水生态修复工程的风险管理框架

程卫帅

(长江科学院 水资源综合利用研究所，湖北 武汉 430010)



水生态修复工程的风险管理框架

程卫帅

(长江科学院 水资源综合利用研究所，湖北 武汉 430010)

风险理念贯彻于水生态修复行为的每一环节中。基于全过程风险管理理念,提出一种可用于水生态修复工程的风险管理框架。分析认为：水生态修复工程面临的风险较大,主要包括修复效果不及预期目标及虽达预期目标但成本超过效益2类风险;将生态风险评价内化于水生态修复工程风险评价的成本效益分析框架中是可行和有益的;生态效益可以从生态风险变化和生态系统服务价值变化2个角度评价,2种方法在本质上具有一致性;水生态修复是管理者调整水生态系统状态的风险控制措施,水生态修复工程风险管理是对水生态风险控制措施本身的风险管理。

水生态修复;生态风险;成本效益分析;风险管理

近年来,水生态修复一直是相关领域的研究热点,通过生态修复维持健康的水生态系统,已成为水资源管理的重要目标[1-2]。健康水体的生态和社会效益受到越来越多的关注,国内外均有大量的水生态修复实践[3]。早期实践常采用试验的方法[4],总体上水生态修复技术还处于探索阶段,工程能否达到预期目标经常无法预测和验证[5]。因此，水生态修复行为面临较大的技术风险以及由此导致的资金投入风险。修复行为特别是采用人工辅助措施的主动修复行为，本身也是对水生态系统的一种扰动,水生态系统有可能面临修复行为导致的新的生态风险,技术的不成熟将使这种风险的可能性更大。此外,即使修复效果令人满意,若修复成本超过了修复效益,修复行为通常也不能称为成功。由于修复效益评估和预测都比较困难,这类风险实际上很难避免。尽管生态环境对人类的生存发展至关重要,但作为一类工程项目,水生态修复工程同样需要开展经济评价。成本效益分析是常见的项目经济评价方法[6],在工程风险管理领域,考虑不确定性因素影响的成本效益分析是风险控制与管理的重要手段。水生态修复工程在各个环节都面临不确定性因素的影响,其成本效益分析应当建立在工程风险的基础上。本文基于全过程风险管理理念,综合成本效益分析和生态风险评价,提出一种水生态修复工程的风险管理框架。

1 水生态修复风险的概念

水生态系统修复包括被动修复和主动修复,或二者兼而有之。被动修复措施依靠水生态系统本身的自适应、自组织、自调节能力来修复生态系统,是自然过程,修复速度通常较慢;主动修复措施通过人工辅助措施修复生态系统,是人为过程,可加速修复过程,提高修复效率。由于污染源的复杂性和去除污染物质的难度高,通常需要综合运用生物学、化学和物理措施进行主动修复。

由于水生态系统及其修复的复杂性,水生态修复行为伴随着大量不确定性因素的影响。从风险的角度看,水生态修复行为的目的是降低水生态系统的生态风险、改善水生态系统状态,在修复工程实施过程中,还将不可避免地产生新的生态风险和其他风险。

所谓生态风险,系指自然或人为干扰对非人类的生物体、种群和生态系统以及对人类造成的风险(有些文献中,对非人类生物体等的影响被称为生态风险,相应地,对人类的影响被称为环境风险[7]),其风险源包括但不限于污染物、自然灾害和技术事故。生态风险评价的一个重要用途就是为生态修复提供决策支持。支持生态修复决策的生态风险评价主要包括生态系统现状风险评价(无行为方案)以及行动后生态风险评价。

水生态修复工程风险是指修复行为本身产生的风险,即修复方案能否以合理的代价完成其设计目标的风险,它是一种工程风险或项目风险。当然,水生态修复工程风险评价不能脱离生态风险而单独进行,是否实施修复方案需要对现状生态风险进行评价。

