摘 要：水、能源和糧食作為維持社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的生存資源，存在著相互關(guān)聯(lián)、相互依存、相互制約的紐帶關(guān)系，任意基于單一資源的戰(zhàn)略都將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的不可預(yù)期的后果。當(dāng)前，黃河流域“水-能源-糧食”協(xié)同發(fā)展面臨著資源要素空間分布不匹配、水資源短缺、城市關(guān)聯(lián)復(fù)雜、部門管理不協(xié)調(diào)等多重困境。推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，需要在把握“水-能源-糧食”之間“傳導(dǎo)—耦合—協(xié)同”的復(fù)雜關(guān)系和作用機(jī)制基礎(chǔ)上，突出系統(tǒng)思維、剛性約束、安全韌性、全域統(tǒng)籌，構(gòu)建多元主體共治格局，強(qiáng)化各參與主體利益與目標(biāo)的匹配性、一致性和協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)全流域糧食生產(chǎn)、能源開發(fā)與水資源調(diào)配的協(xié)同優(yōu)化共贏。

關(guān)鍵詞：水-能源-糧食;黃河流域;作用機(jī)制;優(yōu)化路徑

中圖分類號：F062.2????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0751（2021）08-0048-07

一、引言

黃河流域是我國重要的糧食生產(chǎn)核心區(qū)和重要的能源基地，水資源短缺已經(jīng)成為制約能源和糧食發(fā)展的關(guān)鍵因素。在氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響下，保障國家能源安全和糧食安全驅(qū)動(dòng)黃河流域用水需求進(jìn)一步增長，水資源先天不足、水生態(tài)系統(tǒng)脆弱、全流域水量均衡配置潛力有限、供需矛盾突出等問題進(jìn)一步凸顯。在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略的背景下，科學(xué)認(rèn)知水、能源、糧食在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源利用、空間分布和形成演化等方面的復(fù)雜關(guān)聯(lián)和作用機(jī)制，分析當(dāng)前黃河流域“水-能源-糧食”的相互作用關(guān)系，科學(xué)提出黃河流域糧食生產(chǎn)、能源開發(fā)與水資源調(diào)配的協(xié)同優(yōu)化路徑，對于全面貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記重要講話精神，共同抓好大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)大治理，促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

當(dāng)前，國內(nèi)在“水-能源-糧食”三者之間關(guān)系的理論研究中，主要圍繞“水-能源”“水-糧食”和“能源-糧食”的兩兩關(guān)聯(lián)來展開。關(guān)于“水-能源”關(guān)系的研究，側(cè)重于闡釋“水-能源”的關(guān)聯(lián)效應(yīng)與空間分異。從部門層面上來看，能源消費(fèi)和能耗水呈現(xiàn)部門差異性，水消費(fèi)和水耗能呈現(xiàn)部門趨同性，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化有助于降低區(qū)域整體的能耗和水耗。①從全國層面上來看，能源資源豐度與水資源豐度呈現(xiàn)南北兩極分化格局，二者重心移動(dòng)方向相反，分布上的差異逐漸增加。②關(guān)于“水-糧食”關(guān)系的研究，更多地關(guān)注以水資源利用為導(dǎo)向的糧食安全問題。研究表明，糧食主產(chǎn)區(qū)的糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)用水量正相關(guān)，在其他影響因子不變的情況下，糧食主產(chǎn)區(qū)水資源投入每增加1%，糧食產(chǎn)量增加1.96%。③而對于水資源稟賦較少的北方地區(qū)來說，對糧食灌溉水需求持續(xù)增加，加上水資源開發(fā)的空間有限，以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)外部用水的競爭，造成糧食灌溉水供給增加及保持穩(wěn)定的困難進(jìn)一步增加。④關(guān)于“能源-糧食”關(guān)系的研究，主要圍繞能源與糧食投入產(chǎn)出、能源與糧食相互轉(zhuǎn)化來展開。不斷增長的耕地、化肥、灌溉、資本和技術(shù)進(jìn)步等糧食生產(chǎn)性要素投入造成大量的生產(chǎn)性資源急劇消耗，不僅加劇了能源、資源等生產(chǎn)性要素的投入成本，還嚴(yán)重破壞了農(nóng)業(yè)長期賴以生存和發(fā)展的資源支撐和環(huán)境基礎(chǔ)。⑤能源與糧食可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，能源-糧食的轉(zhuǎn)化效率和利用水平總體上隨著糧食作物播種面積比例、農(nóng)村居民人均純收入、農(nóng)村人均用電量和農(nóng)村能源財(cái)政投入的上升而上升。⑥而把水、能源和糧食三者納入同一框架內(nèi)研究的較少，最早可追溯到2010年，直到2016年國內(nèi)學(xué)者才開始提出水、能源和糧食的紐帶關(guān)系。例如，李桂君等基于北京市“水-能源-糧食”可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建與仿真，提出能源系統(tǒng)是現(xiàn)階段提升北京水、能源和糧食紐帶系統(tǒng)綜合可持續(xù)發(fā)展能力的突破口，相比于單一資源政策，基于非資源系統(tǒng)的決策行為影響效果將更為深廣。⑦現(xiàn)階段關(guān)于黃河流域“水-能源-糧食”的研究也主要集中于黃河流域“水-能源”關(guān)系、“水-糧食”關(guān)系和流域協(xié)同治理等方面。⑧而對于“水-能源-糧食”三者之間的研究多側(cè)重于從自然科學(xué)角度構(gòu)建“水-能源-糧食”紐帶系統(tǒng)的質(zhì)量評價(jià)體系，運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型對黃河流域“水-能源-糧食”系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行定量評價(jià)和協(xié)同優(yōu)化。

