以协同论指导京津冀协同创新

摘 要：京津冀协同创新是党中央提出的区域发展的新战略思想。这一战略构想是有其科学基础的，最重要的就是系统论的分支协同论。根据协同论，京津冀区域协同创新首先要解决地域系统最不稳定的因素——严重缺水、重度污染、经常断流的海河问题。系统分析京津冀在海河流域协同创新的木桶短板——水资源短缺这一“令人揪心的问题”，利用京津冀各方比较优势协调不同诉求，使地区水资源配置达到有序动平衡，共同修复海河水生态系统。

关键词：京津冀；协同论；海河流域；木桶短板

中图分类号：F127 文献标识码：A 文章编号：1003-3890（2014）05-0008-05

党中央对京津冀区域协同创新高度重视，习近平总书记多次讲话，具体布置。《十八届三中全会决定》把“系统”和“协同”上升为工作方法的总指导。笔者的理解就是以“系统论”和“协同论”来提高治国管理的科学水平，京津冀协同创新理当以这种科学理论为指导。上个世纪末，笔者作为改革开放后的首批出国访问学者，在欧洲原子能联营研究受控热核聚变，是我国首批把系统论的分支协同论用于解决实际问题的人。笔者认为根据协同论京津冀区域协同创新首先要解决地域系统最不稳定的因素——严重缺水、重度污染、经常断流的海河问题，而协同论又是解决这一问题的理论指导。

没有一个国际一流大都市与周边地区发展悬殊，处于孤岛状态，这样的中心城市也不可能可持续发展，与周边地区协同发展是发展的必然，关键在于如何科学地协同发展。

一、协同论应用于治水

协同论是德国物理学家哈肯于1976年在系统论的基础上创立的一门新学科。协同论是指在非平衡态复杂巨系统中，各系统差异很大，属性不一，变化无序，但在一定的条件下，可以遵循共同的规律发生变化，相互作用、协作，达到动态平衡，形成有序状态。

水资源系统正是一个开放的、非平衡态的复杂巨系统。如何通过子系统的协同行动而导致系统有序演化的，这也正是水资源可持续利用的主要目的，即通过一系列的水资源调配措施，协调系统中水资源、社会、经济、环境和生态等子系统的关系，保持系统之间的动态平衡，实现水资源系统的良性循环和演化。

（一）京津冀同属海河流域，具有协同创新系统的自然边界

按照协同论，首先要确定复杂系统有多大，确定系统的边界。无论从决定大气扩散的地形和风向来看，还是从水资源的流域划分来看，京津冀都构成了科学的自然生态系统的适宜尺度。

（二）以协同论指导水资源系统有序平衡

协同学研究表明，序参量决定系统的演变方向，系统由无序走向有序的关键在于系统序参量之间的协同作用。水资源优化配置的最终目的就是对组成水资源系统的各子系统的序参量进行调节、控制，以提高它们的协同作用，实现水资源的最优利用和系统的有序演化。从而合理开发水资源，使其水量消耗不超过补给量，满足环境需水要求，维持环境稳定，水资源可以永续利用。反之，则会造成不良的环境问题，导致水资源利用的不可持续。

（三）协同论在水资源系统分析中主要决定于序参量

协同论分析系统依靠序参量，序参量在水资源系统演化过程中起主导作用，由于水资源系统的复杂性，无法区分参量随时间变化的快慢程度，也不可能通过坐标变换找出序参量，只能按照确定序参量的原则，根据其代表的意义是否“支配其他参量的行为并控制演化进程”这一特性进行选择。

水资源系统的序参量控制水文循环规律和水资源开发利用状况。从水资源状况、开发利用程度和水资源利用效率等方面应确定序参量如下：

（1）人均水资源占有量：人均水资源占有量是目前国际上衡量一个国家或地区可再生淡水资源状况的公认标准指标。

（2）万元GDP新鲜水耗：指新鲜水耗（扣除了循环利用水及中水的重复计算）总量与GDP的比值，反映节水降耗和水资源利用效率与效益，是循环经济水资源利用的主要指标。

（3）农田灌溉水有效利用系数：农田灌溉用水总量扣除输送的渗漏和蒸发、浇灌时非作物生长区和其他无效用水部分的比例。

（4）工业用水重复利用率：反映水资源在工业生产循环利用程度的参量。

以上四个序参量前两个都是在笔者主管全国水资源以后提出，并进入统计指标体系的。

（四）水文随机模拟的蒙特卡洛方法简述

水文序列扣除确定性成分后，剩下的成分可以看成纯随机成分。对纯随机成分进行模拟，首先必须确定其服从何种分布。目前该分布只能以某种理论线型近似代替。

笔者在研究受控热核聚变时成功应用的蒙特卡罗法（也称统计试验法）也是解决这类问题的方法。按这种方法，首先应模拟[0，1]区间上均匀分布的纯随机序列；再将随机数转换为P-III型分布的随机模拟纯随机序列。具体过程就不在这里赘述了。

