“一带一路”非洲区水- 粮- 能安全分析

李东林，刘建华，郝林钢，马军霞，左其亭

(1.郑州大学水利与环境学院，河南 郑州 450001； 2.郑州大学管理工程学院，河南 郑州 450001)

2013年9月和10月，我国先后提出共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”(“一带一路”)的重大倡议，得到国际社会高度关注[1]。水资源、粮食和能源不仅是沿线地区可持续发展必不可少的基础资源，也是保障国家安全的战略资源，沿线地区水资源、粮食和能源安全是支撑“一带一路”倡议顺利实施的基础条件和关键要素。

目前关于水资源安全、粮食安全、能源安全和“一带一路”的研究都较多。水资源安全涉及社会安全、经济安全和生态安全等方面的问题[2-3]，夏军等[4]在变化环境下分析了中国水安全问题并对水安全研究进行了展望。粮食安全方面，康绍忠[5]研究了全球和中国的水资源安全与粮食安全现状。能源安全方面，蔡国田等[6]研究了中国能源安全的进程。左其亭等[7-9]在“一带一路”水资源研究方面取得了一些标志性成果，分析了“一带一路”中国大陆区的水资源特征，确定了“一带一路”主体路线及主体水资源区，并研究了其分区水问题。从目前情况看，关于“一带一路”沿线自然资源的研究主要集中在能源、矿产等方面[10-11]，但是针对该地区水资源、粮食和能源安全的综合研究较少。鉴于此，本文基于团队前期研究成果，研究“一带一路”非洲区水- 粮- 能安全程度，分析“一带一路”倡议对破解非洲区水- 粮- 能安全问题提供的机遇，以期为该地区水- 粮- 能安全问题的解决提供参考。

表1 “一带一路”非洲区经济社会概况

1 “一带一路”非洲区概况

选择“一带一路”非洲区的6个国家作为研究对象，包括北非的埃及、苏丹，东非的厄立特里亚、吉布提、索马里和肯尼亚，见图1。非洲区以高原、山地和平原地形为主，主要气候类型包括热带沙漠气候、热带草原气候等，埃及沿海地区属于地中海气候，厄立特里亚高原地区属于热带高原气候。大部分地区的年平均气温为25～35℃，沙漠地区气温最高可达50℃，且降水较少，主要河流包括尼罗河、谢贝利河、朱巴河、赛迪特河、马雷布河、塔纳河、加拉纳河等。

图1 “一带一路”非洲区概况

“一带一路”非洲区的经济社会概况见表1。表1数据来源于中华人民共和国外交部网站http://www.fmprc.gov.cn/web/gjhdq_676201/gj_676203/fz_677316/，国家收入水平按照世界银行的收入标准划分。“一带一路”非洲区的总面积为245万km2，总人口数为2亿人，占非洲总面积和总人口的比例分别为14%和17%，经济发展水平落后，收入水平均在中低等收入线及以下，经济结构单一，以农业、牧业和服务业为主。

2 水- 粮- 能安全评价

2.1 数据来源

以2015年为例对“一带一路”非洲区水- 粮- 能安全现状进行评价。水资源和粮食数据来源于联合国粮农组织数据库http://www.fao.org/faostat/en/#home，由于缺少数据，水资源总量数据为多年平均值。能源数据来源于美国能源署数据库https://www.eia.gov/。具体数据见表2。

2.2 评价指标与标准

a. 水资源安全评价指标与标准。人均水资源量短缺和水资源利用率过低或过高都会导致水安全问题，因此选取人均水资源量W1和水资源利用率W2两个指标来分析水资源安全程度，并记两个指标对应反映的安全指数分别为IS1和IS2。

表2 2015年“一带一路”非洲区水- 粮- 能数据

表3 “一带一路”非洲区水- 粮- 能安全评价指标与标准

人均水资源量反映的水安全评价标准包括：①参考联合国教科文组织制定的标准，人均水资源量1 000～2 000 m3属于中度缺水；人均水资源量500～1 000 m3属于重度缺水；人均水资源量小于500 m3属于极度缺水[12]。②为区分“一带一路”非洲区水资源安全程度差异，认为人均水资源量大于或等于2 000 m3，不宜向外地调水[12]，水资源相对安全，安全指数为1；人均水资源量等于1 000 m3，安全指数为0.7；人均水资源量等于500 m3，安全指数为0.4；人均水资源量等于100 m3，安全指数为0.1；人均水资源量等于0，安全指数为0。

水资源利用率是指某流域或区域内用水总量占水资源总量的比例，表征一个流域或区域水资源开发利用程度的总体情况。水资源利用率属于双向指标，过低或者过高都会导致水资源安全程度降低，如当水资源利用率超过40%时，就会出现水资源严重短缺和生态恶化等一系列问题[13]。因此确定：水资源利用率等于30%，安全指数为1；水资源利用率等于20%或40%，安全指数为0.7；水资源利用率等于10%或50%，安全指数为0.4；水资源利用率等于5%或75%，安全指数为0.1；水资源利用率等于0、等于或大于100%，安全指数为0。

b. 粮食安全评价指标与标准。粮食自给率是一个国家或地区的粮食生产总量占消耗总量的百分比，表征一个国家或地区的粮食能否实现自给自足，反映粮食供给水平。由于粮食安全基本等同于粮食生产量或粮食供给水平[14]，故选择粮食自给率F1来表征粮食安全程度，并记其反映的安全指数为IS3。

