我國(guó)用水基本規(guī)律與戰(zhàn)略研判的認(rèn)識(shí)思考
Insights and reflections on basic laws and strategic assessment of water use in China
趙勇,何國(guó)華,王建華,何凡,李雯晴
(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,100038,北京)
摘要:用水演變態(tài)勢(shì)事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)大局,直接影響重大水利工程總體格局。自2013年我國(guó)用水統(tǒng)計(jì)達(dá)到峰值以來(lái),用水需求增長(zhǎng)的動(dòng)力是否存在、未來(lái)用水發(fā)展態(tài)勢(shì)如何演變等問(wèn)題,逐漸成為爭(zhēng)論的焦點(diǎn),迫切需要系統(tǒng)回答。通過(guò)梳理總結(jié)近年研究成果,圍繞用水需求是否達(dá)峰、如何演變、峰值何時(shí)到來(lái)等重大問(wèn)題,集中梳理十點(diǎn)認(rèn)識(shí)思考。研究認(rèn)為:用水不同于需水,現(xiàn)階段實(shí)際用水受供給側(cè)約束等多重因素影響,表現(xiàn)出零增長(zhǎng)特征;但隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)、城鎮(zhèn)化推進(jìn)、國(guó)際貿(mào)易不穩(wěn)定性加劇等形勢(shì)變化,我國(guó)用水需求仍存在增長(zhǎng)空間,通過(guò)持續(xù)強(qiáng)化節(jié)水、國(guó)家水網(wǎng)工程建設(shè)等手段提升供水保障能力十分必要。在考慮最嚴(yán)格水資源管理制度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和既有工程規(guī)劃體系條件下,預(yù)測(cè)我國(guó)用水需求峰值約為6400億~6500億m3,峰值大概率在2035—2040年到來(lái),仍有10年增長(zhǎng)期。
關(guān)鍵詞:用水規(guī)律;用水達(dá)峰;用水需求;供給側(cè)
作者簡(jiǎn)介:趙勇,水資源所所長(zhǎng),正高級(jí)工程師,主要從事水循環(huán)演變、水資源高效利用與國(guó)家水網(wǎng)研究。E-mail:zhaoyong@iwhr.com
基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2021YFC3200204);國(guó)家自然科學(xué)基金(52025093、52109042、52394230)。
DOI:10.3969/j.issn.1000-1123.2025.09.001
我國(guó)的用水需求是否已經(jīng)達(dá)峰?這一問(wèn)題對(duì)國(guó)家水資源宏觀管理策略及重大水利設(shè)施規(guī)劃布局具有重要影響。研究認(rèn)為,近年來(lái)我國(guó)統(tǒng)計(jì)用水量逐漸減少是多種因素共同作用的結(jié)果,但未來(lái)用水格局仍存在變數(shù),現(xiàn)在就認(rèn)為用水需求已經(jīng)達(dá)峰還為時(shí)尚早,需謹(jǐn)慎對(duì)待。
根據(jù)我國(guó)用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),1949年以來(lái),我國(guó)用水大致可以分為3個(gè)變化階段,分別是1949—1980年的用水高速增長(zhǎng)期、1980—2013年的用水穩(wěn)定增長(zhǎng)期和2013年以來(lái)的平穩(wěn)下降期。新中國(guó)成立初期,隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市工商業(yè)迅速發(fā)展,全國(guó)用水量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),從1949年的1015億m3快速增加到1980年的4416億m3,年均增長(zhǎng)率達(dá)到4.7%。1980—2013年,我國(guó)用水增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩,年均增長(zhǎng)率下降到1.0%,并于2013年達(dá)到用水峰值6183億m3。2013年后我國(guó)用水開始緩慢下降,表現(xiàn)出拐點(diǎn)的現(xiàn)象。2023年,全國(guó)用水總量為5906億m3,比2013年峰值下降了4.5%。
我國(guó)1949年以來(lái)用水總量變化
未來(lái)我國(guó)用水需求將如何演變已經(jīng)成為水資源規(guī)劃管理迫切需要回答的重大問(wèn)題。近年來(lái),學(xué)術(shù)和工程領(lǐng)域針對(duì)該問(wèn)題開展了系統(tǒng)研究,形成了一系列頗具價(jià)值的科研成果。學(xué)者們對(duì)于我國(guó)用水態(tài)勢(shì)的認(rèn)知呈現(xiàn)出兩種主要觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為我國(guó)工業(yè)化仍在持續(xù)推進(jìn),加之某些地區(qū)生活用水標(biāo)準(zhǔn)尚待提升,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源優(yōu)化配置體系逐步健全,我國(guó)用水需求將維持漸進(jìn)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。例如,《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》預(yù)測(cè)2030年全國(guó)用水總量將達(dá)到7000億m3;沈福新等基于人口、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與用水量的相互關(guān)系,分析得出2030年和2050年我國(guó)需水量將分別達(dá)到7277億m3和7863億m3;姚建文等測(cè)算認(rèn)為2050年我國(guó)用水需求可能為8500億~9000億m3。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為我國(guó)人口總量已進(jìn)入負(fù)增長(zhǎng)階段,低耗水的綠色智能工業(yè)和更節(jié)水的現(xiàn)代集約農(nóng)業(yè)將成為未來(lái)工農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展模式,隨著用水效率的進(jìn)一步提高,我國(guó)的用水總量正在向零增長(zhǎng)過(guò)渡并很快達(dá)峰。例如,何希吾等系統(tǒng)梳理了發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中的用水演變規(guī)律,推斷我國(guó)用水極值出現(xiàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2026—2030年,規(guī)模為6300億m3;易信通過(guò)構(gòu)建生產(chǎn)函數(shù)模型模擬我國(guó)中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì),預(yù)測(cè)2030年和2050年用水總量將分別達(dá)到6375億m3和6047億m3;姜富華等認(rèn)為目前全國(guó)生產(chǎn)生活用水量已經(jīng)達(dá)峰。
