未来洪灾风险与适应性洪水综合管理框架

程卫帅，陈 进

（长江科学院a.水资源综合利用研究所；b.院长办公室，武汉 430010）

未来洪灾风险与适应性洪水综合管理框架

程卫帅a，陈 进b

（长江科学院a.水资源综合利用研究所；b.院长办公室，武汉 430010）

鉴于未来洪水灾害系统状态及其风险的不可预测性，提出了以社会学习过程为核心的适应性洪水综合管理模式，同时针对如何选择具有良好适应性的洪水管理策略的问题，提出了未来洪灾风险和洪水管理策略分析的情景分析概念模型。分析认为：适应性洪水综合管理的基本要求是管理措施多样化、避免不可逆转的管理措施、利益相关者的广泛参与、建立更加系统全面的信息监测和处理系统、采用情景分析技术制订洪水管理策略、采用有效方法综合评价管理策略的适应性；在情景分析时应关注洪水管理策略的动态变化特性及其与洪水灾害系统状态之间的动态互馈关系，在评价洪水管理策略时应同时考虑其短、中、长期的综合表现以及在不同未来情景下的适应性。

未来洪灾风险；适应性；社会学习过程；洪水管理；气候变化

1 概 述

近年来，在全球气候变化和人类活动的双重影响下，洪水灾害呈现出愈演愈烈的趋势，而且这一趋势难以逆转，未来还将有大量极端气候事件发生［1，2］，洪灾风险总体上有增无减。由于未来特别是较长远的未来不可能被准确预测，洪灾风险总是针对一定的未来情景而言，目前的未来洪灾风险分析主要建立在情景分析的基础上［3－6］。一个未来情景仅仅是洪水灾害系统的可能状态之一，未来存在无穷多个可能情景，而且在一个情景的发展过程中，系统状态也是动态变化的，而针对不同的状态，管理措施的减灾能力和效率也将有所差异［4］。未来洪水灾害系统状态的不确定性决定了洪水管理措施必须具有良好的弹性，存在调整的余地以适应不同的系统状态，即必须采用适应性洪水管理理念。适应性管理最初主要用于复杂生态和环境系统管理领域，后被引入流域管理和水资源管理领域，近几年也被引入洪水管理领域，目前尚处于起步阶段，文献并不多见［7，8］。

本文将在概述洪水管理面临的挑战与洪水综合管理理念的基础上，建立一种以社会学习过程为核心的适应性洪水综合管理模式，并构建一个考虑洪水管理策略动态变化的未来洪灾风险和管理策略的情景分析概念模型，以评价和优选洪水综合管理策略。

2 洪水管理面临的挑战和洪水综合管理理念

自上世纪80年代以来，洪水管理理念已经得到广泛的研究和实际应用。但到目前为止，传统洪水管理模式并没有有效遏制全球范围内洪水灾害频发和洪灾损失持续增加的趋势，其中一个重要原因是传统洪水管理模式忽视了防洪标准的不确定性［9］。由于气候变化的影响，许多地区降雨的强度和历时可能增加，大洪水发生的可能性随之增加，洪水管理面临的不确定性更加强烈；另一方面，由于各种不确定性的影响，低于设计标准的小洪水和一般洪水也具有致灾可能性。这两者都对防洪标准的概念构成挑战。具备某一防洪标准的防洪工程并不一定具备其名义上应有的防洪能力，再考虑到洪泛区内人口增加和经济活动的增多导致的暴露性和易损性增加，洪水灾害可能发生在意料之外的地区或灾害风险和强度超出预期。如何处理具有更强不确定性的洪灾风险以及人口增加和经济活动对洪灾风险的影响是传统洪水管理模式面临的一个主要挑战。

除此以外，洪水管理面临的挑战还包括如何在有效控制风险的同时充分利用洪水资源、平衡防灾避灾和社会经济发展之间的矛盾，如何协调处理河流生态系统各类功能之间以及防洪效益与其他相关利益之间的关系等内容。

洪水管理面临的挑战要求人们发展一种能够提高流域整体功能的管理模式，为此，WMO＆GWP提出了洪水综合管理的新理念［9］。洪水综合管理理念要求将流域土地和水资源管理综合集成于流域综合管理的框架下，将水循环当作一个整体进行管理，重视风险和不确定性的管理以及管理策略的多样化和灵活性。洪水综合管理理念本身也包含有部分适应性管理的理念，但目前还没有建立针对未来洪灾风险管理的适应性洪水综合管理框架。综合管理与适应性管理是相互联系的，但侧重点有所不同，适应性管理强调管理策略的适应性，重视管理过程中的持续学习与沟通，综合管理则更强调管理目标和策略的全面性与多样性。