綜上，筆者認(rèn)為，“水-能源-糧食”系統(tǒng)具有的邊界模糊性、動(dòng)態(tài)性和開放性決定了系統(tǒng)研究的復(fù)雜性。黃河流域是集資源型缺水和季節(jié)性缺水并存的敏感區(qū)域，能源資源與糧食資源相互轉(zhuǎn)化、相互支撐，能源開發(fā)、糧食生產(chǎn)加劇了黃河流域的水資源短缺，它們之間具備復(fù)雜的非線性響應(yīng)特征。研究黃河流域需要同時(shí)強(qiáng)調(diào)水、能源和糧食三者之間的相互作用關(guān)系，并系統(tǒng)分析其與氣候變化、人類活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源管理的權(quán)衡取舍與潛在沖突，這些將成為未來黃河流域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

二、黃河流域“水-能源-糧食”的相互作用關(guān)系

習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上指出，要牢固樹立“一盤棋”思想，更加注重保護(hù)和治理的系統(tǒng)性、整體性、協(xié)同性，共同抓好大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)大治理，促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展。這為研究黃河流域“水-能源-糧食”的相互作用關(guān)系指明了方向。黃河流域“水-能源-糧食”三者之間不是簡單的兩兩關(guān)系，而是一個(gè)“傳導(dǎo)—耦合—協(xié)同”的復(fù)雜關(guān)系。系統(tǒng)推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，迫切需要弄清楚黃河流域“水-能源-糧食”的相互作用關(guān)系，圍繞黃河流域的地域特性和時(shí)間效度來闡釋“水-能源-糧食”的復(fù)雜關(guān)聯(lián)和動(dòng)態(tài)特征。在這里，我們將黃河流域水、能源和糧食的相互作用關(guān)系理解為一種基于“過程論”的系統(tǒng)觀點(diǎn)，即為實(shí)現(xiàn)黃河流域“水-能源-糧食”協(xié)同優(yōu)化配置而鏈接市場、政府等不同利益相關(guān)者共同推動(dòng)紐帶系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害能力、生態(tài)承載能力、綜合生產(chǎn)能力、市場競爭能力、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與防控能力的行動(dòng)的一個(gè)過程，是水資源、能源資源和糧食資源的權(quán)衡取舍與潛在沖突的集中反映，集中體現(xiàn)在傳導(dǎo)機(jī)制、耦合機(jī)制、協(xié)同機(jī)制三個(gè)方面。

1.傳導(dǎo)機(jī)制

水、能源和糧食作為黃河流域的資源產(chǎn)品屬性，其中，水資源是核心要素，能源資源是動(dòng)力支撐，糧食資源是基本保障，三者在生產(chǎn)、消費(fèi)、轉(zhuǎn)化過程中相互交織、相互依賴、相互傳導(dǎo)。在生產(chǎn)端，糧食生產(chǎn)從農(nóng)作物生長、成熟、收獲到食品加工需要消耗大量水資源，能源生產(chǎn)特別是煤炭、石油等礦產(chǎn)資源的開采、加工、冷卻等也是以水資源的消耗為基本前提的;糧食既可以為保障黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)物質(zhì)資料，又為能源生產(chǎn)提供生物質(zhì)原材料。在消費(fèi)端，水和糧食是能源的消費(fèi)者，水的生產(chǎn)、輸配以及污水處理、再生利用（例如外調(diào)水、地下水采補(bǔ)、原水提取及輸送等）需要消耗大量的能源資源，糧食的生產(chǎn)特別是糧食的加工、儲存、流通等環(huán)節(jié)也需要消耗大量的能源。在轉(zhuǎn)化端，氣候變化使得水、能源、糧食的紐帶關(guān)系變得更加緊密，并且加劇了黃河流域“水-能源-糧食”系統(tǒng)安全的脆弱性。氣候變化已經(jīng)影響到了大氣降水的時(shí)空分布，引發(fā)洪水、干旱等極端天氣頻繁發(fā)生。這些變化將影響可利用水資源量，并直接或間接地影響糧食生產(chǎn)、能源生產(chǎn)和電力供應(yīng)。