研究認(rèn)為,用水量與需水量的概念存在本質(zhì)差異。需水量指某個(gè)地區(qū)為維系經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、保障基本民生需求及實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能所需要的理想水量規(guī)模。相較而言,用水量反映特定時(shí)空條件下區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)及生態(tài)環(huán)境實(shí)際消耗的水資源量,該指標(biāo)受到水資源稟賦、水利設(shè)施供水能力、水需求強(qiáng)度、政策調(diào)控模式等多重驅(qū)動(dòng)因素的影響。根據(jù)調(diào)水工程“十四五”專項(xiàng)規(guī)劃研究成果,受水源不足、工程制約等因素影響,全國(guó)現(xiàn)狀缺水量為491億m3,僅供水能力不足導(dǎo)致的缺水已達(dá)到174億m3。因此,僅關(guān)注某一時(shí)段用水變化而不分析背后的需求態(tài)勢(shì)與工程條件,難以科學(xué)判斷真實(shí)的用水規(guī)律。研究認(rèn)為,未來(lái)一個(gè)時(shí)期我國(guó)用水變化仍存在較大的不確定性,根據(jù)過(guò)去10年用水統(tǒng)計(jì)變化趨勢(shì)就提出我國(guó)生產(chǎn)生活用水需求已經(jīng)達(dá)峰的結(jié)論還為時(shí)尚早。
用水變化遵循客觀規(guī)律
任何事物發(fā)展變化都有其內(nèi)在規(guī)律,用水變化也是如此。研究表明,區(qū)域用水演變受社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)與水資源供給約束的共同影響。經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張的正向驅(qū)動(dòng)、生產(chǎn)效率優(yōu)化的逆向調(diào)節(jié)以及水資源的約束機(jī)制,共同構(gòu)成了區(qū)域用水量變化的三大核心動(dòng)力。
研究發(fā)現(xiàn)用水演化呈現(xiàn)受資源承載能力約束的適應(yīng)性增長(zhǎng)規(guī)律?;谒Y源約束程度的梯度差異,用水總量的適應(yīng)性增長(zhǎng)曲線可分為3種類型:自然增長(zhǎng)型、發(fā)展約束型和嚴(yán)重脅迫型。
受資源承載能力約束的適應(yīng)性增長(zhǎng)曲線
1.自然增長(zhǎng)型(曲線ABDEH)
區(qū)域水資源充足、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)基本不受水資源制約的情況下,用水量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步自然增長(zhǎng)。其用水變化曲線類似于經(jīng)濟(jì)學(xué)中的庫(kù)茲涅茨曲線,頂點(diǎn)E標(biāo)志著在自然增長(zhǎng)條件下的用水峰值。美國(guó)可看作是自然增長(zhǎng)型,美國(guó)用水峰值出現(xiàn)在1980年,當(dāng)年用水總量達(dá)6164億m3,相應(yīng)的人均年用水量為2680m3,是當(dāng)年我國(guó)人均用水量的6.2倍。在經(jīng)歷1980年峰值后,盡管人口總量和經(jīng)濟(jì)規(guī)模呈現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)張態(tài)勢(shì),但美國(guó)用水總量在此后的20多年間始終維持在較平穩(wěn)水平。近年來(lái),受火電用水需求減少的影響,其用水總量開始顯著下降。
2.發(fā)展約束型(曲線ABDFG)
當(dāng)區(qū)域水資源接近其可持續(xù)利用上限時(shí),為避免對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆損害,需提前介入并實(shí)施用水約束策略,以引導(dǎo)用水增長(zhǎng)軌跡向水資源承載能力(W)靠攏。這一過(guò)程導(dǎo)致用水增長(zhǎng)不再遵循原有的自然軌跡,而是在調(diào)控作用下形成新的增長(zhǎng)路徑,峰值F體現(xiàn)了在資源承載能力約束下的實(shí)際發(fā)展上限。日本是發(fā)展約束型的典型國(guó)家,盡管其年降水量充沛,但受制于人口密度高、河川徑流短小急促以及水資源調(diào)蓄能力有限等因素,人均水資源占有量不足全球均值的1/2。自20世紀(jì)60年代城市化進(jìn)程加速引發(fā)用水需求激增,疊加生態(tài)環(huán)境承載壓力持續(xù)加劇,日本開始大力推行節(jié)水措施和推廣再生水利用,顯著提升了用水效率。至1992年,其用水總量觸及歷史峰值,人均約為720m3,相當(dāng)于美國(guó)1980年峰值的1/4。
3.嚴(yán)重脅迫型(曲線ABJK)
當(dāng)區(qū)域水系統(tǒng)遭遇超載壓力,即用水需求突破自然環(huán)境承載能力(W)時(shí),即便在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平相對(duì)較低的階段,也需要采取極端措施,如嚴(yán)格限制發(fā)展規(guī)模、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),甚至不惜犧牲部分生態(tài)用水或依賴高成本外調(diào)水源來(lái)維持水資源安全。這種情境下的用水增長(zhǎng)曲線急劇偏離自然狀態(tài),呈現(xiàn)出一種在極限約束下的發(fā)展態(tài)勢(shì)。海河、黃河流域是這種類型的代表,以北京市為例,其人均水資源量?jī)H有150m3,不足全國(guó)平均水平的1/10。20世紀(jì)80年代,由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)與人口集聚擴(kuò)張效應(yīng)共同驅(qū)動(dòng),北京全市用水總量于1992年達(dá)到46.4億m3,突破水資源承載極限。自20世紀(jì)90年代末起,北京市通過(guò)實(shí)施耕地面積縮減與高耗水行業(yè)外遷等調(diào)控措施,促使用水量連續(xù)10年保持下降趨勢(shì),至2002年縮減到34.6億m3。但隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速,21世紀(jì)初用水需求再度進(jìn)入上升軌道。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),北京市不得不依賴高成本的外調(diào)水提升區(qū)域承載能力,以支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