二、海河流域的水资源形势

海河流域包括潮白河（北运河）、永定河、大清河、子牙河和南运河五大河流，在京津冀海河流域面积26.5万平方千米，包括了北京的90%，天津和河北的70%和山西、内蒙的一部分，目前常住人口超过1亿，GDP超过全国的1/10，耕地面积也超过全国的1/10。但是该流域多年平均降雨量不及500mm，而且80%集中在6～9月份，丰枯变化十分剧烈，枯水年有些地区饮水困难，丰水年又洪水成灾。目前京津冀晋蒙的人均水资源量均在全国省市区排名20位以后，是我国最缺水的地区，海河断流、白洋淀湖泊萎缩、北京湿地干涸问题十分严重。仅在一个世纪以前，不但天津是水乡，河北是水乡，北京也是水乡，今天早已不复存在，水生态系统危机极其严重，全力修复迫在眉睫。

（一）海河流域京津冀水资源严重短缺、水污染十分严重

水资源短缺正在对京津冀协同发展形成严重制约。北京、天津和河北的大部同属海河流域的滦河、海河水系。京津冀地区水资源总量258亿立方米，其中北京市37.3亿立方米，天津市15.7亿立方米，河北省197亿立方米，区域人均水资源量239立方米，仅相当于全国平均水平的1/9，耕地亩均水资源量268亿立方米，约为全国平均水平的1/5，是全国水资源最紧缺的地区之一。

京津冀地区现状用水量254亿立方米，占水资源总量的98.5%，基本上是“吃光、用光”，没有留生态水，已大大超过水资源可用量为40%的承载能力，因此水环境和水生态问题凸显。区域主要河流实测水量比上个世纪70年代减少一半，平原河流约为一半河床干涸，11个主要湿地水面比20世纪50年代减少70%以上。由于范围内的人口增长和经济社会发展对水资源的总需求可能不断增大，水资源短板制约很可能蔓延至整个区域，存在水生态系统崩溃的可能性。

目前海河水污染更为严重，劣V类水已达40%以上，V类水为30%以上，人不能利用，对人类有害的水已近80%，是一条严重病态的河流。流域京津冀平原浅层地下水可用（IV类以上）仅占20%以下，不可用（V类以上）占到60%以上，直接威胁到京津冀人民健康。同时，入海水量已到最低限度，且基本是V类以下的污水，对海口生态系统产生严重破坏，再不治理，海口生态系统将很难恢复。

（二）贯通京津冀的北运河态势

北运河是流经北京市东郊和天津市的一条河流，为海河的支流。干流通州至天津也即京杭大运河的北段。古称白河、沾水和潞河。其上游为温榆河，源于军都山南麓，自西北而东南，至通县与通惠河相汇合后始称北运河。然后流经河北省廊坊市香河县、天津市武清区、在天津市大红桥汇入海河。全长120公里，流域面积5 300平方公里。支流有通惠河、凉水河、凤港减河、龙凤河。北运河古称“御河”，是天津重要的一级河道，海河干流的重要组成部分。

目前北运河总体水质极差，劣V类水达80%，V类水近3%，即人不能利用，而且对人体有害的水高达83%以上。基本已成为一条丧失资源利用、环境作用和生态功能的河流。

三、笔者主持制定与实施第一个国家级规划协同解决京津冀晋水问题的实践

北京缺水的问题由来已久，上个世纪70年代以来，北京曾几次出现水危机。为什么北京的水问题多年来一直得不到解决呢？主要是当时没有足够的经济实力，同时也由于没有从海河流域各省市协同可持续发展的大系统来分析和解决问题。