3 适应性洪水综合管理框架

3.1 适应性洪水综合管理的基本概念

由于较长远未来洪灾风险的不可预测性，洪水管理模式和管理策略越来越需要根据现实情况的变化而频繁地调整，越来越成为一种变化条件下的动态管理活动。近些年来，适应性管理理念开始被引入洪水管理中，适应性洪水管理和洪水综合管理一起成为洪水管理研究的最新热点。两者的综合本文称之为适应性洪水综合管理，即在洪水综合管理模式的基础上强调其管理策略的适应性。适应性洪水综合管理不仅考虑当前的洪水灾害系统状态，还关注系统状态的变化趋势，重视未来洪灾风险，在适应当前防洪形势的同时为适应未来变化留出调整管理策略的余地。适应性洪水综合管理的基本框架见图1。

图1 适应性洪水综合管理框架Fig.1 Framework for adaptive integrated flood management

洪水综合管理要求定义一个尽可能广泛的洪水灾害系统，从整体上考虑系统性能的时空相互影响，避免出于诸如行政分区等原因而对其进行人为分割。一个定义广泛的洪水灾害系统应包括可能影响洪水或被洪水灾害影响的各类因素，除通常应包括的孕育洪水灾害的自然环境、防洪体系和灾害承受体等诸多要素以外，最突出的特点是它还包括了管理机构和其他利益相关者［9］。正是这一特点使得洪水综合管理和适应性洪水管理可以方便地结合起来，因为适应性管理首先要求的就是管理机构和利益相关者的认知和适应能力的提高。

适应性管理系指从管理实践中不断学习从而不断提高管理策略及其实施水平的系统过程［10］，目的在于提高系统的适应性能力，以循环的“社会学习过程（Social Learning Process）”为其基本特征。社会学习是适应性管理的核心内容，其主要目的是提高管理机构和其他利益相关者对变化条件的认知和适应能力，从而采取有效的适应性措施以提高管理效率和效益。

在洪水综合管理理念的指导下，可供选择的适应性管理措施的范围变得更加广泛。管理措施多样性是洪水综合管理的基本特征，而从系统的观点看，分散控制的复杂系统的适应性通常更好。因此，洪水管理措施的多样化是适应性洪水综合管理的基本要求，也是探索和发展适应性强的管理策略的一个基本方向。已有研究表明，在投资一定的约束下，采取措施多样化的管理策略可以更有效地应对洪水灾害系统的不确定性，降低洪灾风险和投资风险［11］。

3.2 适应性洪水综合管理的社会学习过程

适应性洪水综合管理是动态的管理过程，所采用的管理策略可能因时因地而变，在管理实践中得到不断检验和调整。因此社会学习过程可以认为是适应性洪水综合管理的核心，它可简单地描述为：在一定防洪体系以及管理模式的背景条件下，通过社会参与式的洪水管理实践不断提高人们对自然、社会和经济等变化条件的认识，然后根据这些认识不断调整管理体系，并通过管理体系不断调整包括防洪体系规划建设在内的洪水管理策略以适应变化了的自然和社会条件。

适应性洪水综合管理模式是动态的，而且洪水管理面临的各种条件总处于不断的变化之中，根据防洪形势不断地调整管理策略往往成为常态，因此洪水管理的社会学习过程也是持续循环的。不同于“大灾之后必有大治”式的直接经验学习或体验式学习，社会学习更强调间接经验的学习，即更强调对其他国家或地区防洪经验、其他灾害或事故管理经验以及其他相关经验的借鉴和学习。

在积极借鉴和学习的过程中，需要注意到洪水管理策略的选择并非绝对的，在不同的防洪情势或不同的防洪指导思想下可能存在不同的选择。即使是长期存在的老问题，当人们的思维模式改变时，也可能需要寻求新的解决方案。概括地讲，洪水管理策略或防洪措施选择取决于3个因素［12］，即技术水平、投资能力和社会价值体系（防洪安全保障要求的地位）。技术水平和投资能力的重要性不言自明，在社会价值体系方面，原本为社会广泛接受的观念可能遭遇挑战，例如防洪体系建设对河流天然状态的改变通常被当作为满足防洪安全保障要求所必须付出的代价，但这种观念目前正面临来自绿色环保运动的挑战。