總體來(lái)看,我國(guó)南方豐水地區(qū)用水變化大體屬于自然增長(zhǎng)型,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模與生產(chǎn)效益水平是決定其用水變化的主要因素。北方多數(shù)缺水區(qū)域可歸類于發(fā)展約束型,其中部分區(qū)域已演變?yōu)閲?yán)重脅迫型。這種現(xiàn)象的本質(zhì)并非經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水需求缺失,而是源于水資源供給側(cè)的強(qiáng)約束機(jī)制,表征為用水微增長(zhǎng)或零增長(zhǎng)現(xiàn)象。
用水達(dá)峰出現(xiàn)的共性特征
研究發(fā)現(xiàn),全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家的用水總量普遍經(jīng)歷了拐點(diǎn),已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)化或負(fù)增長(zhǎng)階段。對(duì)15個(gè)已經(jīng)出現(xiàn)峰值的發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)用水達(dá)峰出現(xiàn)時(shí)各個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市結(jié)構(gòu)三大指標(biāo)具有顯著的趨同特征,識(shí)別發(fā)達(dá)國(guó)家用水達(dá)峰的特征指標(biāo),能夠?yàn)槲覈?guó)水資源需求預(yù)測(cè)提供參考借鑒。
分析已出現(xiàn)用水峰值的發(fā)達(dá)國(guó)家用水總量與其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展軌跡關(guān)聯(lián)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)70至90年代是這些國(guó)家普遍達(dá)到用水高峰的時(shí)段,并且用水達(dá)峰時(shí)伴隨著3個(gè)顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)特征:①以2020年不變價(jià)核算,人均GDP普遍超過(guò)2萬(wàn)美元;②城鎮(zhèn)化率高,普遍跨越70%門檻;③第三產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的占比顯著較高,達(dá)到60%以上。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),用水峰值出現(xiàn)的時(shí)間越晚,伴隨的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平就越高;而水資源條件較為匱乏的地區(qū),其用水峰值會(huì)更早到來(lái),并且達(dá)峰時(shí)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)值比其他國(guó)家明顯較低。
主要發(fā)達(dá)國(guó)家用水總量發(fā)生拐點(diǎn)時(shí)間及其對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)
基于2022年國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),我國(guó)人均GDP為8.57萬(wàn)元(約1.17萬(wàn)美元),城鎮(zhèn)化率為65.2%,第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重為52.8%。對(duì)照發(fā)達(dá)國(guó)家用水拐點(diǎn)出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件,三項(xiàng)指標(biāo)尚未達(dá)到所需閾值。與除港澳臺(tái)以外的31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)進(jìn)行對(duì)比分析顯示,北京和上海已基本滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),江蘇、浙江、廣東和福建接近達(dá)標(biāo),其他省份與這些條件仍存在顯著差距。需要說(shuō)明的是,由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模、發(fā)展路徑的巨大差異,發(fā)達(dá)國(guó)家用水達(dá)峰的經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件并不能作為我國(guó)需水達(dá)峰的嚴(yán)格判別標(biāo)準(zhǔn),但對(duì)于我們科學(xué)認(rèn)識(shí)用水變化過(guò)程與驅(qū)動(dòng)因素仍具有參考意義。
進(jìn)一步梳理用水拐點(diǎn)出現(xiàn)后各個(gè)國(guó)家的用水演變態(tài)勢(shì),發(fā)現(xiàn)即便首個(gè)用水拐點(diǎn)出現(xiàn),未來(lái)用水規(guī)模也不一定持續(xù)下降。國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明,發(fā)達(dá)國(guó)家跨越首個(gè)用水拐點(diǎn)后,呈現(xiàn)出3種差異化演化路徑。澳大利亞和加拿大等國(guó)家在用水量達(dá)到峰值后呈現(xiàn)快速下降特征,形成典型的“倒V形”回落趨勢(shì)。相比之下,美國(guó)、挪威、日本等國(guó)家則經(jīng)歷了相對(duì)平穩(wěn)的用水平臺(tái)期。例如,美國(guó)在1980年達(dá)到用水峰值后,其總用水量長(zhǎng)期維持在5500億~5800億m3,這一平臺(tái)期持續(xù)了20余年。直到近年,用水量才開始呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。而丹麥、愛(ài)爾蘭等國(guó)家,雖然初期用水量有所減少,但隨后又經(jīng)歷了波動(dòng)性回升。這些經(jīng)驗(yàn)提示我們,即便我國(guó)用水拐點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn),未來(lái)用水趨勢(shì)也可能存在多種變化態(tài)勢(shì),需要在深化水資源節(jié)約集約利用、提升管理效能的同時(shí),構(gòu)建更加靈活的供水保障體系,以確保水安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。