1999年初水利部水资源司即与北京市水利局商议解决对策。与此同时，温家宝副总理先后两次批示尽快解决北京的水资源问题。水利部与北京市、海委首先进行调查研究，时任水利部水资源司司长的笔者提出了“以水资源的可持续利用保障可持续发展”的指导思想，2001年温家宝副总理在全国城市供水节水和水污染防治会议上说“‘以水资源的可持续利用保障可持续发展这句话讲得好。”现在“以水资源的可持续利用保障支持可持续发展”已成为我国水利工作的总方针。如何保障就要流域各省市协同保障，如何发展就要流域各省市协同发展。笔者跑遍海河流域指导，并经过与省市反复协调和组织著名专家论证，数易其稿，历时一年完成了规划编制。

1999年笔者主持制定的《21世纪初期首都水资源可持续利用规划（2001-2005）》（简称《首都水规划》）投入220亿元。该规划按照以供定需、与自然和谐的原则在海河流域大系统内，在多学科综合研究的基础上，以协同论为指导，促进各省市协同发展。

现在到处谈系统工程，《首都水规划》是一组真正的生态系统修复工程，以工程、生态、经济和协同管理的手段达到生态系统工程修复生态的目标，并建立长效机制。规划的创新点主要在一节（水）、二保（护水资源）、三管（统一管理）、四调（调整产业结构和种植结构）、五水价（建立合理水价机制）、六回用（再生水回用）、七调水（南水北调）、八循环（水产业链的建立）。

该规划经国务院国函【2001】53号文批准和笔者主持制定与实施的黑河、塔里木河和恢复黄河断流共四个规划被时任国务院总理朱镕基批示：“这是一曲绿色的颂歌，值得大书而特书。建议将黑河、黄河、塔里木河调水成功，分别写成报告文学在报上发表”，时任国务院副总理温家宝批示：“黑河分水的成功，黄河在大旱之年实现全年不断流，博斯腾湖两次向塔里木河输水，这些都为河流水量的统一调度和科学管理提供了宝贵经验”。

2001年国务院成立由国家计委、财政部、水利部、国家环保总局、北京市、河北省和山西省参加的“首都水资源规划”协调小组，笔者任常务副组长，指导实施。这一规划成为至今北京水利工作的指导，经过多任水利局长的努力，才成功的申奥、办奥，实施至今保持了北京水资源脆弱的供需平衡，使北京即使在夜间也未出现分区停水。这一规划也留下了遗憾，在制定的最后阶段，由于投资有限，各省市协调难度太大，不得不把天津从规划中忍痛割爱。在今天京津冀协同发展的问题上这仍是不容小觑的实际问题。

四、京津冀协同发展的基本条件

京津冀是我国的政治、经济和文化中心，也是我国新型城镇化中发展的城市群区域，其协同创新发展，要以文化历史背景、自然资源禀赋和现有经济发展程度为基础，从表1中可以看到，三地虽有差异，但基本具备协同发展的条件。

京津冀三地同有燕赵的文化背景；南水北调后人均水资源量达到344立方米/人，如实现优化配置，三地均可达到保障可持续发展的最低标准（该标准为笔者在联合国教科文组织主持制定、温副总理批示全国干部学习）；而天津和北京人均GDP均超过世界银行高收入经济体标准，河北省也为中高收入经济体标准1.47倍。

五、如何以协同论指导京津冀协同发展

习近平总书记最近明确指出：“以水定城，以水定地，以水定人，以水定业”为城市发展的总方针。海河流域不但覆盖了天津和北京两个超大城市，而且包括了河北的中等以上的城市，所以上述方针也是京津冀协同发展的总方针。按协同论指导，应明确以下认识：

（一）从京津冀的大系统考虑，最“令人揪心的”元素是水资源

从京津冀三地来看，近年来水资源的使用率分别为137%、70.2%、82.8%，都远远超出40%的合理利用率，不仅没有留下“生态水”，而且严重超采地下水，在喝“子孙水”，使地域生态系统岌岌可危。

但是水资源是可以在流域内调配的，如果京津冀水资源统一调配，则人均水资源量可达272.4立方米/人，接近300立方米/人的维系可持续发展最低标准。

如果加上南水北调，则京津冀水资源总量可达396.6亿立方米/年，人均水资源量达到367立方米/年，超过了维系可持续发展的下限，这也正是当年笔者制定《首都水规划》对水资源平衡计算得出的结果。如果再加上海水淡化，则有可能超过500立方米/人的极度缺水线，从而能修复京津冀的生态系统。

