黄河流域“水—能源—粮食”相互作用关系与优化策略研究

[ 摘要 ]

为对水、能源、粮食之间纽带关系进行深度研究，确保黄河流域三者之间相互作用关系问题能够得到妥善处理，需要做好三者相互作用关系的相关内容探讨。文章通过对黄河流域“水—能源—粮食”相互作用关系现状的分析，对三者相互作用关系存在问题展开探讨，并以此为依据制定出相应优化策略，旨在改善三者相互作用关系，保证我国各种资源利用效果。

[ 关键词 ]

粮食；能源；水资源；黄河流域；空间分布；利益冲突

中图分类号：F27

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.013.030

我国总体在食物资源、能源资源以及水资源方面相对较为短缺，人均水资源占有率仅为世界水平的25 %，人均耕地面积不到世界水平的50 %，人均能源不超过世界水平的50 %。虽然我国已经实施了一系列资源管理方案以及规划，但受人口增长以及环境污染等问题的影响，其时间尺度以及空间尺度均存在一定矛盾，资源利用率出现明显下降，能源结构不合理问题也较为突出。为保证社会经济增长稳定性，推动我国良性化发展，对水、能源、粮食之间纽带关系进行研究，做好相互作用关系问题处理，将会对我国整体发展产生积极影响。

1 黄河流域水、能源、粮食相互作用关系现状

眾所周知，我国人口主要分布在东南沿海地区。黄河作为中国的母亲河，流经地区养育了无数中华儿女。我们在接受黄河养育的同时，也给黄河带来了巨大的影响。

就水资源而言，2019年黄河流域水资源总量为5142亿立方米，是全国水资源总量的17 %左右，用水量相对较为集中。其中，黄河流域的用水量达到了1281亿立方米左右，约为全国总用水量21 %。农业用水、生活用水均占据了较大比例，人均用水量以及人均水资源拥有量处于全国较低水平，是严重缺水区域。

就能源资源而言，黄河流域是我国典型能源流域，能源生产总量以及消费总量相对较高，能够分别达到全国62 %以及31 %左右，人均能源自给率为1.73 %，可以达到全国人均自给率两倍以上，存在明显能源驱动经济增长的情况，整体的能源消费系数以及能耗强度相对较高。

就粮食资源而言，黄河流域西部地势高，东部地势低，且大都为平原，再加上其位于中纬度区域，属于季风气候区。冬季寒冷干燥，夏季高温多雨。雨热同期的气候条件，使大多数农作物得以良好生长。所以，作为我国重要粮食生产核心区域，黄河流域的粮食总产量超过了2亿吨，占全国粮食总产量的35 %左右。不仅农作物播种面积相对较广，而且人均粮食产量也相对较高，整体高出全国平均水平。但受到自然条件以及历史因素等影响，城乡之间收入存在明显不平衡问题，收入倍差普遍高于全国平均水平。

就粮食资源、水资源以及能源资源整体现状而言，黄河流域三者关系从相互支撑和相互独立的状态逐渐向协调共生方向发展，处于中水平耦合协调发展阶段，但三者之间关联作用机制以及效应并没有得到有效应用，需要通过协同治理以及资源分配等对三者外部协同响应以及内部关联进行有效促进，确保复合系统能够进入到和谐共生、良性循环状态。

2 三者相互作用关系

2.1 传导机制

粮食、能源以及水资源是黄河流域资源产品，其中粮食资源是基本保障，能源以及水资源是动力支撑与核心要素，三者会在转化以及生产过程中进行相互传导以及相互交织。在生产过程中，从农作物生长到食品加工需要消耗大量水资源，而能源生产也需要大量水资源消耗作为生产条件，所以水资源的消耗是二者进行生产的基本前提。粮食资源能够为黄河流域经济社会发展提供物质支持，为能源生产提供相应物质原材料。在消费过程中，粮食资源以及水资源是能源主要消耗部分，通过相应能源的消耗，完成污水处理以及食品加工等各项工作。另外，在转化过程中，会因为气候变化作用使三者紧密衔接在一起，但也会使三者连接系统安全性出现下降的状况。大气降水会受气候变化影响，可能会出现干旱等极端天气，对可利用水资源量产生影响，进而对能源生产以及粮食生产等造成干扰。