出現(xiàn)用水拐點(diǎn)國(guó)家的用水演化歷程
節(jié)水對(duì)用水需求的影響
國(guó)情水情決定了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展必須走“節(jié)水優(yōu)先”之路。理論上講,節(jié)水潛力可以無(wú)限挖掘,但節(jié)水是有成本的社會(huì)活動(dòng),實(shí)現(xiàn)節(jié)水潛力需要經(jīng)濟(jì)、資源和科技的持續(xù)投入,是一個(gè)緩慢漸進(jìn)的過(guò)程。研究認(rèn)為,平衡好水量節(jié)約與經(jīng)濟(jì)投入、生態(tài)保護(hù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的關(guān)系,是未來(lái)一個(gè)時(shí)期我國(guó)節(jié)水工作的重要課題。
我國(guó)是世界主要經(jīng)濟(jì)體中水脅迫程度最深的國(guó)家,積極推動(dòng)“節(jié)水優(yōu)先”是應(yīng)對(duì)水風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)圍繞節(jié)水謀劃了一系列重大舉措:2001年啟動(dòng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè),2013年啟動(dòng)最嚴(yán)格水資源管理制度考核,2014年提出“節(jié)水優(yōu)先”方針,2016年開展水效領(lǐng)跑者行動(dòng),2019年印發(fā)《國(guó)家節(jié)水行動(dòng)方案》。通過(guò)需求端的持續(xù)管控,各行業(yè)用水效率大幅提升。2022年,全國(guó)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為24.1m3,萬(wàn)元GDP用水量為49.6m3,畝均灌溉用水量為364m3,用水效率分別較2000年提升92.0%、92.6%和13%。對(duì)比來(lái)看,目前我國(guó)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量、萬(wàn)元GDP用水量分別為中高收入國(guó)家平均值的87%和85%,畝均灌溉用水量?jī)H為金磚國(guó)家均值的75%。
通過(guò)數(shù)十年發(fā)展,我國(guó)節(jié)水工作在宏觀、中觀、微觀3個(gè)尺度均取得了顯著成效。在宏觀層面,堅(jiān)持把水資源作為最大的剛性約束,通過(guò)在全國(guó)范圍實(shí)施用水總量控制,進(jìn)行全國(guó)省市縣三級(jí)用水指標(biāo)分解并逐級(jí)考核,切實(shí)將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)限定在水資源承載能力范圍之內(nèi),解決了水資源過(guò)度開發(fā)利用問(wèn)題。在中觀層面,建立完善了水資源優(yōu)化配置體系,將非常規(guī)水源納入水資源統(tǒng)一配置,全面推動(dòng)各領(lǐng)域污水資源化利用,對(duì)各地區(qū)提出了明確的再生水利用指標(biāo)要求,以新水用量的微增長(zhǎng)支撐了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。在微觀層面,大力推動(dòng)先進(jìn)節(jié)水技術(shù)、工藝和設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用,先后發(fā)布了主要行業(yè)用水定額、節(jié)水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性水效標(biāo)準(zhǔn),節(jié)水型生產(chǎn)生活方式已基本形成,水資源利用效率效益大幅提高。
目前,我國(guó)節(jié)水已先后跨越以“工程節(jié)水”為特征的1.0時(shí)代和以“工程節(jié)水+制度節(jié)水”為特征的2.0時(shí)代,進(jìn)入了“數(shù)字節(jié)水”3.0時(shí)代,隨著節(jié)水投入逐漸加大,進(jìn)一步挖掘節(jié)水潛力的邊際成本持續(xù)增長(zhǎng),并對(duì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響。
1.經(jīng)濟(jì)的比較性方面
研究以河北省衡水市地下水壓采為案例,測(cè)算發(fā)現(xiàn)衡水市通過(guò)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、冬小麥節(jié)水灌溉、保護(hù)性耕作、水肥一體化、地下水置換等措施,以32.9億元的成本投入實(shí)現(xiàn)了2.1億m3的地下水壓采規(guī)模。平均來(lái)看,衡水市地下水壓采成本為3.5元/m3,已經(jīng)遠(yuǎn)高于南水北調(diào)中線的調(diào)水成本(0.97元/m3)。地下水壓采對(duì)于財(cái)政經(jīng)費(fèi)投入的嚴(yán)重依賴,已經(jīng)成為制約區(qū)域地下水可持續(xù)管理的重要因素。再以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)為例,2023年河套灌區(qū)投入4.487億元進(jìn)行渠系襯砌與配套建筑物改造,工程實(shí)施后實(shí)現(xiàn)節(jié)水0.41億m3。平均來(lái)看,現(xiàn)階段河套灌區(qū)節(jié)水成本已達(dá)10.9元/m3,遠(yuǎn)高于0.153元/m3的水費(fèi)收入。
2.節(jié)水的生態(tài)負(fù)外部性方面
我國(guó)西北大中型灌區(qū)依賴灌溉所形成的人工生態(tài)綠洲系統(tǒng),近年也由于高強(qiáng)度節(jié)水受到了一定影響。以寧夏青銅峽灌區(qū)為例,隨著農(nóng)業(yè)節(jié)水的推進(jìn),灌溉用水量由20世紀(jì)90年代的70億m3左右下降到2020年的40億m3左右,對(duì)應(yīng)8月份地下水平均埋藏深度從1.0m下降到1.9m,2月份地下水平均埋藏深度從2.2m下降到2.7m,已經(jīng)接近生態(tài)埋深閾值。為了彌補(bǔ)地下水水位下降導(dǎo)致的河湖生態(tài)水量缺口,寧夏每年不得不消耗2億~3億m3的水量專門用于河湖補(bǔ)水,造成惡性循環(huán)
3.水效的比較性方面