从协同论来看，确立这些序参量分析京津冀水资源系统，可以改变水资源不合理开发，造成系统无序、严重不平衡的现状，必须在流域范围内优化配置，使水资源可持续利用。

（二）协同发展是京津冀水问题解决的指导思想

因此，必须按中央领导明确指示的、以系统论和协同论为指导“自觉打破自家‘一亩三分地的思维定式，抱成团朝着顶层设计的目标一起做”，这就是京津冀对水资源必须大系统分析，统一优化配置。这就是说，要对各子系统的序参量科学调节、控制，从无序走向有序，达到系统的动平衡，加强协同作用来提高水的利用效率。从而达到维系水资源的供需平衡，水环境宜居，水生态系统良好，使地区可持续发展。

（三）京津冀解决水问题不同诉求的协同

京津冀三地对解决水问题的诉求是有差异的。

1. 各方的不同诉求。首先京津冀三地是有不同诉求的：在京津冀三地都缺水的情况下，北京要建设国际大都市，严重缺水，希望得到更多水份额；天津要发展工业，提高居民收入；河北以重化工业为主要税收来源，希望改变产业结构、投资与技术引进。三方的诉求虽有差异，但完全可以在根治海河这个共同目标下协同。

2. 各方的比较优势。同时，京津冀三地也各有比较优势，北京有较先进的治水思想和规划制定的科技力量，有较强的支持先进水技术开发的基础研究，有较强的财力。天津万元GDP用水仅18吨，是全国最低的，有先进的节水技术，有专门的海洋研究所，有较先进的海水淡化技术，也有较强的财力；河北的承德（潮河源）、保定（白洋淀）和石家庄（黄壁庄水库）等市有京津冀地区相对丰富的水资源，同时是东线和中线南水北调的主要途经区，决定调水的水质。

3. 利用各方比较优势协调不同诉求，使地区水资源配置达到有序动平衡。根据协同论的原理，要利用北京规划的优势与津冀协同制定京津冀海河流域的大系统水规划，北京投入进行水源保护、节水、污水治理、再生水回用、地下水回补、自来水制水、水实时监测等技术的基础研究，为津冀技术开发提供基础。天津投入进行上述基础研究根据京津冀实际需要的技术开发，着力开发海水淡化技术，降低成本。河北则转变经济发展方式，以循环水产业替代技术落后，污染排放高，附加值低的钢铁和水泥企业，通过节水和水源地保护有偿向京津出让调水份额，通过保证调水水质收取合理的水源保护费。

（四）京津冀共同修复海河水生态系统的建议与展望

《首都水规划》实施已近12年，是京冀晋区域协作历史上的第一个国家级大项目，取得了很大的成绩和宝贵经验，目前以北京地区为主仍在延续。为达到京津冀晋内蒙海河全流域全面协作共同发展，在共同修复海河水生态系统方面提出如下建议：

1. 着力加强顶层设计，选择有成功经验和真才实学的专家抓紧编制首都经济圈一体化发展规划。构成京津冀经济区协同调整产业结构和种植结构，转变生产方式，在大系统中划出生态红线，科学进行生态修复。不能依靠臆想的数学模型；而主要靠追溯生态历史（笔者在北京举办了全国第一个生态史展）和进行国际类似地区的比较借鉴。对负责规划的专家和批准官员采取签字追责制。

为适应新的形势，京津冀联合向国家建议尽快制定《首都水规划》第二期规划。这也是2001年国务院讨论通过时，朱总理、温总理和国务院全体领导的指示。按比例合理投入（可参照上述规划），国家重点支持河北、三地协同修复全海河流域水生态系统，恢复历史水乡。

2. 充分发挥市场的决定性作用，建立规范的京津冀统一的水权市场和碳市场，破除各种体制规划障碍，充分发挥系统的自组织能力，利用协同性，理顺三地产业，构成新产业环，促进区域循环经济发展，使系统达到动态平衡。

按循环经济的原理在京津冀建立旅游环线，利用北京旅游资源（尤其是国际和港澳台）的优势带动海河上游、尤其是承德改变产业结构（可开展“清史游”）。

在海河上游冀晋建立真正的、具有国际标准的绿色食品与水源基地（包括菜、粮、奶、肉）与京津签订长期合同。京津保证以相对优惠价格和绿色技术支持，冀晋根据丰枯年保证优质定量向下游供水。