2.耦合機(jī)制

黃河流域“水-能源-糧食”的耦合機(jī)制可以從系統(tǒng)安全、資源權(quán)衡、功能適應(yīng)、學(xué)科交融四個(gè)層面來闡釋。在系統(tǒng)安全方面，黃河流域“水-能源-糧食”的協(xié)同是一種高效獲得水、能源、糧食資源的新型治理模式，并且這種協(xié)同不能以犧牲子系統(tǒng)的發(fā)展為代價(jià)來換取其他系統(tǒng)的發(fā)展，能夠確保水、能源和糧食的供給安全和供需適配。在資源權(quán)衡方面，強(qiáng)調(diào)要在資源管理中納入與資源利用相關(guān)的利益相關(guān)者，推動(dòng)系統(tǒng)在有限資源下持續(xù)保持其功能的能力，更多地體現(xiàn)在公平獲取水資源、能源資源和糧食資源的權(quán)利和途徑，以實(shí)現(xiàn)黃河流域反貧困和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。在功能適應(yīng)方面，強(qiáng)調(diào)黃河流域“水-能源-糧食”協(xié)同能夠?qū)崿F(xiàn)從取水、用水、治水到節(jié)水全過程的生命周期管理，推動(dòng)形成以水資源節(jié)約集約利用為核心的“水-能源-糧食”調(diào)適路徑。在學(xué)科交融方面，加快建立集環(huán)境科學(xué)、土木工程、安全管理、經(jīng)濟(jì)社會(huì)等多學(xué)科群體共同研究水、能源、糧食之間的協(xié)同、平衡管理以及與自然環(huán)境、政治變遷等外部聯(lián)系的模式，推動(dòng)黃河流域研究從“樹”狀線性研究模式向“網(wǎng)”狀多學(xué)科交叉研究模式轉(zhuǎn)變。

3.協(xié)同機(jī)制

哈肯認(rèn)為，協(xié)同就是系統(tǒng)中諸多子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的、合作的或同步的聯(lián)合作用、集體行為，是系統(tǒng)整體性、相關(guān)性的內(nèi)在表現(xiàn)。黃河流域“水-能源-糧食”的協(xié)同機(jī)制主要體現(xiàn)在耦合協(xié)調(diào)和管理協(xié)同兩個(gè)方面。在耦合協(xié)調(diào)方面，水資源、能源資源和糧食資源是共同支撐黃河流域健康發(fā)展的“慢變量”，其三者之間的演化需要先后經(jīng)歷“失調(diào)衰退—勉強(qiáng)協(xié)調(diào)—耦合協(xié)調(diào)”三個(gè)發(fā)展階段，最終實(shí)現(xiàn)水、能源和糧食利用效率最大化以及能源資源生態(tài)環(huán)境容量最大化，進(jìn)而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)黃河流域可持續(xù)發(fā)展。在管理協(xié)同方面，通過建立政府機(jī)構(gòu)、流域組織、企業(yè)、研究性機(jī)構(gòu)、非政府組織、農(nóng)民等不同主體利益相關(guān)者的溝通對話、信息共享、生態(tài)補(bǔ)償?shù)葯C(jī)制，打破行政區(qū)劃界限，制定實(shí)施更有針對性的區(qū)域政策和績效考核評價(jià)體系，著力增強(qiáng)黃河流域“水-能源-糧食”的系統(tǒng)韌性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)狀態(tài)。

三、黃河流域“水-能源-糧食”相互作用關(guān)系的現(xiàn)狀及存在問題

黃河流域是我國重要的水資源分布區(qū)、能源富集區(qū)和糧食生產(chǎn)核心區(qū)，在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全方面居于重要地位。但是，就目前情況來看，黃河流域水、能源、糧食分屬于不同部門，水、能源和糧食時(shí)空分布不均衡、不匹配，加上傳統(tǒng)的政府“單資源”管理模式，極大地阻礙了“水-能源-糧食”資源流動(dòng)和轉(zhuǎn)化效率，加劇了黃河流域優(yōu)勢資源供需不平衡、不充分的矛盾，從而對黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施帶來了更大挑戰(zhàn)。

1.黃河流域“水-能源-糧食”相互作用關(guān)系的現(xiàn)狀

在水資源方面，黃河流域是我國重要的水資源分布區(qū)。2019年黃河流域水資源總量達(dá)到5142億立方米，占全國水資源總量的17.7%;黃河流域也是我國用水量相對集中的區(qū)域，2019年黃河流域用水總量達(dá)到1281.1億立方米，占全國用水總量的21.3%。從用水結(jié)構(gòu)來看，農(nóng)業(yè)用水比重最大，占全流域用水總量的63.9%;其次是生活用水，占全流域用水總量的15.0%。從人均水資源擁有量和人均用水量來看，除青海省和四川省以外，其余省份人均水資源占有量均低于全國平均水平，河南省、山東省不足全國平均水平的1/10，人均用水量不足全國平均水平的1/5，屬于嚴(yán)重資源型缺水地區(qū)。

在能源資源方面，黃河流域是我國重要的能源富集區(qū)，也是典型的“能源流域”。2019年能源生產(chǎn)總量達(dá)到248173.7萬噸，能源消費(fèi)總量達(dá)到154451.0萬噸，分別占全國的62.51%和31.78%。并且，煤炭消費(fèi)占比最高，達(dá)到57.85%，平均能源自給率為1.73，是全國的2倍多;從人均能源消費(fèi)來看，黃河流域人均能源消費(fèi)達(dá)到5.07噸，高于全國平均水平1.6噸;從能源消耗強(qiáng)度和能源消費(fèi)系數(shù)來看，萬元GDP能耗達(dá)到0.95，約是全國的2倍;能源消費(fèi)系數(shù)達(dá)到0.69，高于全國平均水平，能源驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長的現(xiàn)象十分明顯。