风险一般定量表示为不利事件发生的概率及其后果的函数,其中不利事件、可能性(概率)、后果被称为风险的经典三要素。对于水生态修复而言,可能发生的不利事件有多种,其可能性和后果也各不相同。总体而言,水生态系统修复风险主要表现为2类:

1)修复效果没有达到预期目标。修复方案实施后,水生态系统虽有改善，但没有达到预期效果,或继续退化甚至退化加剧,又或某些问题得以修复,但又产生另外一些生态问题，甚至是更严重的问题。

2)修复效果令人满意,但修复成本大于修复效益。后者是否列为水生态系统修复风险评价的内容可能存在争议。这是因为生态修复方案的成本较易得到全面的评估,而生态收益却总是认识不全。国外有学者认为，成本效益分析方法总倾向于对生态修复行为不利[8]；另一方面,也可能由于投资冲动等原因而出现相反的情况。然而,这只是技术上的问题,而非概念上的问题,任何不计代价的生态修复行为都注定无法持续。

2 水生态修复中的不确定性

风险源于不确定性,水生态修复风险同样如此。一般认为,不确定性可分为自然变异性和知识不完备性2类[9]。

1)水生态系统本身的自然变异性:气候的可变性、水文地貌特征的可变性、景观和生态系统的可变性、河岸带生态系统的可变性、水域生态系统的可变性等[10]。

2)人类对水生态系统的知识不完备性:基础理论不足以准确解释现象和预测发展趋势、对水生态系统的信息掌握不完全而导致的模型选择、模型拟合、模型外推的不确定性;取样和分析过程中的测量不确定性;研究人员的主观不确定性;研究人员和决策者之间缺乏有效沟通而导致的不确定性等。

不确定性几乎存在于水生态系统修复的各个环节,从水生态系统现状风险分析评价到规划、设计、实施、监测和维护等各个阶段,无不受不确定性的影响[11]。合理处理不确定性,应当成为水生态修复行为方案的重要内容。

修复方案实施后,水生态系统开始新的演替过程。由于多种不确定性因素的综合影响,这个演替过程在时间与空间两个维度都具有很大的不确定性,存在多种演替方向,水生态系统有恶化的可能,也有维持或改善的可能,即使是维持或改善,也存在达不到预期目标或效益成本比过低的可能,这就是上文提到的2类风险。

3 生态风险评价方法

不确定性的处理方法有很多,在生态风险评价研究和实践中,风险的重要组分——概率，曾长期被忽视。在相当长的时期内,大多数生态风险评价仍然使用定性或其他非概率方法对不确定性进行处理。例如，采用保守假设和安全系数来提供充分的安全性[7]。目前这种局面有所改善,对不确定性进行规范的概率分析越来越普遍。

生态风险评价非常复杂,而且具有其独特的研究范式,表现之一是它通常要遵循一个独特的程序性框架。生态风险评价框架具有指导风险评价的作用,可展现评价构建的过程,并通过确保评价过程的系统性和完整性来保障评价质量。生态风险评价框架已有多种,其核心过程大多类似,主要区别是决策过程和利益相关者参与特性方面的差异。最常见的生态风险评价框架是美国环境保护署(US EPA)提出的US EPA框架[12],其风险评价的核心过程由问题表述、分析和风险表征3个阶段组成,承前计划阶段,启后风险管理阶段(包括评价结果讨论),一共5个阶段,各阶段的任务分别是:

