《世界水發(fā)展報告》第四版不確定性和風(fēng)險的對比研究

《世界水發(fā)展報告》第四版不確定性和風(fēng)險的對比研究

2012年3月，聯(lián)合國發(fā)布了世界水環(huán)境發(fā)展報告（第四版）（以下簡稱“報告”）。報告圍繞“不確定性和風(fēng)險條件下的水管理”這一主題,以全球視角、翔實數(shù)據(jù)和大量案例,全面分析了世界水資源領(lǐng)域最新進展、主要挑戰(zhàn)、驅(qū)動因素和發(fā)展趨勢,從政策和管理層面提出了應(yīng)對涉水挑戰(zhàn)的建議方案和具體措施。1決策效率的測量不確定性是指由于缺乏對當(dāng)前存在的事物以及對未來將發(fā)生或不發(fā)生的事物的了解而存疑的一種狀態(tài)。風(fēng)險通常指決策所帶來的負(fù)面效應(yīng)或后果。報告剖析了對水管理產(chǎn)生直接或間接影響,并帶來不確定性和風(fēng)險的關(guān)鍵驅(qū)動因素,主要包括水資源自然特性及氣候變化、人口(包括城市人口)的增長、經(jīng)濟發(fā)展,從水資源條件、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、能源用水、水生態(tài)系統(tǒng)、涉水災(zāi)害等方面闡述了水管理面臨的不確定性和風(fēng)險。1.1人類活動導(dǎo)致的水資源不確定性水資源的不確定性源于地球氣候系統(tǒng)和水文循環(huán)的自然多變性,水資源在地球上的時空變化是造成豐水和缺水的關(guān)鍵因素,各國的水資源總量和人均水資源量見圖1和圖2。亞洲國家盡管水資源總量較大,但是因為人口眾多,人均水資源量較少,而非洲國家水資源總量和人均水資源量都較低,面臨的水管理挑戰(zhàn)最為嚴(yán)峻。人類活動又給水資源的不確定性增加了新的因素,包括溫室氣體排放引發(fā)的氣候變化,大量的氣溶膠排放影響降雨過程,土地利用和開發(fā)改變地貌進而影響地表徑流和水分蒸發(fā)?？梢灶A(yù)見,在人類活動加劇、氣候變化等大背景下,洪水和干旱等極端水事件將會更為頻繁,而且強度會更大。利用歷史水文和氣象數(shù)據(jù)進行推算不再適用于這些極端事件,增加了未來分析的不確定性。此外,現(xiàn)有全球氣候變化模型的空間分辨率相對較粗,轉(zhuǎn)換為水管理者所需的更為詳細(xì)的尺度很困難。無法按行政管轄區(qū)域(州和地方)或者流域范圍(大多數(shù)水資源規(guī)劃在這一級進行)對未來水資源狀況進行準(zhǔn)確預(yù)測,使得水資源規(guī)劃更為困難。1.2農(nóng)業(yè)用水需求展望農(nóng)業(yè)用水大約占全球總用水量的70%。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織成員國家中,農(nóng)業(yè)取水量占取水總量的44%,但該比例在其中8個嚴(yán)重依賴灌溉農(nóng)業(yè)的國家則高達60%。金磚四國(巴西、俄羅斯、印度和中國),農(nóng)業(yè)取水量占取水總量的74%,從俄羅斯的僅20%到印度的87%不等。在最不發(fā)達國家,該比例更是高達90%以上。預(yù)測未來的農(nóng)業(yè)用水需求有很大的不確定性。農(nóng)業(yè)用水量受糧食需求影響,而糧食需求不僅取決于需要養(yǎng)活的人口數(shù)量,還取決于飲食結(jié)構(gòu)。預(yù)測未來幾十年不同國家和地區(qū)的飲食結(jié)構(gòu)變化非常困難,需要生產(chǎn)何種糧食(其所需的水量不同)很難確定。未來所需生物燃料的數(shù)量是未知的,生物燃料生產(chǎn)與糧食生產(chǎn)對水土資源日益激烈的爭奪對糧食生產(chǎn)會產(chǎn)生怎樣的影響也將不得而知。同時,很難預(yù)測農(nóng)業(yè)用水效率方面的技術(shù)進步對未來農(nóng)業(yè)用水需求的影響程度。盡管如此,《世界水發(fā)展報告》也給出了一些預(yù)測結(jié)果。根據(jù)對全球人口增長加上飲食結(jié)構(gòu)變化的推測,預(yù)計到2050年,人類對糧食的需求將會比現(xiàn)在增加70%。