社会学习过程要求系统地监测和了解洪水灾害系统状态及其演化过程、制定决策并对系统反馈进行响应。由于系统的复杂性，单一机构很难拥有管理和决策所需的全部知识和信息，适应性管理的社会学习过程通过交流、沟通等方式实现知识共享与知识创新，并将利益相关者引入到决策过程中来，在综合考虑不同利益和社会价值观的基础上达成共识，形成管理制度，制订和调整管理策略。

3.3 适应性洪水综合管理的基本要求

（1）洪水管理措施要多样化。如前述，分散控制的复杂系统的适应性通常更好，因此要避免过度依赖少数几个重点工程，采取“去中心化”的策略，这是适应性洪水综合管理最基本的要求。

（2）避免采用不可逆转或难以逆转的管理措施。传统洪水管理是“预测－控制”型的管理模式，认为洪水及其产生的灾害与社会响应可以预测，从而可以设计出最优的控制策略，无须顾虑管理措施是否可逆；而适应性洪水综合管理认为洪水灾害系统具有强不确定性，越来越不可预测，因而要求管理措施具有较好的适应性，便于调整。由于大规模、长寿命、造价高昂的防洪工程设施留下的调整空间较小，因此其立项建设要谨慎。

（3）利益相关者要广泛参与。目前洪水管理主体与利益相关者的沟通主要是被动的，洪水管理目标或措施不能充分反映和平衡不同利益团体的需求，这可能导致洪水管理措施不可持续。利益相关者的广泛参与可以使洪水管理考虑到更多的利益需求和不同的社会价值观念，另一方面也可以使管理者及时获悉社会价值观念的变迁，避免管理理念的偏执和决策失误。

（4）建立更加系统全面的信息监测和处理系统。适应性洪水综合管理的对象是不确定变化条件下的洪水灾害及其风险，采用的一切管理策略均建立在综合了解洪水灾害系统状态的基础上，因此更加强调信息的系统性和重要性。

（5）采用情景分析技术，制订适应性好、且在当前防洪情势以及不同未来情景下均有良好表现的洪水管理策略。需要注意情景分析技术不是万能的，未来实际发生的情景完全可能不是设计情景中的任何一种，因此即使采用了情景分析技术，也仍然需要注意保留洪水管理措施的弹性。

（6）采用有效的方法综合评价管理策略的适应性。从有效性、效率、公平性、合法性、适应灵活性、可持续性等多个方面综合评价洪水管理活动和洪水管理系统规划设计方案的表现［13，14］，并根据评价结果不断地调整和优化管理策略或规划设计方案。

4 未来洪灾风险与洪水管理策略的情景分析概念模型

选择具有良好适应性的洪水管理策略是适应性洪水综合管理的一个重要内容。洪水管理策略和洪水灾害系统之间的动态互馈关系在较长时期内的演变很复杂，最终表现出来的关系状态可能掩盖了与之差异较大甚或相反的短期或中期的关系状态，即中短期有效的管理策略不一定长期有效，反之亦然。因此，在对未来洪灾风险进行情景分析时，应关注洪水管理策略的动态变化特性及其与洪水灾害系统状态之间的动态互馈关系，而在制订和评价某项洪水管理策略和综合方案时，应同时考虑其短、中、长期的综合表现以及在不同未来情景下的适应性。这正是目前相关研究尚有所欠缺之处，也是本节着重解决的问题。

情景分析概念模型的分析流程见图2，可以概括为洪水管理策略对洪水灾害系统状态影响的定量分析、洪水管理策略的减灾效应分析、洪水管理策略的适应性评价等3个模块，下面分别讨论。

4.1 洪水管理策略对洪水灾害系统状态影响的定量分析

本模块的基本分析过程是：①采用“压力-状态-影响-响应（PSIR）＂模型，定性揭示单项管理措施或综合管理方案与洪水灾害系统状态及其风险之间的驱动响应关系；②采用统计分析以及模拟分析方法，定量评估洪水管理措施或方案对洪水灾害系统状态的影响；③结合项目成本预算，给出不同洪水管理策略投资规模与系统状态参数之间的定量关系。