1)计划。风险评价之前的阶段,明确管理目标、评价对象、评价范围和评价深度等。

2)问题表述。整合可用信息,明确评价终点,构建概念模型,形成分析计划。

3)分析。对暴露和效应进行技术评估,包括暴露分析和效应分析。

4)风险表征。整合暴露和效应分析结果,分析相关不确定性,评估和描述风险。

5)风险管理。风险评价之后的阶段,交流评价结果,提供决策支持,管理者决策执行。

US EPA框架针对的主要是单一行为或单一动因的生态风险评价。对于水生态系统而言,其风险源于多重行为,其中每一种行为又可以在水生态系统中产生多重动因。例如，污染排放行为、建坝行为都会胁迫河流生态系统,其中建坝行为又将产生一系列的物理、化学和生物动因,物理动因包括水流连续性、流速、流量、含沙量的变化等；化学动因包括污染物及其扩散的变化等；生物动因包括营养物质及其输移的变化等。若采用标准的US EPA框架对河流生态系统进行生态风险评价,将因分析过于复杂而陷入困境,因此必须按胁迫行为对评价过程进行拆分。每一种行为均按其自身的问题表述、分析和表征来进行生态风险评价,然后整合所有行为的风险表征，对水生态系统进行整体风险评价。

4 水生态系统修复工程风险评价

风险评价是风险管理的重要内容,其任务主要是判断风险是否可接受。风险评价以风险识别和风险评估(或估算)为前提,很多情况下，风险评估也被认为是风险评价的一部分。在通用的工程风险管理框架中,风险识别对应US EPA生态风险评价框架中的问题表述阶段,风险评估则对应暴露分析和效应分析及其风险表征阶段。

风险评价中用以判断风险是否可接受的标准被称为风险标准。风险标准有多种,目前在灾害管理领域应用较广的风险标准是英国健康和安全委员会(HSE)提出的可容忍风险框架,包括不可接受风险、广泛可接受风险和可容忍风险3个等级[13]。风险标准的制订是一个技术问题,应由风险评价技术人员完成。水生态修复风险及其涉及的生态风险的可接受标准可以遵循HSE风险标准框架来制订。

水生态系统修复风险评价的对象是修复方案本身,即评价修复方案能否以合理成本完成其设计目标,是一种工程风险评价。目前，工程风险评价比较流行的方法是成本效益分析,其决策思路是:若项目成本小于或相当于生态商品和服务的效益,则项目在经济上是可行的。在成本效益分析中,成本和效益必须采用一致的价值度量单位,最常见的做法是货币化。标准的US EPA生态风险评价框架不包括成本效益分析,由其发展而来的多项评价行为扩展框架可以容纳成本效益分析等多种评价行为[14]。在水生态修复工程风险评价中,与生态风险评价框架相反,应当在成本效益分析框架下开展生态风险评价,因为生态效益只是修复效益的一部分,生态风险评价应内化于水生态修复工程风险评价过程中。

水生态修复行为的对象是水生态系统,在对修复方案进行工程风险评价时，通常难以摆脱对生态风险评价的依赖。生态修复的效益主要是水生态系统状态的改善(即生态效益),若用生态风险来描述,则这部分效益等于修复行为前、后生态风险的货币化差值。

生态效益也可以用修复行为实施前后水生态系统演替至较稳定状态时的服务价值的变化来衡量,在考虑系统演替的不确定性时,与生态风险差值在物理意义上是一致的。生态风险是从负面和趋势的角度来描述生态系统状况,例如，河流污染导致的某种鱼类数量减少的可能性及因此而损失的价值,其中包含对系统未来演替状态的预测;水生态系统服务价值则是正面描述的静态指标,例如，某种状态下河流生态系统中某种鱼类的数量或价值,在预测多种未来演替状态的发生的可能性及其价值变化的基础上，可给出原状态下的生态风险。

生态风险评价可以在生物个体、种群和生态系统3个层面开展,其中生态系统风险模型可以与水生态系统服务价值评估较好地结合起来,从生态风险变化和服务价值变化2个角度分别评价生态效益所增加的工作量并不大,2种方法可以比较方便地相互补充和验证。生态系统风险模型的另一个优点在于能够在机理或统计层面或多或少地呈现生态系统演替的因果链,提供比较详细和比较专业的信息,说服力较强,可以提高水生态修复工程风险评价的可靠性和可信度。