到2050年全球農(nóng)業(yè)耗水量(包括雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)和灌溉農(nóng)業(yè))大約會增長19%,每年耗水總量達到85150億m3。聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計2008—2050年期間灌溉農(nóng)業(yè)耗水量將增長11%,這將會使當(dāng)前27400億m3的灌溉取水量增加5%。盡管這個增量看起來并不大,但卻主要發(fā)生在目前已經(jīng)缺水的地區(qū)。1.3水和污水處理能力工業(yè)用水占全球用水總量的20%左右,但大部分為能源生產(chǎn)用水,工業(yè)生產(chǎn)實際用水量只占6%~8%。一個國家工業(yè)用水量占全國用水量的比例與該國平均收入水平成正比。在低收入國家這一比例僅為5%,而一些高收入國家則高達40%。工業(yè)用水相對農(nóng)業(yè)而言較少,但對供水的水質(zhì)、保證率、方便程度有更高要求。在用水效率方面,各國差異更大,每立方米用水所創(chuàng)造產(chǎn)值從100美元以上到不足10美元。萬美元工業(yè)增加值用水量全球平均約為800m3。工業(yè)用水效率較低意味著水的價值被低估或者水資源充裕。根據(jù)對全球154個流域或地區(qū)的預(yù)測,用水效率如果仍然維持在現(xiàn)有水平,工業(yè)用水總量將由2010年的8000億m3增加到2030年的15000億m3。未來工業(yè)用水效率能否得到有效提升是保障全球工業(yè)供水安全的關(guān)鍵。在工業(yè)污水排放方面,發(fā)達國家要求排入市政處理廠或排入下水道之前須進行預(yù)處理,而在發(fā)展中國家,約有70%工業(yè)污水未經(jīng)任何處理直接排入環(huán)境。工業(yè)污水的趨勢是濃度越來越高、毒性越來越大、更難以處理。工業(yè)企業(yè)在處理污水方面將承受巨大的壓力,標(biāo)準(zhǔn)、要求肯定會越來越嚴(yán)格和苛刻,伴隨的風(fēng)險是對新型水處理技術(shù)的投資,因為水處理技術(shù)幾年內(nèi)就可能遭淘汰,導(dǎo)致工業(yè)用水成本日益增長。1.4能源和能源等以水為紐帶的水問題初級能源(包括原油、天然氣、煤、生物質(zhì))和二級能源(由初級能源制取的能源,包括電力、汽油等)的生產(chǎn)和使用都需要消耗水,水力發(fā)電更是需要水的直接參與。水的提取、運輸、加工和處理都需要消耗能源。能源用水約占全球用水總量的12%~14%。目前缺乏全球范圍的水系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù),就擁有這方面數(shù)據(jù)的美國而言,其水系統(tǒng)的能耗約占全國總能耗的10%以上。水與能源的紐帶關(guān)系,導(dǎo)致了跨行業(yè)依存性水問題的產(chǎn)生。據(jù)美國能源信息管理局(EIA)預(yù)測,2007—2035年間,全球的能源生產(chǎn)和消耗預(yù)計會增加49%,其中84%的增長來自非經(jīng)濟合作與發(fā)展組織成員國家(見圖3)。如果繼續(xù)保持當(dāng)前的能源消耗模式,預(yù)計能源生產(chǎn)的需水量到2050年將增加11.2%。當(dāng)前,許多國家和地區(qū)在規(guī)劃新的能源生產(chǎn)設(shè)施時,常常不考慮能源生產(chǎn)的需水量,加大了水的不確定性和風(fēng)險。在中國、印度和中東等已經(jīng)存在水短缺問題的國家和地區(qū),其電力生產(chǎn)預(yù)計還將增加5倍,面臨的能源用水壓力比其他地區(qū)更為嚴(yán)峻。目前各國政府的政策越來越傾向于支持高耗水型能源,這也會加劇業(yè)已存在的水壓力。由于經(jīng)濟、安全及環(huán)境等各種原因,包括高收入國家對于提升國內(nèi)能源生產(chǎn)比例以及能源系統(tǒng)去碳化的愿望,各國政府更傾向于優(yōu)先選擇高耗水型能源。據(jù)預(yù)測(見圖3),未來原油生產(chǎn)不會有太大增長,但生物燃料的生產(chǎn)預(yù)計會有大幅度增長。