洪水灾害系统的状态参数根据所采用的区域洪灾风险评估模型而定，并且需要考虑其可控性，即该参数所描述的状态特征被洪水管理策略调控的程度。可以考虑系统状态参数通常包括防洪水库分布以及调度规则、蓄滞洪区分布及其调度规则、堤防脆弱性曲线、土地利用类型及其分布、单位面积最大可能损失、淹没深度-洪灾损失曲线等。

洪水管理措施或综合方案以流域防洪规划给出的方案为蓝本，参考气候变化情景和社会经济发展情景的要求以及相关文献和专家意见进行调整，形成若干备选措施和方案。

4.2 洪水管理策略的减灾效应分析

本模块首先根据气候变化情景和社会经济发展情景，以5～10 a为时间步长考虑洪水管理策略的动态变化，采用情景分析技术推演未来洪灾风险情景及其演变过程，获得各个阶段的洪水灾害系统状态。

洪水管理策略减灾效应分析分2步进行：①针对一定气候变化情景和社会经济发展情景所共同规定的某一未来洪灾风险情景，评价其各个发展阶段洪水管理措施或方案的减灾能力与效率；②针对考虑了洪水管理策略动态调整的一定未来情景，评价洪水管理策略（包括一系列阶段管理方案）在各阶段的综合减灾表现，即评价管理策略在该情景下的短、中、长期综合减灾效应。

一定情景各个发展阶段的洪水管理策略减灾能力与效率评价是减灾效应评价的核心内容。方法是：采用Morris分析方法对洪灾风险评估模型进行灵敏度分析，得到洪灾风险对单参数以及多参数组合的灵敏度；结合各种管理策略投资规模与系统状态参数之间的定量关系，将洪灾风险与管理策略投资联系起来，运用成本-效益分析方法评估各种洪水管理策略的减灾能力和效率。

洪水管理策略的动态调整采用如下方法：对于未来情景的每一发展阶段，评估其洪灾风险，根据评估结果决定是否需要调整洪水管理策略；无需调整时直接进入下一阶段的情景推演；需要调整时，根据本阶段洪水管理策略的减灾能力与效率评价结果，选择可行方案进行策略调整，再进入下一阶段的情景推演；重复以上分析过程，直至到达预先设定的未来目标年。

4.3 洪水管理策略的适应性评价

管理措施的适应性评价指标一般从有效性、效率、公平性、合法性、适应灵活性、可持续性等方面进行选择［13，14］，本模块采用以减灾效应为核心的洪水管理策略适应性评价方法，即首先考虑洪水管理策略的综合减灾效应，然后考虑管理策略的公平性、可持续性和适应灵活性等其他指标。据此思路建立洪水管理措施与综合方案的适应性评价指标体系，重点考虑洪水管理措施与方案在不同未来情景下减灾能力和效率的综合表现，构建洪水管理策略的适应性评价模型。

为体现洪水管理策略减灾效应的核心控制作用，在评价过程中采取如下措施：①对于一定情景的某一发展阶段，按其减灾能力与效率对该阶段的备选措施和方案进行筛选，减灾能力或效率明显不高者直接列为不可行方案；②采用适应性评价模型对余下的措施和方案进行适应性评价，进行第2次筛选以形成可行方案集；③重复以上过程直至到达预先设定的未来目标年，然后综合评价洪水管理策略在不同阶段综合减灾效应，表现明显不如其他策略者列为不可行策略；④综合考察不同情景下的洪水管理策略减灾效应以及在其他指标方面的表现，对其适应性进行综合评价。

图2 未来洪灾风险与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 结 语

本文提出了以社会学习过程为核心的适应性洪水综合管理模式，指出其基本要求为：管理措施多样化、避免不可逆转的管理措施、利益相关者的广泛参与、建立更加系统全面的信息监测和处理系统、采用情景分析技术制订洪水管理策略、采用有效方法综合评价管理策略的适应性。同时，提出了未来洪灾风险和洪水管理策略分析的情景分析概念模型，重点关注洪水管理策略的动态变化特性及其与洪水灾害系统间的动态互馈关系以及洪水管理策略的短、中、长期的综合表现及其在不同未来情景下的适应性，其中管理策略对洪水灾害系统状态的影响分析、管理策略的减灾效应分析和适应性评价是关键技术问题。

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（编辑：刘运飞）

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

国家科技支撑计划资助项目（2009BAK56B05）

程卫帅（1977-），男，湖北崇阳人，高级工程师，博士，主要从事水资源与水灾害风险分析与应急管理研究，（电话）13986270869（电子信箱）chwsmail＠yahoo.com.cn。