人水關係學

人水關係是人類與自然界關係中最重要的關係之一，也是人類一出現就始終存在且複雜程度不斷加深的一類關係。人水關係的研究內容非常豐富，急需要構建一個完善的學科體系，因此，左其亭於2021年提出人水關係學，並給出如下定義：人水關係學（human-water relationship discipline）是指，尊重水系統自然規律與經濟社會發展規律，借鑑水科學理論和多學科方法，來研究人水系統的作用機理、變化過程、數學模擬、科學調控、政策制度等理論方法的一門交叉學科，並運用這些理論方法為人類科學認識人水關係、應對水問題、制定水策略服務的知識體系。

基本介紹

• 中文名：人水關係學
• 外文名：human-water relationship discipline
• 所屬學科：交叉學科
• 關鍵字：人水系統(human-water system)；人水關係(human-water relationship)；人水關係科學(human-water relationship science) 

定義

人水關係學（human-water relationship discipline）是指，尊重水系統自然規律與經濟社會發展規律，借鑑水科學理論和多學科方法，來研究人水系統的作用機理、變化過程、數學模擬、科學調控、政策制度等理論方法的一門交叉學科，並運用這些理論方法為人類科學認識人水關係、應對水問題、制定水策略服務的知識體系。

原理

人水關係學的基本原理是對人水關係相互作用以及系統演變的基本規律的詮釋。人水關係複雜，人水關係學需要揭示其複雜關係應該遵循的基本原理，作為人水關係分析、研究、調控以及各種相關工作的科學依據。本文基於人文系統、水系統以及二者耦合系統的特徵分析，主要依據系統內部的基本規律、作用關係以及演變特性，總結了人水關係學的基本原理，包括人水關係互動作用原理、人水系統自適應原理、人水系統平衡轉移原理、人水關係和諧演變原理。

人水關係學的基本原理圖[2]

學科體系

一個完善的學科體系至少包括4個要素，即明確的研究對象、相對完善的理論體系、一套方法論和廣泛的套用實踐。顯然，人水關係學具備了4要素，學科體系框架如圖所示。

人水關係學的研究對象是人水系統，主要理論包括水文學理論、水資源理論、水環境理論、水安全理論、經濟學理論、社會學理論、人水和諧論等。研究方法包括影響因素辨識方法、系統分析方法、評估方法、調控方法、最佳化方法等，套用領域包括人類活動對水系統作用、水系統對人類發展制約作用、人水關係的模擬模型、各種調控以及支撐體系等研究。

人水關係學的學科體系框架[1]

分支學科

a.按分區劃分，分為：區域人水關係學、流域人水關係學。區域人水關係學是以“區域”為對象，研究不同區域角度上的人水關係，如全國、省級行政區、城市/城市群以及其他行政區人水關係研究等。流域人水關係學是以“流域”為對象，研究不同流域尺度上的人水關係，如全國七大流域、二級支流流域、三級支流流域以及其他流域人水關係研究等。

b.按專題劃分，分為：水工程建設人水關係、土地利用/覆被變化人水關係、其他人類活動下人水關係、氣候變化/自然災害人水關係。水工程建設人水關係是針對水庫、調水工程、閘壩、水電站、灌溉引水工程等各種水工程建設帶來的各種水系統和人水關係變化以及科學調控展開的研究。土地利用/覆被變化人水關係主要是針對農田開發、城鎮化建設、退耕還林還草等帶來的各種水系統和人水關係變化以及科學調控展開的研究。其他人類活動下人水關係是針對水工程建設、土地利用/覆被變化兩大類以外的人類活動影響下人水關係研究，如大型基建工程、礦山建設、工業企業生產等帶來的各種水系統和人水關係變化以及科學調控的研究。氣候變化/自然災害人水關係是分別針對氣候變化下人水系統演變及應對、洪澇和乾旱等自然災害應對等的研究。

c.按方法劃分，分為：人水關係實驗與監測、人水關係模擬與辨識、人水關係評估與調控。人水關係實驗與監測的研究內容包括針對各種水系統、人文系統以及二者耦合系統的監測、實驗、作用機理分析等的研究。人水關係模擬與辨識的研究內容包括水文、水資源、水環境模擬模型，人水系統耦合模擬模型，以及影響因素、作用關係等的系統辨識。人水關係評估與調控的研究內容包括人水關係狀態、和諧水平等評估，以及水資源分配、水資源保護、水生態修復與治理等各種調控方案與措施等。

d.按技術劃分，分為：人水系統最佳化技術、水系統治理技術。人水系統最佳化技術是系統最佳化技術在人水系統中的套用，研究較多，專門作為一類，如人水系統最佳化調控、水資源最佳化配置、水網建設最佳化、水庫和調水工程最佳化運行等。水系統治理技術是針對水系統中出現的各種問題進行治理的各種技術，如水旱災害防治、水污染治理、水生態修復、節水、水利信息化建設等技術。

e.按視角劃分，分為：巨觀人水關係學、微觀人水關係學。巨觀人水關係學是研究某一人水關係的總體問題，採用的是總量指標，反映總體情況。如研究某一區域/流域的人口、GDP（國內生產總值）、不同行業產值與水資源總量、供水量、不同行業用水量之間的關係。微觀人水關係學是研究某一人水關係的單個問題，採用的是具體數量指標，反映個體行為的情況。如研究某一區域/流域的某一產業投入對用水效率的影響，某一行業供水量對產值的制約作用，用水量對河流、地下水水質的影響。巨觀人水關係學和微觀人水關係學的根本區別在於研究的視角不同、層次不同。儘管本文第一次提出這樣的劃分並給出了二者的概念，而實際上，二者涉及的內容已有無窮的研究成果，只是沒有把他們歸類於巨觀人水關係學和微觀人水關係學而已。因此，建議通過這一學科的歸類，慢慢形成更加完善的體系。