3. 建议将京津冀大气污染联防联控委员会扩大为京津冀大气和水资源、水污染联防联控委员会，统一规划、统一标准，统一监测水流量、污染排放和大气碳排放，作为规划实施和市场调节的科学依据，提高城市群一体化水平，形成治理体系与治理合力的现代化。

京冀按水功能区划共同保证下游津冀河道的水量与水质达标，共同修复津冀海河入海口水生态系统。

以大系统分析建立专项科学研究，全面比较南水北调（东、中线）和海水淡化的可能性、持续性、经济性、工程和沿途保护的可能性，确保重大措施优化。

参考文献：

[1]吴季松.知识经济学[M].北京：首都经济贸易大学出版社，2007.

[2]吴季松.循环经济概论[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[3]吴季松.中国可以不缺水[M].北京：北京出版社，2005.

[4]吴季松.中国经济发展模式[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[5]吴季松.新型城镇化的顶层设计、路线图和时间表[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[6]吴季松.水！最受关注的66个水问题[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

责任编辑：张 然

The Collaborative Innovation among Beijing Tianjin and Hebei Guided by the Co-evolution Theory

Wu Jisong

（ChinaCircular Economy Research Center， Beijing University of Aeronautics and Astronautics， Beijing 100191， China）

Abstract： The collaborative innovation among Beijing Tianjin and Hebei is the new strategic thinking of regional development put forward by the Party Central Committee. This strategy has its scientific basis in which the co-evolution， as the branch of system theory， is the most important. According to the factors coordination on Beijing Tianjin and Hebei collaborative innovation must first solve the unstable region system， namely the Haihe river of serious water shortage， severe pollution and often drying problem. This paper analyzed the short plate of barrel， namely the shortage of water resources， a disturbing problem， of the collaborative innovation among Beijing Tianjin and Hebei along Haihe River Basin， in accordance with the research of the co-evolution theory and the author's practice of presiding， formulating and implementing the water resources planning of the capital region in the Beijing Tianjin and Hebei region， and proposed the solution to the problem.

Key words： Beijing Tianjin and Hebei； Co-evolution； Haihe River basin； The short plate of barrel

责任编辑：张 然

The Collaborative Innovation among Beijing Tianjin and Hebei Guided by the Co-evolution Theory

Wu Jisong

（ChinaCircular Economy Research Center， Beijing University of Aeronautics and Astronautics， Beijing 100191， China）

Abstract： The collaborative innovation among Beijing Tianjin and Hebei is the new strategic thinking of regional development put forward by the Party Central Committee. This strategy has its scientific basis in which the co-evolution， as the branch of system theory， is the most important. According to the factors coordination on Beijing Tianjin and Hebei collaborative innovation must first solve the unstable region system， namely the Haihe river of serious water shortage， severe pollution and often drying problem. This paper analyzed the short plate of barrel， namely the shortage of water resources， a disturbing problem， of the collaborative innovation among Beijing Tianjin and Hebei along Haihe River Basin， in accordance with the research of the co-evolution theory and the author's practice of presiding， formulating and implementing the water resources planning of the capital region in the Beijing Tianjin and Hebei region， and proposed the solution to the problem.

Key words： Beijing Tianjin and Hebei； Co-evolution； Haihe River basin； The short plate of barrel

责任编辑：张 然

The Collaborative Innovation among Beijing Tianjin and Hebei Guided by the Co-evolution Theory

Wu Jisong

（ChinaCircular Economy Research Center， Beijing University of Aeronautics and Astronautics， Beijing 100191， China）

Abstract： The collaborative innovation among Beijing Tianjin and Hebei is the new strategic thinking of regional development put forward by the Party Central Committee. This strategy has its scientific basis in which the co-evolution， as the branch of system theory， is the most important. According to the factors coordination on Beijing Tianjin and Hebei collaborative innovation must first solve the unstable region system， namely the Haihe river of serious water shortage， severe pollution and often drying problem. This paper analyzed the short plate of barrel， namely the shortage of water resources， a disturbing problem， of the collaborative innovation among Beijing Tianjin and Hebei along Haihe River Basin， in accordance with the research of the co-evolution theory and the author's practice of presiding， formulating and implementing the water resources planning of the capital region in the Beijing Tianjin and Hebei region， and proposed the solution to the problem.

Key words： Beijing Tianjin and Hebei； Co-evolution； Haihe River basin； The short plate of barrel