節(jié)水的目的是為了抑制不合理的用水需求,以節(jié)水?dāng)U大發(fā)展空間,但在實(shí)際操作過(guò)程中,部分地區(qū)產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展路徑受到影響。以河北傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)紡織業(yè)為例,由于環(huán)保政策倒逼和資源約束,河北省2017年開始整治印染產(chǎn)業(yè),紡織業(yè)、紡織服裝制造業(yè)總產(chǎn)值分別由2016年的1731億元和438億元下降到2020年521億元和160億元。但從用水效率看,目前河北規(guī)模以上紡織業(yè)的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量?jī)H為7.5m3,遠(yuǎn)低于全省12.5m3的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量平均水平,并且部分造紙企業(yè)的再生水利用效率已經(jīng)達(dá)到96%,新水用量并不高。
綜上,隨著節(jié)水進(jìn)入新階段,高耗水行業(yè)的用水特征是動(dòng)態(tài)變化的,不能再單純以降低水量消耗作為主要管控目標(biāo),而是要將經(jīng)濟(jì)投入、生態(tài)保護(hù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同考慮,盡可能通過(guò)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和新技術(shù)應(yīng)用提升用水效率效益,以實(shí)現(xiàn)資源環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展相互協(xié)調(diào)。
供給側(cè)約束對(duì)用水的影響
研究認(rèn)為,供水的天花板效應(yīng)是北方缺水地區(qū)用水規(guī)模沒(méi)有增長(zhǎng)的重要原因,并產(chǎn)生約束型缺水、轉(zhuǎn)嫁型缺水兩方面影響,導(dǎo)致部分行業(yè)正常用水需求無(wú)法滿足,或依靠襲奪農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水來(lái)維持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常發(fā)展。
國(guó)際通行的地表水合理開發(fā)利用率標(biāo)準(zhǔn)為40%,而我國(guó)北方河流水資源開發(fā)利用程度明顯偏高,超過(guò)了水資源正常開發(fā)利用的安全閾值,逼近甚至觸及了水資源承載能力極限。目前淮河流域地表水開發(fā)利用率已超過(guò)50%,黃河、海河及遼河流域高達(dá)70%以上,多數(shù)內(nèi)陸河流域普遍超過(guò)80%。此外,近年北方主要河流如黃河、海河、遼河等流域水資源量顯著衰減,進(jìn)一步加劇了供給側(cè)約束?!盁o(wú)水可用”已成為制約我國(guó)特別是北方地區(qū)用水規(guī)模增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)瓶頸。
黃河、海河流域水資源量衰減態(tài)勢(shì)
以黃河流域?yàn)槔?,盡管黃河干流連續(xù)25年未出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,但從水資源實(shí)際狀況來(lái)看,缺水態(tài)勢(shì)并未得到有效緩解。在供給側(cè),水資源呈現(xiàn)出顯著的衰減趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,黃河多年平均天然徑流量從早期的609億m3(1956—1979年)逐步下降至531億m3(1980—2000年),并在2001—2016年間進(jìn)一步縮減至457億m3。在需求側(cè),伴隨區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)與社會(huì)發(fā)展進(jìn)程,黃河流域用水需求呈現(xiàn)持續(xù)攀升特征,其年均耗水量由1990—1999年的282億m3增長(zhǎng)至2000—2017年的300億m3。在供水總量縮減與耗水需求擴(kuò)張的雙重壓力下,流域水資源供需矛盾必然呈現(xiàn)加劇態(tài)勢(shì)。
水資源供給“天花板”的制約作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先是約束型缺水,即經(jīng)濟(jì)社會(huì)尚處于快速發(fā)展階段,但由于水資源匱乏或取水成本過(guò)高,正常的發(fā)展用水需求難以滿足。例如黃河流域中上游地區(qū),其人均GDP低于全國(guó)均值,工業(yè)化勢(shì)頭強(qiáng)勁,但水資源不足迫使部分地區(qū)不得不放棄一些高利潤(rùn)項(xiàng)目,或依賴高成本的水權(quán)交易來(lái)勉強(qiáng)維持發(fā)展。其次是轉(zhuǎn)嫁型缺水,即通過(guò)犧牲農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境用水來(lái)保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的基本運(yùn)作。例如海河流域發(fā)展用水長(zhǎng)期依賴超采地下水和占用河湖生態(tài)用水,這種不可持續(xù)的水資源配置方式導(dǎo)致平原區(qū)主要河流長(zhǎng)年大范圍斷流干涸,已造成一系列嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。
消費(fèi)結(jié)構(gòu)快速升級(jí)對(duì)用水的影響
研究認(rèn)為,隨著收入水平提升,消費(fèi)升級(jí)是必然趨勢(shì),但更高級(jí)的消費(fèi)往往意味著更多的水資源需求,在不影響生活質(zhì)量的前提下,保障正常合理用水需求、抑制無(wú)效損耗是應(yīng)對(duì)消費(fèi)升級(jí)的可行方式。
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,我國(guó)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)已由生存型向舒適型轉(zhuǎn)變,消費(fèi)水平提升對(duì)我國(guó)用水需求產(chǎn)生了直接影響,其中食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響最為顯著。過(guò)去40年間,我國(guó)水稻與小麥的人均消費(fèi)量顯著下滑,分別從1981年的124kg和135kg快速下降到2022年的53kg和67kg。與此同時(shí),動(dòng)物性食物消費(fèi)量則快速增加,其中人均消費(fèi)豬肉的量從1981年的11kg上漲到2022年的23kg,禽肉、雞蛋和牛奶的人均消費(fèi)量則分別增加了1100%、729%和298%。目前,生產(chǎn)1kg小麥平均需要消耗1.1m3水量,而生產(chǎn)1kg牛肉消耗的水量是小麥的12倍。隨著我國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)逐漸由低耗水的植物主導(dǎo)型向高耗水的動(dòng)物蛋白驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)品轉(zhuǎn)變,過(guò)去40年滿足一個(gè)中國(guó)人食物消費(fèi)所需要的水量(包括藍(lán)水和綠水)由672m3增長(zhǎng)至797m3,增幅接近1/5。同時(shí),由于更多的肉類消耗,城鎮(zhèn)居民每年人均食物消費(fèi)需水量比農(nóng)村居民多229m3,這導(dǎo)致城鎮(zhèn)化率每增加1%,我國(guó)食物消費(fèi)的藍(lán)水足跡就會(huì)增加27億m3