在糧食資源方面，黃河流域是我國重要的糧食生產(chǎn)核心區(qū)，2019年糧食總產(chǎn)量達(dá)到23438.4萬噸，占全國糧食總產(chǎn)量的35.3%;農(nóng)作物播種面積達(dá)到5738.2萬公頃，占全國的49.4%。人均糧食產(chǎn)量達(dá)到537千克，也高于全國平均水平。從糧食生產(chǎn)產(chǎn)生的能源、資源消耗來看，2019年黃河流域農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和農(nóng)用化肥施用量分別達(dá)到36725萬千瓦和1963.8萬噸，分別占全國的35.74%和36.34%。由于歷史、自然條件等原因，黃河流域城鄉(xiāng)收入不平衡現(xiàn)象相對明顯，城鄉(xiāng)收入倍差高于全國平均水平。

從黃河流域水資源、能源資源、糧食資源的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其正處于從相對獨(dú)立、相互支撐向協(xié)調(diào)共生方向演變，是中水平耦合協(xié)調(diào)發(fā)展階段，“水-能源-糧食”三者之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)和作用機(jī)制還沒有得到充分發(fā)揮。因此，需要加快構(gòu)建更加有效的資源配置機(jī)制和協(xié)同治理機(jī)制，促進(jìn)黃河流域“水-能源-糧食”內(nèi)部相互關(guān)聯(lián)、外部協(xié)同響應(yīng)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)入良性循環(huán)與和諧共生，達(dá)到整體高水平協(xié)調(diào)的效果。

2.黃河流域“水-能源-糧食”相互作用關(guān)系存在的問題

第一，水、能源、糧食資源要素空間分布不匹配。一是水資源布局與能源、糧食分布不匹配。水資源總量分布呈現(xiàn)“上游—中游—下游”逐級遞減態(tài)勢，但是能源生產(chǎn)總量呈現(xiàn)“中游—上游—下游”、糧食產(chǎn)量呈現(xiàn)“下游—上游—中游”遞減格局。例如，位于黃河中下游的河南省，2019年糧食總產(chǎn)量占全國的10.09%，能源生產(chǎn)總量只占全國的2.6%，水資源總量僅占全國的0.58%。二是水資源需求與能源、糧食分布不匹配。以工業(yè)用水為例，上游水資源豐富，工業(yè)用水總量為68.4億立方米，能源消費(fèi)量為61479萬噸標(biāo)煤;下游水資源短缺，工業(yè)用水總量高達(dá)77.1億立方米，能源消費(fèi)量高達(dá)62020萬噸標(biāo)煤。三是水資源利用與能源、糧食分布不匹配。萬元GDP水耗總體上呈現(xiàn)“上游—中游—下游”逐級更優(yōu)的方向分布，這與水資源總量、能源生產(chǎn)和糧食生產(chǎn)總量空間分布不匹配。例如，黃河流域上游萬元GDP水耗高達(dá)4482.2立方米，中游為803立方米，下游只有174立方米。

第二，水資源短缺與保障能源安全、糧食安全、生態(tài)安全之間的矛盾突出。一是水資源短缺與保障能源安全的矛盾突出。新中國成立以來，依托豐富的煤炭、電力、石油和天然氣等能源資源及有色金屬礦產(chǎn)資源，黃河流域形成了一批國家級能源和重化工基地、鋼鐵生產(chǎn)基地、機(jī)械制造和冶金工業(yè)基地。而且，這些能源重化工業(yè)多集中于中上游區(qū)域，該區(qū)域集水面積占全流域的47.6%，水資源量僅占全流域的24.6%，人均水資源量不足黃河流域人均水資源量的1/2，畝均水資源量不足流域畝均水資源量的1/3。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對能源需求的不斷增加，水資源短缺已成為黃河流域能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要限制因素。二是水資源短缺與保障糧食安全的矛盾突出。2003—2019年，黃河流域平均農(nóng)業(yè)用水量基本保持在805億—860億立方米。據(jù)此測算，在其他糧食生產(chǎn)基礎(chǔ)條件不變的前提下，按照2019年黃河流域的農(nóng)業(yè)用水效率和農(nóng)業(yè)供水強(qiáng)度，到2030年黃河流域農(nóng)業(yè)缺水量將達(dá)到127.1億—409.4億立方米。三是水資源短缺與保障生態(tài)安全的矛盾突出。黃河流域不僅承擔(dān)著保障國家能源安全和糧食安全的重要使命，同時(shí)也是國家生態(tài)安全的重要屏障。2019年，黃河流域生態(tài)用水達(dá)到96.8億立方米，占全國生態(tài)用水總量的38.8%。隨著工農(nóng)業(yè)用水的進(jìn)一步增加，受用水總量的剛性約束，其不僅對居民安全飲水造成嚴(yán)重威脅，還將進(jìn)一步擠占地下生態(tài)用水和河道補(bǔ)水并引發(fā)次生生態(tài)問題。例如，由于受到工農(nóng)業(yè)用水的擠占，沿黃分布的銀川、咸陽、太原、安陽、濮陽等城市已形成地下水漏斗區(qū)。其中河南境內(nèi)的武陟—溫縣—孟州地下水漏斗區(qū)、安陽—鶴壁—濮陽地下水漏斗區(qū)的面積還在繼續(xù)擴(kuò)大。