同時油頁巖、煤制油、天然氣制油等非常規(guī)化石燃料生產(chǎn)也會有較大幅度增長。這些非常規(guī)化石燃料的水使用強度可能要比傳統(tǒng)的汽油高出2~5倍之多,生物燃料的水使用強度則更高。每生產(chǎn)1L生物燃料大約會消耗1000L的水。1.5水生態(tài)環(huán)境惡化水短缺加上過度取水、污染物的排放以及水浪費等不合理開發(fā)利用行為,使得河流、湖泊、濕地等水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生深刻變化。淡水生態(tài)系統(tǒng)目前是所有生物群落中喪失和退化得最快的。據(jù)評估,淡水生物群落及其生命地球指數(shù)下降速度快于海洋和陸地生物群落,這在發(fā)展中國家集中的熱帶地區(qū)尤其突出。世界各國不同程度地出現(xiàn)了水質(zhì)變差、河道斷流、湖泊和濕地萎縮、地下水位下降、地面沉陷、海水入侵、生物多樣性減少等水生態(tài)問題。傳統(tǒng)水管理模式的嚴(yán)重失誤之一就是按照各部門的用水需求來進行水資源分配,而更嚴(yán)重的失策就是忽視了生態(tài)環(huán)境的水供給。過去50年,經(jīng)濟社會用水增長導(dǎo)致對地表水和地下水過度抽取,世界上大部分地區(qū)取水速度超過了流域內(nèi)水資源的再生速度,致使生態(tài)系統(tǒng)受到大范圍的破壞。以地下水為例,其開發(fā)速率每年增加1%~2%(部分國家地下水開采歷程見圖4),2010年全世界地下水開采量超過1萬億m3,占全球取水量的26%,而地下水補給率不足8%。過度的污染物排放對水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成巨大威脅。全球范圍內(nèi)約有80%的廢水沒有經(jīng)過收集或處理就直接排放。即便是美國,也約有40%的河流被嚴(yán)重污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用肥料和殺蟲劑也成為水環(huán)境沉重的負(fù)擔(dān)。未來隨著經(jīng)濟社會用水需求快速增加,污水排放量進一步增加,人與環(huán)境爭水爭地問題日趨尖銳,水生態(tài)環(huán)境保護和恢復(fù)的難度將越來越大。1.6洪水災(zāi)害與城市城市化發(fā)展關(guān)系在全球自然災(zāi)害中90%以上為涉水災(zāi)害。1970—2010年,世界人口增長了87%,而同期洪水受災(zāi)人數(shù)則增長112%,由3330萬增至7040萬。受洪水影響人口較多的國家和相對比例較高的國家見圖5。洪水災(zāi)害風(fēng)險較高區(qū)域一般位于人口聚集和風(fēng)險抵御能力弱的國家或地區(qū)。預(yù)計到2050年,洪水易發(fā)地區(qū)人口增加、氣候變化、森林砍伐、濕地喪失及海平面上升等,將使易受洪災(zāi)侵襲的人數(shù)增至20億。城市化進程嚴(yán)重削弱了土壤水下滲能力,并顯著推高暴雨洪峰流量,使迅猛發(fā)展的中小城市成為洪澇災(zāi)害風(fēng)險增長最快的區(qū)域,拉美國家有四至七成洪災(zāi)發(fā)生在人口低于10萬的城市。自1900年以來,全球有1100余萬人死于旱災(zāi),影響人口超20億,高出任何其他災(zāi)害。全球近809萬km2土地已嚴(yán)重退化,受荒漠化、土地退化和干旱影響的人口約為15億,這些人賴以為生的土地在不斷退化,進而導(dǎo)致貧窮問題更加凸顯。2預(yù)測和風(fēng)險處理在不確定性和風(fēng)險面前,世界各國紛紛采取措施積極應(yīng)對,《世界水發(fā)展報告》主要介紹了以下應(yīng)對措施。2.1對水的行為進行決策一是加強數(shù)據(jù)信息監(jiān)測。通過獲取更為完善、精確和連貫的涉水?dāng)?shù)據(jù)及相關(guān)記錄,來提高涉水?dāng)?shù)據(jù)的可靠性和質(zhì)量。二是加強建模和預(yù)測。廣泛使用跨學(xué)科工具來加強建模和預(yù)測,從而為水的配置、使用、輸送、治理等決策提供依據(jù)。三是采用適應(yīng)性管理。