對(duì)工業(yè)需水而言,生活水平提升意味著更多的工業(yè)產(chǎn)品消耗,但由于工業(yè)產(chǎn)品的用水定額相對(duì)較小,生活水平提升對(duì)工業(yè)用水的影響并不顯著。研究對(duì)比分析了交通產(chǎn)品、家用電器、電子產(chǎn)品、能源產(chǎn)品的消費(fèi)差異。交通產(chǎn)品消費(fèi)方面,城鄉(xiāng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)顯著差異,農(nóng)村居民的汽車消費(fèi)數(shù)量顯著低于城鎮(zhèn)居民,但電動(dòng)助力車和摩托車消費(fèi)數(shù)量高于城鎮(zhèn)居民;家用電器方面,城鄉(xiāng)居民電冰箱(柜)、洗衣機(jī)、彩色電視機(jī)的消費(fèi)量基本一致,但城鎮(zhèn)居民空調(diào)、微波爐、排油煙機(jī)和熱水器等現(xiàn)代化家電的消費(fèi)量更高;電子產(chǎn)品方面,農(nóng)村居民平均每百人手機(jī)消費(fèi)量(96.3臺(tái))略高于城鎮(zhèn)居民(91.6臺(tái)),但城鎮(zhèn)居民的計(jì)算機(jī)擁有量是農(nóng)村居民的2.6倍;能源產(chǎn)品消費(fèi)方面,城鎮(zhèn)居民的汽油和天然氣消費(fèi)量遠(yuǎn)高于農(nóng)村居民,但二者電力消費(fèi)量基本持平?;诓煌I(yè)品消費(fèi)特征分析與用水定額,測(cè)算結(jié)果顯示我國(guó)城鄉(xiāng)居民工業(yè)品消費(fèi)需水量分別為12.4m3/a和11.3m3/a,城鎮(zhèn)高于農(nóng)村,但兩者相差較小。
消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)對(duì)生活用水的影響主要體現(xiàn)在用水設(shè)備升級(jí)和用水頻次變化。在用水設(shè)備升級(jí)方面,調(diào)查發(fā)現(xiàn),20世紀(jì)70至80年代,大多數(shù)家庭居住在平房,水龍頭是最主要的用水終端,而如廁、洗衣和洗浴多依賴公共衛(wèi)生間和浴室,居民生活用水量約為40~70L/(人·d)。1990年以來(lái),城市公寓建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大促使更多家庭配置獨(dú)立廚房設(shè)施、淋浴設(shè)備及衛(wèi)生間,直接推動(dòng)家庭洗浴與沖廁用水量持續(xù)上升。目前,城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民的生活用水量分別為90~190L/(人·d)和60~140L/(人·d),過(guò)去50年人均用水量增長(zhǎng)約2.5倍。在用水頻次方面,調(diào)查了31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)上萬(wàn)個(gè)家庭的用水情況,發(fā)現(xiàn)居民用水頻次與收入水平呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,高收入家庭在個(gè)人清潔、洗衣和洗浴方面的頻次分別為8.4次/d、3.4次/周和5.1次/周,而低收入家庭則分別為7.9次/d、2.8次/周和4.2次/周,導(dǎo)致高收入家庭人均用水量比低收入家庭約偏大18L/(人·d)。
研究認(rèn)為,消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),保障正常合理用水需求,通過(guò)積極利用節(jié)水新技術(shù)、新產(chǎn)品抑制無(wú)效損耗,是應(yīng)對(duì)消費(fèi)升級(jí)影響的可行舉措。具體而言,生活節(jié)水需要通過(guò)采用節(jié)水器具、增強(qiáng)節(jié)水意識(shí)、降低管網(wǎng)漏損等方式壓縮無(wú)效損耗;工業(yè)節(jié)水需要通過(guò)生產(chǎn)工藝優(yōu)化、生產(chǎn)設(shè)備升級(jí)及行業(yè)水循環(huán)效率提升等技術(shù)措施減少無(wú)效需求;農(nóng)業(yè)節(jié)水則需要在收獲、儲(chǔ)藏、加工、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)提高效率,減少損失浪費(fèi)。
國(guó)內(nèi)貿(mào)易對(duì)用水空間格局的影響
研究認(rèn)為,我國(guó)資源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局存在顯著的區(qū)域性錯(cuò)配,由此形成的北糧南運(yùn)、西氣東輸、西電東送、“東數(shù)西算”、西煤東運(yùn)等跨區(qū)域資源調(diào)配體系,實(shí)質(zhì)上構(gòu)建了水資源虛擬轉(zhuǎn)移通道。這種基于商品貿(mào)易的虛擬水流動(dòng),導(dǎo)致缺水區(qū)域的水資源通過(guò)產(chǎn)品貿(mào)易向豐水區(qū)域轉(zhuǎn)移,造成水資源的空間不均衡性加劇。
我國(guó)水資源稟賦呈現(xiàn)夏汛冬枯、北缺南豐的基本特征,加之水與土地、礦產(chǎn)資源分布極不均衡,驅(qū)動(dòng)了南水北調(diào)與北糧南運(yùn)、西氣東輸、西電東送、“東數(shù)西算”、西煤東運(yùn)等跨區(qū)域資源配置體系的形成。借助資源與產(chǎn)品的大規(guī)模跨區(qū)域調(diào)配,北方和西部地區(qū)實(shí)現(xiàn)了將其資源優(yōu)勢(shì)向產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化,有效推動(dòng)了南北方及東西部的高質(zhì)量發(fā)展。但伴隨資源跨區(qū)域流動(dòng)規(guī)模擴(kuò)大,加之水資源與其他資源的錯(cuò)位分布加劇,北方和西部的水資源供需矛盾日益突出,現(xiàn)有資源開發(fā)模式給區(qū)域水資源有效供給帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
以糧食貿(mào)易為例,自20世紀(jì)90年代起,我國(guó)糧食生產(chǎn)布局發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變,貿(mào)易模式由“南糧北運(yùn)”逐漸轉(zhuǎn)向“北糧南運(yùn)”。當(dāng)前數(shù)據(jù)顯示,北糧南運(yùn)的規(guī)模約為5000萬(wàn)t/a,占北方糧食總產(chǎn)量的25%,主要輸出省份包括吉林、黑龍江、河南、山東、內(nèi)蒙古、新疆等糧食主產(chǎn)?。ㄗ灾螀^(qū))。隨著北糧南運(yùn)規(guī)模的持續(xù)增長(zhǎng),南方地區(qū)通過(guò)糧食貿(mào)易獲取的灌溉虛擬水量呈顯著增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),藍(lán)水規(guī)模從20世紀(jì)90年代的162億m3攀升至2018年的436億m3,該數(shù)值已顯著超越南水北調(diào)東中線一期工程的實(shí)際調(diào)水量。