第三，黃河流域城市“水-能源-糧食”之間利益沖突更加復(fù)雜。水、能源和糧食是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要消耗品，是保障城市健康可持續(xù)發(fā)展的生命線。對于黃河流域而言，人類活動(dòng)集中分布在國家中心城市、城市群和都市圈等重要區(qū)域內(nèi)，是水、能源、糧食等資源消費(fèi)的主陣地。“水-能源-糧食”的供需平衡、協(xié)同管理與城市可持續(xù)發(fā)展的利益沖突在城市生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)得更加激烈和復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是人口流動(dòng)與能源、資源分布不同步。改革開放以來，產(chǎn)業(yè)和就業(yè)人口不斷向黃河中下游城市群、都市圈以及國家中心城市集中，市場消費(fèi)地、糧食主產(chǎn)地與資源富集區(qū)空間錯(cuò)位，造成能源資源的長距離調(diào)運(yùn)和產(chǎn)品、勞動(dòng)力大規(guī)?？绲貐^(qū)流動(dòng)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本、社會(huì)穩(wěn)定和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)加大。部分城市承載能力減弱，水土資源和能源不足，環(huán)境污染等問題凸顯。二是城市水、能源、糧食空間結(jié)構(gòu)不均衡。2019年黃河流域城鎮(zhèn)化率為57.19%，低于全國3.41個(gè)百分點(diǎn)，城鎮(zhèn)化發(fā)展?jié)摿^大。隨著城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，大規(guī)模的能源礦產(chǎn)資源開發(fā)，城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷擴(kuò)張，城市供水資源約束趨緊，農(nóng)業(yè)和生態(tài)用地空間受到擠壓，優(yōu)質(zhì)耕地分布、水資源短缺與城鎮(zhèn)化發(fā)達(dá)地區(qū)高度重疊，耕地保護(hù)壓力持續(xù)增大，城市發(fā)展引發(fā)“能-糧爭地、能-糧爭水”現(xiàn)象。三是能源資源枯竭與城市收縮并存。目前黃河流域分布著全國超過50%的資源型城市和老工業(yè)城市，其中被列入全國資源枯竭城市名單的就有17個(gè)，占全國比重達(dá)到1/4。特別是在我國經(jīng)濟(jì)由高速增長向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)變過程中，經(jīng)濟(jì)增速呈現(xiàn)整體性放緩、資源型城市面臨資源枯竭、產(chǎn)業(yè)衰退的負(fù)向效應(yīng)日益凸顯，經(jīng)濟(jì)和人口的“局部收縮”將成為黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新特征、新趨勢。城市收縮通過降低技術(shù)創(chuàng)新能力和城市緊湊度來降低“水-能源-糧食”的利用效率，城市收縮面臨人口流失、“水-能源-糧食”利用效率下降的雙重壓力。

第四，水、能源、糧食資源要素部門管理不協(xié)調(diào)。黃河流域在水、能源、糧食等各方面體現(xiàn)出來的問題，根本上還是思想認(rèn)識問題、機(jī)制問題和政策法規(guī)問題，迫切需要從部門管理協(xié)同的角度出發(fā)，以改革破解體制機(jī)制瓶頸制約。在思想認(rèn)識方面，由于水、能源、糧食分屬于不同的研究領(lǐng)域，在同一框架內(nèi)對三種資源的交互關(guān)系與反饋機(jī)制還沒有闡釋清楚。以往關(guān)于黃河流域的研究，人們更多關(guān)注糧食安全視角下的流域水效率、流域水管理機(jī)制、流域水生態(tài)文明，流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境本底、大氣環(huán)境、水資源與水環(huán)境、生態(tài)功能的脅迫響應(yīng)，以及能源綜合效率的時(shí)空演變與驅(qū)動(dòng)因素等“水-能源”“水-糧食”的單一方面，沒有從系統(tǒng)性、復(fù)雜性、協(xié)同性思維對黃河流域“水-能源-糧食”的協(xié)同治理問題進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。在發(fā)展機(jī)制方面，管理體制不健全。由于水、能源、糧食分屬于不同的管理部門，目前跨部門、跨地域管理和全社會(huì)參與的多目標(biāo)協(xié)同治理體制機(jī)制尚不健全，在黃河流域資源管理中普遍存在著碎片化管理、多頭管理、政府單一主體管理等問題，各個(gè)部門往往各自為政、各自施策，缺失頂層設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌規(guī)劃。三是在政策法規(guī)方面，從中央到地方層面涉及水、能源和糧食的政策較多，這些政策存在目標(biāo)因果關(guān)系不明確、論證不充分、上下級目標(biāo)銜接不暢等問題。例如，當(dāng)前黃河流域用水分配權(quán)轉(zhuǎn)換的政策實(shí)施過程中沒有前瞻性考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、能源需求、糧食生產(chǎn)需要以及后續(xù)生態(tài)環(huán)境影響等因素，造成目前大量用水指標(biāo)閑置的現(xiàn)象。農(nóng)業(yè)用水補(bǔ)貼存在不合理現(xiàn)象，部分地區(qū)甚至因過度補(bǔ)貼成為零費(fèi)用用水，與農(nóng)業(yè)節(jié)水推廣目標(biāo)相沖突。尤其是綜合性立法缺乏，既難以對各區(qū)域、領(lǐng)域和利益相關(guān)方進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，也缺乏必要的問責(zé)、監(jiān)督、激勵(lì)和懲處機(jī)制。