2.2 耦合机制

耦合机制需要从学科交融、系统安全以及资源权衡和功能适应几个方面进行全方面分析：①系统安全。三者协同系统属于粮食资源、水资源和能源资源获取的新型治理模式，其不会将牺牲子系统作为发展代价，能够保证各项资源的供需适配性以及供给安全性。②资源权衡。需要在进行资源管理过程中将资源利用相关利益者纳入管理体系之中，确保其能够在有限资源环境中发挥功能，可以将粮食以及能源等资源公平获取途径以及权利更好地体现出来，并在黄河流域持续性发展以及反贫困工作中发挥出更大的力量。③功能适应。需要做好取水以及治水等全过程生命周期管理工作，落实好水资源节约集约利用模式，确保三者调试路径能够得到有效设置。④学科交融。构建安全管理以及环境科学等多学科共同研究体系，更好地对三者之间平衡管理以及协同管理进行分析与改进，推动黄河流域研究进程，逐渐向网状多学科交叉研究模式进行转变，更好地为资源利用以及节约管控提供有力支持。

2.3 协同机制

需要通过构建协同系统的方式，对各子系统相互作用以及相互合作进行协调，保证联合作用与集体行为的开展质量，确保系统相关性以及整体性能够达到标准水平。需要结合管理协同以及耦合协调内容，保证能源以及粮食等资源的利用最大化，确保生态环境容量能够得到不断拓展，可以真正实现黄河流域持续性发展目标。做好流域组织以及政府机构等各项利益相关者的沟通与对话，展开生态补偿与信息共享等各项机制建设，突破传统行政划区界限所造成的各项束缚，展开绩效考核评价体系以及区域政策评价体系建设，不断提高黄河流域水、能源以及粮食系统韧度，确保能够达到帕累托最优状态，更好地为黄河流域发展提供保障。

3 三者相互作用关系存在的问题

3.1 空间分配匹配度不足

一方面，三者地理分布存在不匹配问题。水资源总量从上游到下游呈现出逐级递减的趋势，能源生产总量从中游、上游到下游呈现出递减的状态，粮食产量从下游、上游到中游呈现为递减状态；另一方面，能源、粮食和水资源需求存在不匹配问题。在资源丰富的区域，由于人员稀少，存在着用量相对较低的状况，而在用量相对较高的区域却存在着资源匮乏的问题。同时，水资源消耗总体方向分布和能源生产以及粮食总产量空间分配等存在不匹配问题。

3.2 水资源短缺与保障和生态、能源以及粮食安全之间存在的矛盾

3.2.1 和能源安全之间的矛盾。黄河流域因为拥有丰富的有色金属矿产资源以及其他能源资源，所以建设有冶金工业以及机械制造等各种基地，主要集中在中上游地区，区域集水面积是全流域47 %左右，而水资源占有量却仅为24 %，会因为水资源短缺而导致能源产业发展受到一定限制。

3.2.2 和粮食安全之间的矛盾。黄河流域的平均农业用水量在850亿立方米左右，如果在确定粮食生产基础条件不变的情况下，按照农业供水强度以及用水效率，在2030年农业缺水量会达到390亿立方米左右，不利于粮食生产。

3.2.3 和生态安全之间的矛盾。黄河流域是我国生态安全屏障重要保障内容之一，会因为农业以及工业用水增加，给农民安全饮水以及地下生态用水造成影响，进而引发一系列生态安全问题。例如，可能会因为用水挤占，导致地区出现地下水漏斗区，对当地生态环境造成严重破坏。

3.3 利益冲突相对较为复杂

作为城市生态系统的重要消耗品，三种资源是保证城市持续性发展的重要保障，而三者供需平衡与协同管理会和城市持续性发展利益产生一定冲突，在城市生态系统中表现出较为复杂的特点。不仅人口流动和资源分布不匹配，生态环境风险以及社会稳定性风险也会加大，而且城市资源空间结构不均衡问题也会更加突出，出现农业生态用地空间受到挤压、城市供水资源紧张等状况，城市收缩问题以及能源资源枯竭问题也会同时存在。