我國(guó)糧食貿(mào)易虛擬水格局變化
能源貿(mào)易格局同樣反映出類似的趨勢(shì)。西部地區(qū)作為我國(guó)主要能源供給區(qū),現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)用水需通過(guò)存量節(jié)約或用水權(quán)轉(zhuǎn)化才能得到保障。以“西電東送”工程為例,2018年西北向東部地區(qū)輸送電力4470億kW·h,伴隨產(chǎn)生的虛擬水轉(zhuǎn)移量達(dá)4.8億m3,占該地區(qū)能源生產(chǎn)總耗水量的20%左右。作為西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心引擎,能源產(chǎn)業(yè)在推動(dòng)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著決定性作用。依據(jù)相關(guān)規(guī)劃,西北地區(qū)未來(lái)外送電量仍將持續(xù)增長(zhǎng),水資源約束性短缺已成為制約西北地區(qū)能源發(fā)展的主要因素。
2008—2018年西北地區(qū)外送電量及電力虛擬水輸出量
作為唯一具備大規(guī)模流動(dòng)特性的自然資源,水資源與土地、能源等資源的開發(fā)利用存在系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性。在當(dāng)前構(gòu)建新發(fā)展格局、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展關(guān)鍵階段,依托水資源紐帶作用統(tǒng)籌推進(jìn)國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)、構(gòu)建現(xiàn)代國(guó)家水網(wǎng)工程體系已成為優(yōu)化資源要素配置的戰(zhàn)略選擇。實(shí)現(xiàn)水資源配置與重大資源布局的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,保障水資源與農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)和生態(tài)空間的合理匹配,從而有效支撐國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)、生產(chǎn)力布局優(yōu)化及國(guó)家重大戰(zhàn)略的實(shí)施,是突破資源瓶頸約束難題的必由之路。
國(guó)際貿(mào)易對(duì)我國(guó)用水安全的影響
研究認(rèn)為,隨著2014年我國(guó)虛擬水貿(mào)易格局由凈出口轉(zhuǎn)為凈進(jìn)口,國(guó)際貿(mào)易對(duì)我國(guó)水安全支撐保障作用愈發(fā)顯著,目前我國(guó)虛擬水凈進(jìn)口量達(dá)到443億m3,相當(dāng)于5個(gè)南水北調(diào)中線一期工程年調(diào)水量。在國(guó)際貿(mào)易格局動(dòng)蕩加劇的背景下,通過(guò)國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)等手段提升我國(guó)自身的供水保障能力十分必要。
隨著國(guó)際貿(mào)易往來(lái)日益頻繁,我國(guó)水安全由國(guó)內(nèi)、國(guó)際兩個(gè)區(qū)域共同保障的特性愈發(fā)顯著,大量虛擬水進(jìn)口有效緩解了我國(guó)的用水壓力。依托“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“區(qū)域水平衡機(jī)制與國(guó)家水網(wǎng)布局優(yōu)化研究”,以1990—2021年全球189個(gè)經(jīng)濟(jì)體的投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ),研究了我國(guó)與其他國(guó)家虛擬水轉(zhuǎn)移規(guī)模。過(guò)去30年我國(guó)虛擬水進(jìn)出口特征發(fā)生了顯著改變。1990—2014年我國(guó)處于虛擬水凈出口狀態(tài),輕工業(yè)和機(jī)械設(shè)備制造業(yè)產(chǎn)品出口是這一時(shí)期虛擬水出口的主要途徑。2014年后我國(guó)虛擬水由凈出口轉(zhuǎn)為凈進(jìn)口,且進(jìn)口規(guī)模逐年加大。農(nóng)產(chǎn)品的大量進(jìn)口是虛擬水進(jìn)出口態(tài)勢(shì)反轉(zhuǎn)的主導(dǎo)因素。1990—2021年農(nóng)業(yè)對(duì)我國(guó)虛擬水進(jìn)口的貢獻(xiàn)率為52%,遠(yuǎn)大于其他行業(yè)。
1990—2021年我國(guó)不同行業(yè)國(guó)際虛擬水貿(mào)易轉(zhuǎn)移情況
將歷年虛擬水凈進(jìn)口量與實(shí)際用水量相累加,可得到全口徑的經(jīng)濟(jì)社會(huì)消費(fèi)水量。研究發(fā)現(xiàn),自2013年實(shí)際用水達(dá)到峰值6183億m3后,我國(guó)用水總量已經(jīng)持續(xù)多年保持下降趨勢(shì),但如果考慮國(guó)際貿(mào)易伴隨的虛擬水進(jìn)口,我國(guó)消費(fèi)水量規(guī)模仍在穩(wěn)定增加,且年均增幅達(dá)到60.5億m3。2021年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)真實(shí)消費(fèi)水量為6363.2億m3,超過(guò)實(shí)際統(tǒng)計(jì)用水443億m3。從人均變化看,2021年我國(guó)滿足一個(gè)人生產(chǎn)生活平均需要450.5m3的水量供給,比人均用水量多31.3m3,這意味著我國(guó)滿足一個(gè)人生產(chǎn)生活水量消費(fèi)的國(guó)內(nèi)供給貢獻(xiàn)率為92.7%,國(guó)際貿(mào)易貢獻(xiàn)率達(dá)到7.3%。農(nóng)業(yè)是我國(guó)虛擬水貿(mào)易的主體,20世紀(jì)90年代我國(guó)農(nóng)業(yè)基本處于自給自足態(tài)勢(shì),農(nóng)業(yè)供給、消費(fèi)水量均維持在4000億m3左右。自2002年中國(guó)加入世貿(mào)組織并逐步降低農(nóng)產(chǎn)品關(guān)稅后,我國(guó)農(nóng)業(yè)用水、消費(fèi)水量變化趨勢(shì)逐漸分離,用水規(guī)模隨著節(jié)水技術(shù)推廣逐漸下降,而消費(fèi)水量規(guī)模則持續(xù)上漲,目前我國(guó)農(nóng)業(yè)用水量和消費(fèi)水量相差575.1億m3,若完全立足國(guó)內(nèi)滿足農(nóng)業(yè)用水需求,農(nóng)業(yè)用水量將比現(xiàn)狀多16%。