无论是从生态风险还是生态系统服务价值着手,生态效益的货币化评价都很困难。尽管相关研究很常见,近些年在国内生态系统服务价值评价中甚至算是研究热点,但生态领域的学者对生态效益货币化本身以及评价方法的认可程度普遍不高。部分原因是因为货币化本身就意味着重要的偏好和不确定性,而且生态系统保护或修复产生的效益几乎是无限的,生态效益不可能得到全面的评价[8]。为说服决策者和利益相关者,货币化的成本效益分析是必须的。目前，主流的生态效益评价方法按生态系统服务价值分类进行评估。生态系统服务价值通常被分为直接使用价值、间接使用价值和非使用价值3类,针对不同类型的价值，评价方法可考虑采用市场法、展现比较法和意向调查法等[15]。

5 水生态修复工程风险管理

风险管理通常是指根据风险评价结果,结合社会、经济、法律、环境以及其他有关因素对风险进行管理决策并采取相关控制措施的过程[16]。广义的风险管理则包括从风险识别、风险评估(估算)、风险评价、风险决策到风险控制的全过程。

水生态系统风险管理没有独特的范式,采用的风险管理框架与常见的灾害和项目风险管理框架大体相同。目前，主流的风险管理框架是全过程的,并认为风险是动态变化的,风险管理也应该是一个不断推进的、周而复始的循环过程:当一个管理周期完成后,以对管理对象实时监控为起点进入下一周期,根据管理对象状态的变化，适时决策调整管理策略,通过实施种种管理策略不断调整管理对象的状态。当达到管理者满意的状态或实施了管理者认可的管理措施时,结束管理周期。

水生态系统修复是管理者调整水生态系统状态的风险控制措施,是一种管理策略。水生态系统修复的风险管理是水生态系统风险管理的一部分,是对生态系统风险控制措施本身的风险管理。水生态系统修复风险管理在性质上是一种项目管理,主要目的是项目成本控制和效益最大化,即管理经济风险,其特别之处在于其经济风险包括作为工程效益的生态风险变化。

备选方案的优选决策是水生态系统修复管理的核心内容,主要方法是生态风险评价和成本效益分析,基本程序是:①根据水生态修复的总体目标设计修复方案,修复方案能够有效地改善水生态系统状态,并且风险评价结果能表明修复方案达不到设计目标的概率很小,满足这2个条件的水生态修复方案才能成为备选方案;②采用多重行为的成本效益-生态风险整合评价框架，对水生态系统和修复方案本身的风险进行评价,比较各个备选方案,从中选取效益成本比最佳的方案开始实施。当所有备选方案的成本效益分析结果均不能通过项目经济评价时,应考虑调整生态修复的设计目标。

修复方案实施完成后,需要对其修复效果进行持续的监测,并根据监测信息开展后评估。当水生态系统修复风险管理进入后期监测和后评估阶段后,其过程与水生态系统风险管理过程融合,进入风险管理的下一周期。需要指出的是,监测和后评估对水生态修复工程风险管理具有特殊重要性。当前，由于水生态修复技术不成熟、工程技术人员缺乏经验以及大量不确定性因素的干扰,迫切需要从已建工程中获取经验教训以指导未来的工作。开展监测和后评估工作，可有效地提升对水生态修复过程及其干扰因子的认识。因此，不仅要通过对工程自身开展持续监测和后评估来总结经验教训,还要强调充分借鉴和学习同类工程的相关经验教训。

6 结语

1)水生态修复工程面临大量不确定性因素的影响。目前，相关技术并不成熟,风险较大。水生态修复工程风险主要包括修复效果不及预期目标与虽达预期目标但成本超过效益2类风险。

2)水生态修复工程风险评价需要结合生态风险评价进行。尽管生态风险评价具有独特的研究范式,但将其内化于成本效益分析框架中是可行和有益的。

3)水生态修复行为产生的生态效益可以从生态风险变化和生态系统服务价值变化2个角度评价,2种方法在本质上具有一致性,可以相互补充和相互验证。

4)水生态修复是管理者调整水生态系统状态的风险控制措施,水生态修复风险管理是水生态系统风险管理的一部分,是对水生态风险控制措施本身的风险管理。

[1]NORRIS R H，THOMAS M C.What is river health?[J].Freshwater Biology，1999，41(2)：197-209.