四、黃河流域“水-能源-糧食”的協(xié)同優(yōu)化路徑

深入實(shí)施黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，需要突出系統(tǒng)思維、剛性約束、安全韌性、全域統(tǒng)籌，重新審視“水-能源-糧食”的復(fù)雜關(guān)聯(lián)、作用機(jī)制和突出問題，加快構(gòu)建多元主體共治格局，實(shí)現(xiàn)全流域糧食生產(chǎn)、能源開發(fā)與水資源調(diào)配協(xié)同優(yōu)化共贏，為推進(jìn)以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)提供決策參考。

1.突出系統(tǒng)思維，加快建立黃河流域“水-能源-糧食”紐帶關(guān)系的認(rèn)知機(jī)制

基于“水-能源-糧食”自身的系統(tǒng)性、復(fù)雜性和協(xié)同性，推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)黃河流域“水-能源-糧食”的耦合協(xié)調(diào)要堅(jiān)持系統(tǒng)性思維，充分發(fā)揮系統(tǒng)作為整體的功能優(yōu)勢，形成水、能源和糧食各個(gè)要素間協(xié)同配合的內(nèi)部關(guān)系，構(gòu)建協(xié)同發(fā)力的組織結(jié)構(gòu)。一是科學(xué)把握黃河流域“水-能源-糧食”的紐帶關(guān)系。在2011年波恩會(huì)議上，科學(xué)家們首次提出了開展“水-能源-糧食”紐帶系統(tǒng)的研究范式，并提出水、能源和糧食三種資源無論在生產(chǎn)、消費(fèi)還是管理過程中都存在復(fù)雜的非線性關(guān)系，強(qiáng)調(diào)三者作為一個(gè)系統(tǒng)整體，呈現(xiàn)多中心發(fā)展過程，通過三種資源的整體研究有助于提高可持續(xù)發(fā)展決策的有效性。黃河流域是“水-能源-糧食”矛盾突出且集中的典型區(qū)域，水資源約束導(dǎo)致流域能源安全脆弱性、生態(tài)環(huán)境脆弱性、糧食生產(chǎn)脆弱性的風(fēng)險(xiǎn)增加，要科學(xué)認(rèn)知黃河流域“水-能源-糧食”紐帶關(guān)系的作用機(jī)制，建立以紐帶安全為目標(biāo)的協(xié)同治理機(jī)制，推動(dòng)上下游、左右岸、干支流的協(xié)同安全。二是科學(xué)把握黃河流域“水-能源-糧食”的整體認(rèn)知。實(shí)現(xiàn)黃河流域“水-能源-糧食”協(xié)同安全不僅是一個(gè)技術(shù)層面上的問題，而且是一個(gè)涉及縱向傳導(dǎo)、橫向聯(lián)結(jié)、跨部門協(xié)調(diào)的復(fù)雜系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)問題，意味著在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、糧食生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及政策、管理等方面全方位的變革，彰顯黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的統(tǒng)一性、全局性、全面性。實(shí)現(xiàn)黃河流域“水-能源-糧食”紐帶系統(tǒng)協(xié)同安全，就需要全面掌握黃河流域生產(chǎn)性行業(yè)、消費(fèi)型行業(yè)“水-能源-糧食”的作用關(guān)系，積極引導(dǎo)它們通過技術(shù)變革和生產(chǎn)生活消費(fèi)方式變革來推進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部層層傳遞疊加產(chǎn)生乘數(shù)效應(yīng)，從更深層次、更高水平上統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)“水-能源-糧食”系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。

2.突出剛性約束，加快建立以水資源節(jié)約集約利用為核心的黃河流域高質(zhì)量發(fā)展機(jī)制

黃河流域“水-能源-糧食”協(xié)調(diào)不優(yōu)的最主要問題是水資源分布不均衡與水資源短缺并存，這同時(shí)也是制約黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的最大剛性約束。要加快建立水資源剛性約束制度，嚴(yán)格用水總量控制，統(tǒng)籌生活用水、生產(chǎn)用水、生態(tài)用水，推進(jìn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)等領(lǐng)域節(jié)水。一是嚴(yán)格用水總量控制?？茖W(xué)框定水資源利用總量，嚴(yán)格實(shí)行區(qū)域流域用水總量和強(qiáng)度控制，健全覆蓋流域和省、市、縣三級行政區(qū)域用水總量、用水強(qiáng)度控制指標(biāo)體系，探索實(shí)施水資源超載地區(qū)的用水總量削減計(jì)劃。二是推進(jìn)“三生”用水結(jié)構(gòu)優(yōu)化。穩(wěn)定增加生活用水供給，適應(yīng)人民生活水平提高和新型城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的必然趨勢，不斷滿足城鄉(xiāng)居民生活用水需求的增長。大幅降低生產(chǎn)用水特別是農(nóng)業(yè)用水比重，建立覆蓋主要糧食作物、能源產(chǎn)品和生活服務(wù)業(yè)的先進(jìn)用水定額體系，為生活用水和生態(tài)用水騰挪出用水空間。合理擴(kuò)大生態(tài)用水，通過調(diào)水引流、生態(tài)調(diào)度等措施，保障重要河湖濕地及河口生態(tài)需水、枯水期生態(tài)基流。三是實(shí)施農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)等領(lǐng)域深度節(jié)水控水行動(dòng)。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水增效，結(jié)合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，加快耐旱農(nóng)作物新品種的選育、推廣，優(yōu)化調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展智慧灌溉系統(tǒng)，建設(shè)一批特色農(nóng)業(yè)規(guī)模化節(jié)水灌溉增效示范區(qū)。推進(jìn)工業(yè)節(jié)水減排，鼓勵(lì)能源資源密集型產(chǎn)業(yè)和企業(yè)應(yīng)用高效冷卻、洗滌、循環(huán)用水、廢污水再生利用、高耗水生產(chǎn)工藝替代等節(jié)水工藝和技術(shù)，促進(jìn)企業(yè)間串聯(lián)用水、分質(zhì)用水，一水多用、循環(huán)利用和梯級利用。推進(jìn)城鎮(zhèn)節(jié)水降損，嚴(yán)格落實(shí)國家節(jié)水行動(dòng)，以節(jié)水型城市建設(shè)為引領(lǐng)，重點(diǎn)推進(jìn)海綿城市建設(shè)、供水管網(wǎng)改造、公共領(lǐng)域節(jié)水等，構(gòu)建城鎮(zhèn)高效用水系統(tǒng)。