人水關係學的分支學科[2]

理論體系

1 理論基礎

人水關係學是基於水文學、水資源、水環境、水安全、經濟學、社會學等學科發展起來的一門交叉學科，這些基礎學科是人水關係學的理論基礎。

2 基本理論

概括為8個基本理論，有些是比較成熟的理論，有些是本文新提出的。

a. 人水系統論。人水系統論就是把系統論理論方法套用於人水系統中，解決人水系統中廣泛存在的系統科學問題和技術問題。如水資源系統分析、水資源系統最佳化配置、水庫群最佳化調度、河湖水系連通方案最佳化、地表水-地下水聯合調度、水-能源-糧食耦合分析、水系統模型參數最佳化、水資源開發利用綜合評價等。

b. 人水控制論。人水控制論是控制論在人水系統中的套用，大致興起於20世紀90年代，比如，研究內容有水資源調控、水資源最佳化控制、水力控制論等。如多水源聯合調度、調水工程自動控制系統、閘壩調度、多級水力發電站聯合調度等。

c. 人水和諧論。人水和諧論是筆者於2009年提出的一門專門研究人水和諧問題的理論方法體系。到2018年，人水和諧論框架已基本形成，包括明確的研究對象、基本概念、主要理念、理論體系、方法論和套用實踐[22]。如區域/流域和諧水平評價、水資源規劃、水戰略制定、跨界河流分水、河湖水系連通布局、調水工程運行管理、水旱災害應對、經濟與生態用水協調、經濟社會供需水平衡分析、水資源開發與保護協調等。

d. 人水博弈論。人水博弈論是博弈論在人水系統中的套用，大致興起於20世紀90年代，如跨界河流分水、水資源分配、水權分配、水市場構建、生態補償價格制定、調水工程水源區與受水區利益分析、水-風-火電收益分配、水戰略制定、水資源規劃、水旱災害應對、水資源開發策略、工程項目監管、水污染治理、水資源衝突與合作等。

e. 人水協同論。人水協同論是協同論在人水系統中的套用，大致興起於20世紀90年代，如水資源協同配置、水資源協同發展模式，水環境多部門協調治理，水污染治理協同立法、協同治理、協同保護，人水系統協同演化與調控，水-能源-糧食協同安全，用水過程協同最佳化調控等。

f. 水危機衝突論。水危機是指在發生自然災害或經濟社會突發事件時，對正常的水供給或水災害防禦造成威脅的狀態。顯然，在水危機應對中可以借鑑衝突論的思路和成果。因此，本文提出“水危機衝突論”的構想，建議學者開展這方面的研究。根據筆者的理解，至少可以開展以下研究：暴雨、山洪、城市內澇、乾旱、颱風、地震、土石流等自然災害應對，人為水污染、水工程破壞、供水設施破壞等危機應對，疾病、恐怖活動、爆炸等引發水污染、供水危機等應對，國際形勢突變帶來水危機的應對等。

g. 人水關係辯證論。人水關係複雜，需要運用自然辯證法的思想來分析人水關係問題，尋找解決人水關係問題的途徑。因此，本文提出人水關係辯證論，就是運用自然辯證法來研究人水關係問題。根據筆者的理解，至少可以開展以下研究：水資源短缺分析與應對、洪澇災害分析與應對、河湖水系連通分析與規劃、分水制度分析與制定、水處理路徑分析與選擇、水資源開發利用途徑選擇與分析、水污染源與水環境治理辯證關係、水壩建設利弊分析、節水與用水辯證分析、經濟用水與水資源保護辯證分析、水-能源-糧食辯證關係分析、治水方略制定等。

h.人水關係可持續發展論。可持續發展是一種既滿足當代人的需求又不對後代人滿足其需求產生危害的發展模式。人水關係持續發展論是基於可持續發展思想和理論來研究人水關係問題。根據筆者的理解，至少可以開展以下研究：水資源可持續利用評價、規劃、管理、對策，水資源承載能力與水資源配置，水污染治理、水旱災害防治，水資源利用、保護、開發方略制定，河湖水系連通工程規劃，水生態文明建設，最嚴格水資源管理、河長制實施等。

套用實踐

人水關係學的研究成果可以廣泛套用於“人文系統對水系統的影響、水系統對人文系統的影響、人水關係模擬、人水關係調控和人水關係的支撐體系”五大方面，主要套用前景如下。

1在人文系統對水系統的影響研究中套用前景。可用於研究城鎮化建設、土地利用、糧食和能源生產、水利工程建設、水資源最佳化配置與調度等滿足人類需求的一系列活動對水系統的影響等。

2在水系統對人文系統的影響研究中套用前景。比如，採用模擬、評估方法分析水系統對人文系統的承載能力，具體涉及可承載的人口、經濟發展水平、污染物負荷及綜合承載能力等。

3在人水關係模擬研究中套用前景。比如，採用水文模型模擬水文、水環境和水生態等水系統多維度變化；模擬水-土地、水-碳、水-氣候、水-能源-糧食、水資源-經濟社會-生態環境等耦合系統。

4在人水關係調控研究中套用前景。比如，套用於水系統調控（水資源規劃、最佳化配置，地下水、土壤水和生態需水調控，水庫調度，水質調控，水價和水市場調控等），水系統與其他系統的耦合調控。

5在人水關係的支撐體系研究中套用前景。採用評估、調控和最佳化方法進行人水關係評估、水資源最佳化配置、水庫和調水工程運行最佳化、水網建設最佳化、人水系統綜合最佳化調控等。