结合“一带一路”非洲区实际情况，参考相关标准，本文设定粮食自给率大于或等于100%，安全指数为1；自给率等于70%，安全指数为0.7；自给率等于40%，安全指数为0.4；自给率等于10%，安全指数为0.1；自给率等于0，安全指数为0。

c. 能源安全评价指标与标准。能源自给率为能源生产量占消耗量的比例[15-16]，反映能源供给水平。能源供给安全是国家能源安全的基本目标[17]，因此选取能源自给率作为能源安全指标。考虑到石油、天然气和煤炭是当今世界主要的能源，能源安全具体包含3个指标：石油自给率E1、天然气自给率E2和煤炭自给率E3，并记其对应反映的安全指数分别为IS4、IS5和IS6。

结合“一带一路”非洲区实际情况，参考相关标准，设定当能源自给率大于或等于100%，安全指数为1；自给率等于70%，安全指数为0.7；自给率等于40%，安全指数为0.4；自给率等于10%，安全指数为0.1；自给率等于0，安全指数为0。

“一带一路”非洲区水- 粮- 能安全评价指标与标准见表3。

2.3 评价方法

应用左其亭等[18]于2008年提出的“单指标量化- 多指标综合- 多准则集成”评价方法计算水资源、粮食和能源各项指标的安全指数、3种资源的安全指数和水- 粮- 能综合安全指数，分析相应的安全程度。安全指数取值范围为[0，1]，取值越大，表示安全程度越高。

a. 单指标量化。指标按照从小到大变化与其表征的安全程度变化之间的关系，可分为正向指标、逆向指标、双向指标。正向指标安全指数随指标值增加而增加；逆向指标安全指数随指标值增加而减小；双向指标安全指数随指标值增加而增加，当增加到某个值时，又随着指标值增加而减小。对于正向和逆向的指标，假设ai、bi、ci、di和ei分别为某指标的最差值、较差值、及格值、较优值和最优值，利用特征点(ai，0)、(bi，0.1)、(ci，0.4)、(di，0.7)、(ei，1)以及上面的假设, 可以得到安全指数的计算公式(式(1)和(2))；对于双向指标，假设ai或ki、bi或hi、ci或gi、di或fi和ei分别为某双向指标的最差值、较差值、及格值、较优值和最优值，利用特征点(ai，0)、(bi，0.1)、(ci，0.4)、(di，0.7)、(ei，1)、(fi，0.7)、(gi，0.4)、(hi，0.1)、(ki，0)及上面的假设, 可以得到安全指数的计算公式(式(3))：

(1)

(2)

(3)

式中:ISi为第i个指标的安全指数，i=1，2，…，n；xi为第i个指标的值。

b. 多指标综合。根据实际情况，分别赋予3种资源的各项指标不同权重，加权计算其安全指数。水资源量短缺和水资源开发利用程度过高或过低均是水资源安全的重要影响因素，因此取W1和W2的权重均为0.5。由于非洲区6个国家均消耗石油，仅埃及和肯尼亚消耗天然气和煤炭，所以取E1、E2和E3的权重分别为0.8、0.1和0.1。

c. 多准则集成。基于水资源、粮食和能源的安全指数，取3种资源安全指数的权重均为1/3，加权计算水- 粮- 能综合安全指数。

3 评价结果与分析

按照上述水- 粮- 能安全评价方法计算2015年“一带一路”非洲区水资源、粮食和能源的安全指数及3种资源的综合安全指数，并根据安全指数范围确定安全程度。安全指数的区间及安全程度标准为：[0.7，1]表示基本安全；[0.4，0.7]表示轻度不安全；[0.1，0.4]表示重度不安全；[0，0.1]表示极度不安全。

3.1 水资源安全评价结果

表4 2015年“一带一路”非洲区水资源安全指数和安全程度

2015年“一带一路”非洲区水资源安全指数和安全程度见表4。由表4可知，“一带一路”非洲区埃及、苏丹和肯尼亚属于重度缺水，厄立特里亚和索马里属于中度缺水，吉布提属于极度缺水。“一带一路”非洲区主要气候类型为热带沙漠气候和热带草原气候，热带沙漠气候主要特征为干旱高温，降雨极少，热带草原气候主要特征为干旱高温，雨季和旱季分明，这是造成非洲区水资源短缺的主要原因。埃及和苏丹的水资源利用率分别为133.8%和71.2%，均超过水资源利用率极限阈值，即埃及和苏丹的水资源开发利用不合理或者过度开发，其他国家的水资源利用率相对较低，水资源的开发利用空间较大。“一带一路”非洲区水资源安全程度和该地区实际情况一致，人均水资源量低，缺水严重，大部分国家水资源利用率低。