[2]BERNHARDT E S，PALMER M A，ALLAN J D，et al.Synthesizing US river restoration efforts[J].Science，2005，308(5722)：636-637.

[3]董哲仁.河流生态修复[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[4]TOCHNER K，STANFORD J A.Riverine floodplains：present state and future trend[J].Environmental Conservation，2002，29(3)：308-330.

[5]李兴茹.河流生态修复后评估研究进展[J].水利水电科技进展，2013，33(5)：89-94.

[6]李传奇,王薇.河流生态修复成本效益分析研究[J].人民长江，2008，39(5)：55-57.

[7]SUTERⅡ G W.生态风险评价[M].2版.尹大强,林志芬,刘树森,等译.北京：高等教育出版社，2011.

[8]ACKERMAN F.Priceless benefits，costly mistakes：what′s wrong with cost-benefit analysis[J].Post-autistic Economics Review，2004(25)：2-7.

[9]US National Research Council.Understanding Risk：Informing Decision in a Democratic Society[M].Washington D C：National Academy Press，1996.

[10]董哲仁,孙东亚.生态水利工程原理与技术[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

[11]赵进勇,董哲仁,孙东亚,等.河流生态修复负反馈调节规划设计方法[J].水利水电技术，2010，41(9)：10-14.

[12]US EPA.Framework of Ecological Risk Assessment[M].Washington D C：EPA，1998.

[13]HSE(Health and Safety Executive).Reducing Risks，Protecting People：HSE′s Decision-making Process[M].London：HSE，2001.

[14]EFROYMSON R A，NICOLLETTE J P，SUTERⅡ G W.A framework for net environmental benefit analysis for remediation or restoration of contaminated sites[J].Environmental Management，2004，34(3)：315-334.

[15]黄薇,李浩,尹正杰.赤水河流域生态补偿技术研究[M].武汉：长江出版社，2012.

[16]US National Research Council.Risk Rssessment in Federal Government：Managing the Progress[M].Washington D C：National Academies Press,1983.

(责任编辑：宰松梅)

Risk Management for Water Ecosystem Restoration Project

CHENG Weishuai

(Water Resources Department, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China)

The concept of risk is implemented in every aspect of water ecological restoration. Based on the whole concept of risk management, a risk management framework for water ecological restoration project is proposed. The results show that the risk of water ecological restoration project is relatively large, which includes the two types of risks, i.e. the risk of not reaching the design objectives and the risk of cost exceeding benefit in spite of reaching the objectives. It is feasible and valuable to embed the ecological risk assessment model into the cost benefit analysis framework for the risk analysis of water ecosystem restoration projects. The ecological benefit produced by water ecosystem restoration can be assessed based on both the changes of ecological risks and ecosystem service values, and the two methods are ultimately consistent with each other. The water ecosystem restoration projects are risk control measures adopted by administrators to improve the water ecosystem′s situation, thus the risk management of water ecosystem restoration projects is the risk management for water ecosystem risk control measures themselves.

water ecosystem restoration; ecological risk; cost benefit analysis; risk management

2016-11-09

国家国际科技合作专项(2014DFA71910)。

程卫帅(1977—),男,湖北崇阳人,高级工程师,博士,从事水资源、水灾害风险分析与应急管理方面的研究。E-mail:chengws@mail.crsri.cn。

10.3969/j.issn.1002-5634.2017.03.006

TV213.4

A

1002-5634(2017)03-0042-05