3.突出安全韌性，加快建立黃河流域中心城市、都市圈、城市群“水-能源-糧食”的關(guān)聯(lián)機(jī)制

城市作為黃河流域重要的人類住所，具有高度的社會(huì)異質(zhì)性、流動(dòng)性、復(fù)雜性、開放性、集聚性等特征，決定著其比一般區(qū)域面臨著更嚴(yán)峻的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)和安全壓力。樹立安全韌性理念，加快建立黃河流域中心城市、城市群、都市圈“水-能源-糧食”的關(guān)聯(lián)機(jī)制，有助于提高城市應(yīng)對各種安全風(fēng)險(xiǎn)的抵御力、適應(yīng)力、恢復(fù)力。一是提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全韌性程度。城市快速發(fā)展所需要的“水-能源-糧食”資源，其生產(chǎn)過程大多發(fā)生在城市之外的其他區(qū)域，依靠城市基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)互通來與城市內(nèi)部、都市圈、城市群發(fā)生交互聯(lián)系。要加強(qiáng)城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實(shí)施對城市供排水、廢污水處理、中水回收利用、供氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和電力系統(tǒng)等存量生命線工程系統(tǒng)的補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)行動(dòng)，建立“水-能源-糧食”資源流動(dòng)通道，增強(qiáng)城市“水-能源-糧食”的供給彈性，大幅提升城市“水-能源-糧食”資源的可達(dá)性和可獲得性。二是提高城市綠色低碳水平。圍繞碳達(dá)峰、碳中和“雙碳目標(biāo)”，以控制溫室氣體排放、實(shí)現(xiàn)城市資源高效利用為目標(biāo)，以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、增強(qiáng)碳匯能力為重點(diǎn)，全面推行清潔生產(chǎn)，提高低碳能源比重，積極推廣綠色建筑和城市“屋頂綠化”。以黃河流域中心城市、都市圈、城市群“水-能源-糧食”的耦合協(xié)調(diào)推動(dòng)城鎮(zhèn)發(fā)展集約化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高端化、資源利用高效化、污染排放減量化、生產(chǎn)生活方式綠色化，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減少排放、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏。三是提高城市智慧應(yīng)用水平。隨著實(shí)時(shí)成像、智能傳感、萬物互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用，相比較建立模型而言，利用實(shí)測數(shù)據(jù)更能真實(shí)揭示城市“水-能源-糧食”演化的時(shí)空規(guī)律。加快構(gòu)建“城市大腦、運(yùn)算中心”，更好發(fā)揮對城市部件、事件的動(dòng)態(tài)感知、監(jiān)測和預(yù)警功能，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等方式建立從源頭到城市中心的水、能源、糧食的流動(dòng)機(jī)制、交換機(jī)制以及城市居民行為響應(yīng)機(jī)制，對城市運(yùn)行狀態(tài)的全周期、全時(shí)段、全生命過程的健康進(jìn)行安全體檢，為城市可持續(xù)發(fā)展決策提供強(qiáng)有力的信息支撐。

4.突出全域統(tǒng)籌，加快建立上下游、干支流、左右岸跨區(qū)域、跨部門協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制