3.2 粮食安全评价结果

2015年“一带一路”非洲区粮食安全指数和安全程度见表5。由表5可知，“一带一路”非洲区大部分国家的粮食安全指数低，粮食安全无法保障。粮食产量低、增产慢，人口增长快等是“一带一路”非洲区粮食不安全的重要原因。此外，发达国家操纵国际政治和贸易规则，使非洲国家粮食主权不断丧失[19]，也是造成“一带一路”非洲区粮食不安全的原因之一。

表6 2015年“一带一路”非洲区能源安全指数和安全程度

表5 2015年“一带一路”非洲区粮食安全指数和安全程度

3.3 能源安全评价结果

2015年“一带一路”非洲区能源安全指数和安全程度见表6。由表6可知，“一带一路”非洲区只有埃及既生产又消耗3种能源，其能源安全指数为0.87，基本安全；苏丹仅生产和消耗石油，能源安全指数为0.80，基本安全；其他国家仅依靠进口石油，能源安全指数均为0，极不安全。此外，肯尼亚还依靠进口的煤炭，安全指数为0。“一带一路”非洲区埃及能源储量丰富，其他国家能源相对匮乏，生产力水平低是制约该地区能源供给的重要因素之一。

3.4 水- 粮- 能综合安全评价结果

2015年“一带一路”非洲区水- 粮- 能综合安全指数和综合安全程度见表7。由表7可知：①“一带一路”非洲区水- 粮- 能综合安全程度和该地区实际情况一致。如：埃及人均水资源量严重短缺，水资源过度开发利用，水资源重度不安全；粮食自给率为59.2%，粮食轻度不安全；石油和天然气储量丰富，天然气不仅能满足本国的需求，还能对外出口，能源基本安全。故其综合安全程度表现为轻度不安全。②粮食的生长需要消耗大量的水资源，确保水资源安全对保障粮食安全意义重大。“一带一路”非洲区部分国家的水资源安全和粮食安全联系密切。如：厄立特里亚水资源和粮食均为轻度不安全。因为厄立特里亚主要经济产业是农业，且农业用水量又是最大，故水资源安全和粮食安全表现出一致性。③能源的生成、开采、加工和转移等过程离不开水资源，确保水资源的安全是保障能源安全必不可少的前提条件。但是由于该地区大部分国家无能源产量且能源消耗量低，故水资源安全和能源安全之间的关系尚不明确，有待进一步研究。

表7 2015年“一带一路”非洲区水- 粮- 能综合安全指数和综合安全程度

4 结论与建议

4.1 结论

a. “一带一路”非洲区人均水资源量短缺严重，但每个国家人均水资源量短缺程度不同，大部分国家为重度短缺。除埃及和苏丹的水资源利用率过高之外，非洲区其他国家水资源利用率都相对较低，水资源可开发利用空间较大。

b. “一带一路”非洲区粮食自给率高低不同，粮食安全程度不同，但大部分国家均没有满足自给自足的要求。

c. “一带一路”非洲区能源开发利用程度低，除埃及和苏丹能源基本安全外，其他国家能源均极度不安全。

d. “一带一路”非洲区水- 粮- 能综合安全程度不同，埃及和苏丹均为轻度不安全，吉布提为极度不安全，其他国家均为重度不安全。

4.2 建议

a. 水资源安全方面。倡议支援“一带一路”非洲区修建水库、大坝等水利工程，增加该地区的总库容，提高蓄水能力，增强水资源时空调配能力，提高水资源利用效率；“一带一路”非洲区可引入先进的水资源开发利用技术、节水工艺和水资源管理经验等，这些非工程措施可以在一定程度上缓解水资源供需矛盾，增加水资源可利用量；“一带一路”倡议能带动经济发展，随着经济社会发展，人民对生活品质要求的提高，也能对水资源问题的解决起到倒逼作用。

b. 粮食安全方面。非洲区通过与“一带一路”沿线其他国家开展农业科技合作，引进具有高产、抗旱等特性的农作物品种和先进的农作物种植技术，可以提高粮食产量，从根本上解决该地区粮食安全问题。此外，在“一带一路”倡议背景下，通过开展粮食贸易，在一定程度上可以减少非洲区对发达国家商品粮的依赖，转变农业发展模式，提高非洲区的粮食自给率。

c. 能源安全方面。肯尼亚和索马里等国家可以积极寻求与国际石油、天然气公司的合作，引进资本和技术，探明石油和天然气储藏分布情况，尽早进行开发，既可以提高能源产量，保障能源的自我供给，又可以促进经济社会发展。此外，在“一带一路”建设背景下，新能源开发利用技术的引进可以缓解非洲区传统能源的供给压力，为破解该地区能源安全问题提供新思路。

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