Basin［J］.Advances in Climate Changes，2008，4（6）：336－341.（in Chinese） ）

（編輯：劉運飛）

Future Flood Risk and Adaptive Framework for Integrated Flood M anagement

CHENGWei-shuai，CHEN Jin
（Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

An adaptive framework for integrated flood management is presented to cope with the unpredictable future status and risk of the flooding system，and a conceptmodel of scenario analysis for future flood risk analysis and flood management strategy analysis is developed to search for strategies of good adaptability.The results suggest that it’s the fundamental request of adaptive management to diversify managementmeasures，avoid irreversible measures，broaden participation of stakeholders，build more systematic and comprehensive information monitoring and processing systems，develop flood management strategies by using scenario analysis technique，and perform comprehensive evaluation of the adaptability ofmanagement strategies.Furthermore，dynamicmutual feedback between flood management strategy and flooding system’s status should be emphasized in the scenario analysis，and the short，medium and long-term performances and the adaptabilities under different future scenarios should be taken into account together to evaluate flood management strategies.

future flood risk；adaptability；social learning process；flood management；climate change

TV697.13

A

1001－5485（2011）12－0093－05

2011-10-20

國家科技支撐計劃資助項目（2009BAK56B05）

程衛(wèi)帥（1977-），男，湖北崇陽人，高級工程師，博士，主要從事水資源與水災害風險分析與應急管理研究，（電話）13986270869（電子信箱）chwsmail＠yahoo.com.cn。