實(shí)現(xiàn)黃河流域“水-能源-糧食”高水平耦合協(xié)調(diào)是一項(xiàng)涉及多領(lǐng)域、多部門、多行動(dòng)主體、多利益相關(guān)者的全方位集體合作和全周期管理行動(dòng)，更是對市場一體化、區(qū)域合作、利益補(bǔ)償和政策調(diào)控等領(lǐng)域的系統(tǒng)性改革創(chuàng)新。在推動(dòng)市場一體化方面，建立健全用水權(quán)、排污權(quán)、碳排放權(quán)、用能權(quán)初始分配與交易制度，選擇“水-能源-糧食”耦合協(xié)調(diào)度高的地區(qū)建設(shè)區(qū)域性用水權(quán)、排污權(quán)、碳排放權(quán)等交易市場，促進(jìn)要素資源流動(dòng)和優(yōu)化配置。在區(qū)域合作方面，深化沿黃省份在規(guī)劃銜接、跨省重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、水資源集約節(jié)約利用、生態(tài)環(huán)境聯(lián)防聯(lián)控、能源利用結(jié)構(gòu)布局調(diào)整等方面合作，打破部門、地域壁壘，探索建立跨部門、跨流域統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、合作共建、利益共享的合作新機(jī)制。在利益補(bǔ)償方面，以持續(xù)改善流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和推進(jìn)水資源節(jié)約集約利用為核心，鼓勵(lì)供水區(qū)與受水區(qū)、生態(tài)受益區(qū)與生態(tài)保護(hù)區(qū)、資源輸出地與輸入地、下游地區(qū)與上游地區(qū)通過資金補(bǔ)償、水生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)、糧食產(chǎn)銷合作、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、共建能源示范基地等方式建立橫向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。在政策調(diào)控方面，積極探索差異化的“水-能源-糧食”耦合協(xié)調(diào)區(qū)域政策。針對水-能源-糧食耦合協(xié)調(diào)度較低的地區(qū)，綜合運(yùn)用財(cái)政、產(chǎn)業(yè)、土地、環(huán)保、人才等精準(zhǔn)性政策，加快農(nóng)業(yè)節(jié)水增效和工業(yè)節(jié)能降耗并舉，提升制造業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平，以此來不斷縮小“水-能源-糧食”耦合協(xié)調(diào)度的空間差異，提高空間集聚程度。

注釋

①張俊、林卿、王江泉：《省域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能源與水關(guān)聯(lián)及協(xié)同發(fā)展研究——基于投入產(chǎn)出和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的福建省實(shí)證》，《北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》（社會(huì)科學(xué)版）2020年第6期。

②關(guān)偉、趙湘寧、鄒薪韻：《中國能源-水資源的空間格局與重心演變》，《遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)》（自然科學(xué)版）2020年第1期。

③羅海平、黃曉玲：《我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)中的水資源利用及影響研究》，《農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)》2020年第2期。

④楊鑫、穆月英：《中國糧食生產(chǎn)與水資源的時(shí)空匹配格局》，《華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》（社會(huì)科學(xué)版）2019年第4期。

⑤彭俊杰：《產(chǎn)業(yè)鏈視角下我國糧食安全戰(zhàn)略再認(rèn)識》，《中州學(xué)刊》2017年第4期。

⑥王明新、葉倩、王迪：《中國秸稈優(yōu)質(zhì)化能源開發(fā)利用特征及影響因素》，《資源科學(xué)》2019年第10期。

⑦李桂君、黃道涵、李玉龍：《水-能源-糧食關(guān)聯(lián)關(guān)系：區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究的新視角》，《中央財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)報(bào)》2016年第12期。

⑧趙康杰、劉星晨：《黃河流域水-能源復(fù)合生態(tài)效率評價(jià)及影響因素研究——兼與長江經(jīng)濟(jì)帶的比較》，《煤炭經(jīng)濟(jì)研究》2020年第8期;趙銀亮、宋華力、毛艷艷：《黃河流域糧食安全及水資源保障對策研究》，《人民黃河》2011年第11期;黃燕芬、張志開、楊宜勇：《協(xié)同治理視域下黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展——?dú)W洲萊茵河流域治理的經(jīng)驗(yàn)和啟示》，《中州學(xué)刊》2020年第2期。

責(zé)任編輯：澍 文

"Water-Energy-Food" Interaction Relationship and Its Optimization Path in? the Yellow River Basin

Peng junjie

Abstract：Water， energy and food， as the survival resources to maintain the social stability and development， are interrelated， interdependent， and mutual restrictive. Any strategy based on a single resource will have serious unpredictable consequences. At present， the coordinated development of "water， energy and food" in the Yellow River Basin is facing multiple difficulties， such as mismatched spatial distribution of resource elements， shortage of water resources， complex urban linkages， and uncoordinated departmental management. To promote the ecological conservation and high-quality development of the Yellow River Basin， it is necessary to explore the complex relationship and mechanism of "conduction coupling coordination" between "water-energy-food"， highlight systematic thinking， rigid constraints， security toughness and overall planning， build a pattern of multi-subject co-governance， and strengthen the matching， consistency and coordination of the interests and objectives of all participants， so as to realize the coordinated optimization and win-win of grain production， energy development and water resources allocation in the whole basin.

Key words：water-energy-food; the Yellow River Basin; mechanism of action; optimization path

收稿日期：2021-05-20

基金項(xiàng)目：國家社會(huì)科學(xué)基金青年項(xiàng)目“黃河流域‘水-能源-糧食紐帶系統(tǒng)互饋?zhàn)饔脵C(jī)制與協(xié)同優(yōu)化研究”（20CGL033）;2020年度中原青年拔尖人才支持工程“黃河流域水-能源-糧食的系統(tǒng)演化與可持續(xù)發(fā)展研究”。

作者簡介：彭俊杰，男，河南省社會(huì)科學(xué)院城市與環(huán)境研究所副研究員（鄭州 450002）。