4 三者相互作用关系优化策略

4.1 带关系认知机制

由于三者自身系统相对较为复杂，所以需要坚持耦合协调系统思维，构建起各要素协同配合内部关系，形成共同发力组织结构。一方面，需要对黄河流域三者纽带关系进行深度研究，明确认识到纽带关系作用机制具体内容，构建协同治理机制模式，推动协同安全工作高效落实；另一方面，要对三者整体进行深度认知，做好生产性行业以及消费性行业作用关系研究，通过有效的生产生活消费方式以及技术变革，确保内部传递叠加效应能够得到有效发挥，系统生态价值、经济价值以及社会价值能够得到充分体现。

4.2 构建资源节约集约机制

水资源短缺以及分布不均衡问题是影响地区高质量发展重要因素之一。需要通过构建水资源刚性约束机制的方式对用水总量进行控制，要做好农业用水以及生产等方面用水统筹，框定科学水资源用量，构建用水强度以及用水总量控制指标体系，保证区域内用水总量能够得到有效削减。积极推行用水结构优化模式，降低生产用水，尤其是农业用水比重，构建先进用水定额体系，不断拓展生态用水规模，合理进行引流以及生态调度，对枯水期生态基流以及河口生态需水进行有效保护。

4.3 树立安全韧性理念

提高城市应对各种安全风险的抵御能力以及恢复能力，提高城市基础设施安全韧性程度，加大绿色基础设施建设力度，构建废污水处理以及中水回收利用等系统，实现对水资源的合理使用。设置三种资源流动通道，保证城市资源供给弹性，确保城市资源可获得性。对温室气体排放进行有效控制，做好产业结构调整以及能源结构优化，推动清洁生产模式，引导群众生活生产方式向绿色化方向进行转变，减少温室气体排放量。加大智慧型技术应用力度，利用收集数据更好地对三种资源演化时空规律进行分析，展开事件动态感知以及监测预警等系统建设，更好地对城市运行状态进行安全体检，为城市持续性发展提供信息支持，保证相关决策制定质量，确保三种资源能够得到更好应用与保护。构建跨部门、跨区域协调发展机制，打破地域以及部门之间的限制，展开生态环境联防联控以及水资源节约利用等系统建设，构建统一管理以及统一规划的合作新机制，确保能够集中优势力量对流域生态环境质量进行有效改善，推动水资源节约集约等机制落实。

4.4 进一步加快城市智慧应用进程

需要加大对万物互联以及智能传感等各项技术的研究力度，通过对各项实测数据进行实时收集与分析整理的方式，对水、能源和粮食之间的演化时空规律进行充分分析。加大对城市大脑以及运算中心的构建力度，保证事件动态感知能力以及预警能力等可以得到有效提高，要能够通过对数据信息的深度挖掘，利用系统动力学以及人工智能等手段，对粮食、水、能源之间流动机制以及交换机制等进行构建与调整，并设置高水平居民行为响应机制，保证城市运行状态，确保城市持续性发展能够获得有力支撑；要能够利用数据信息更好地对各项决策进行调整，保证资源的利用以及管控效果，避免出现过度使用资源或者资源保护不到位等方面的问题，确保各项协调发展机制以及生态资源保护机制等能够真正落到实处。

5 结束语

为保证黄河流域的生态环境保护以及发展工作能够达到预期水平，需要进一步加强对水、能源、粮食之间资源协同优化发展的研究力度。不仅要结合地区实际情况对三者之间相互作用关系具体现状展开分析，明确作用关系之间存在的问题，还要结合地区发展整体规划制定出有效优化策略，确保能够对关联复杂以及作用机制突出等方面问题进行妥善解决，构建起多元化主体共治格局模式，做好资源协同优化工作，以便为地区良性发展奠定扎实基础。

参考文献

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[ 作者简介 ]

王艺潼，女，辽宁大连人，辽宁师范大学，本科，研究方向：地理科学。