適應(yīng)性管理的基本原則是“在實踐中學(xué)習(xí)”,當(dāng)氣候和社會經(jīng)濟條件有所變化,決策可作相應(yīng)的調(diào)整。四是積極采用適應(yīng)氣候變化影響的“零遺憾”方法,即不管氣候變化的結(jié)果如何,這些方法總會產(chǎn)生效益。例如,在一些農(nóng)業(yè)產(chǎn)量低的國家,“零遺憾”方法包括實施農(nóng)業(yè)種植多樣化、推廣農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù)、增強水利投入的可持續(xù)性等。這些措施能提高產(chǎn)量、減少用水,對沖不確定性帶來的影響。2.2減少農(nóng)業(yè)糧食浪費,保證農(nóng)業(yè)水一是通過技術(shù)創(chuàng)新提高糧食產(chǎn)量和作物耐旱能力,使用新農(nóng)藥和非化學(xué)方法保護農(nóng)作物。二是提高糧食生產(chǎn)中的用水效率,讓每一滴水生產(chǎn)更多的糧食。三是加強蓄水和灌溉工程建設(shè),增加灌溉供水能力,應(yīng)對不可預(yù)測的降水變化。四是減少從田間到餐桌等多個加工和運輸環(huán)節(jié)的糧食浪費,以間接降低農(nóng)業(yè)用水。五是開展虛擬水貿(mào)易,缺水國家或地區(qū)從豐水國家或地區(qū)購買糧食,避免在缺水地區(qū)發(fā)展環(huán)境不可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。2.3工業(yè)生態(tài)評價工業(yè)生態(tài)學(xué)是一個相對較新的概念,旨在研究工業(yè)企業(yè)、經(jīng)濟系統(tǒng)與自然系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。將工業(yè)生態(tài)學(xué)納入工業(yè)設(shè)計和整體規(guī)劃中,有望提高工業(yè)用水效率和零排放。一是對工業(yè)產(chǎn)品制造過程的取水、消耗、排放和水質(zhì)要求等方面進行評價。二是根據(jù)各工業(yè)產(chǎn)品制造的取用水情況,對工業(yè)企業(yè)進行分組,組建生態(tài)工業(yè)園,上游企業(yè)排放的廢水資源將成為下游企業(yè)可用的水資源,形成水的重復(fù)利用鏈,以提高用水效率、最終實現(xiàn)廢水零排放。沒有條件實行分組的園區(qū),對于需水量大的企業(yè)如果對水質(zhì)要求不高,可建在已有或擬建的污水處理廠附近。2.4研究制定合理的能源規(guī)劃在很多工業(yè)化國家和新興經(jīng)濟體,能源行業(yè)已成為最大的用水戶之一,能源政策走向?qū)λ枨缶哂泻艽笥绊?必須要加強與水政策的協(xié)調(diào)與配合。一是國家或地區(qū)在制定能源規(guī)劃時要充分考慮水資源條件和日益增長的水需求,水資源規(guī)劃也要考慮能源問題。二是調(diào)整能源結(jié)構(gòu),加快天然氣、風(fēng)能及太陽能等用水需求較少的能源開發(fā)。三是提高發(fā)電冷卻中水的重復(fù)利用率和再生水利用,尋找電廠冷卻設(shè)備升級和減少用水的替代方案,鼓勵電廠使用干式或干濕混合式冷卻設(shè)備。四是加強低耗水能源生產(chǎn)技術(shù)研發(fā),例如:利用無需淡水灌溉生物質(zhì)(如藻類)制作生物燃料技術(shù)。2.5第二,規(guī)劃管理目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)管理要求在管理水資源時縱觀全局,將生態(tài)系統(tǒng)的維持當(dāng)作水管理的核心目標(biāo)之一。一是合理確定水管理目標(biāo),蓄水或清潔水源可作為目標(biāo),修建大壩或污水處理廠只是實現(xiàn)目標(biāo)的手段而非目標(biāo)本身。二是評估為滿足確定的管理目標(biāo),生態(tài)系統(tǒng)所能提供的服務(wù),包括通過生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)得到的生態(tài)服務(wù)。三是將生態(tài)系統(tǒng)保護和修復(fù)方案與修建大壩或污水處理