1990—2021年我國(guó)用水量與消費(fèi)水量對(duì)比
目前,國(guó)際虛擬水貿(mào)易已成為我國(guó)水安全保障的重要支撐。但國(guó)際貿(mào)易容易受到疫情、戰(zhàn)爭(zhēng)、貿(mào)易政治環(huán)境等變化的沖擊,是一個(gè)不穩(wěn)定變量??紤]到近年國(guó)際貿(mào)易不穩(wěn)定性持續(xù)增加的現(xiàn)實(shí)情況,研究認(rèn)為,通過(guò)國(guó)際貿(mào)易保障我國(guó)水安全既需要有市場(chǎng)思維,也需要有底線思維。一方面,我國(guó)水資源稟賦相對(duì)較差,保障水安全必須要用好國(guó)際市場(chǎng),通過(guò)高耗水產(chǎn)品的適度進(jìn)口確保日益增長(zhǎng)的水消費(fèi)需求得到滿足;另一方面,在國(guó)際貿(mào)易動(dòng)蕩加劇背景下,通過(guò)國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)等手段提升自身的供水保障能力十分必要。此外在制定相關(guān)用水政策時(shí)也需要對(duì)貿(mào)易突發(fā)事件導(dǎo)致的用水規(guī)模大幅增長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)予以充分考慮,做到有備無(wú)患。
人口達(dá)峰與用水需求達(dá)峰的關(guān)聯(lián)性
人口達(dá)峰會(huì)對(duì)用水態(tài)勢(shì)產(chǎn)生何種影響已成為我國(guó)水安全保障的焦點(diǎn)問(wèn)題。研究認(rèn)為,人口數(shù)量達(dá)峰意味著我國(guó)用水需求未來(lái)一定會(huì)達(dá)峰,但人口特征包括總量、結(jié)構(gòu)等多個(gè)維度,由于城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)變化,我國(guó)用水達(dá)峰時(shí)間將會(huì)明顯滯后于人口達(dá)峰時(shí)間,保障水資源有效供給仍是未來(lái)一個(gè)時(shí)期水資源管理的重要任務(wù)。
作為水資源需求格局的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子,人口的規(guī)模效應(yīng)與結(jié)構(gòu)變化深刻影響著用水需求的演進(jìn)路徑。2022年我國(guó)總?cè)丝谳^上年下降85萬(wàn)人,自1961年以來(lái)首度出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì);同期65歲及以上人口占比突破14%的老齡化社會(huì)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)志著人口結(jié)構(gòu)進(jìn)入深度轉(zhuǎn)型期。在此背景下,人口達(dá)峰對(duì)用水態(tài)勢(shì)的影響已成為我國(guó)水安全保障的焦點(diǎn)議題。
通過(guò)研究我國(guó)1萬(wàn)多個(gè)家庭用水行為調(diào)查問(wèn)卷、數(shù)百份產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書、消費(fèi)調(diào)查報(bào)告以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒等數(shù)據(jù),對(duì)我國(guó)人口特征與用水需求關(guān)系進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn),人口特征中的總量規(guī)模、城鄉(xiāng)分布、年齡構(gòu)成是經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水需求的主要決定因素。基于這些要素的動(dòng)態(tài)變化,構(gòu)建了基于人口特征的經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水變化曲線(簡(jiǎn)稱WDP曲線),該曲線遵循邏輯斯蒂增長(zhǎng)模型,呈現(xiàn)S形發(fā)展趨勢(shì)。
基于人口特征的經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水變化曲線示意
WDP曲線將需水過(guò)程細(xì)分為4個(gè)階段。首先是快速增長(zhǎng)期即P(A)至P(B)。由于人口數(shù)量的激增、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速以及相對(duì)合理的人口年齡結(jié)構(gòu),此階段需水量會(huì)迅速上升。印度目前正處于需水快速增長(zhǎng)時(shí)期,過(guò)去20年印度人口自然增長(zhǎng)率始終維持在全球平均值以上,目前城鎮(zhèn)化率不足35%,人口老齡化率也未達(dá)到7%的警戒水平。在這樣的人口特征下,印度用水總量從2000年的6104億m3迅速增長(zhǎng)到2020年的7610億m3,增幅高達(dá)25%。其次是穩(wěn)定增長(zhǎng)期即P(B)到P(C)。人口老齡化將導(dǎo)致用水需求下降效應(yīng)逐步顯化,當(dāng)達(dá)到臨界點(diǎn)F時(shí),需水總量將由快速增長(zhǎng)期轉(zhuǎn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)期。進(jìn)一步來(lái)看,隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和老齡化程度的加深,人口規(guī)模的增速將逐漸放緩,當(dāng)總?cè)丝谶_(dá)到峰值點(diǎn)G時(shí),人口規(guī)模擴(kuò)張對(duì)需水增長(zhǎng)的拉動(dòng)效應(yīng)消失,此時(shí)需水總量進(jìn)入緩慢增長(zhǎng)階段,即P(C)至P(D)。在此時(shí)期,需水增長(zhǎng)主要受城鎮(zhèn)化進(jìn)程推動(dòng)的生活水平提升驅(qū)動(dòng)。日本目前正處于需水緩慢增長(zhǎng)時(shí)期,2008年日本人口總量達(dá)到峰值1.28億人,達(dá)峰時(shí)老齡化率處于21.2%的超高階段,2020年日本人口下降到1.26億人,老齡化率則增長(zhǎng)到28.6%;與此同時(shí),日本城鎮(zhèn)化率從2008年的88.9%持續(xù)上升到2020年的92.3%。在城鎮(zhèn)化率增長(zhǎng)的帶動(dòng)下,日本需水總量總體緩慢上漲,其中用水量從2008年的337.5億m3緩慢增長(zhǎng)到2020年的341.9億m3,而虛擬水凈流入量則從2008年的220億m3上升到目前約380億m3。最終,當(dāng)城鎮(zhèn)化帶來(lái)的需水增長(zhǎng)達(dá)到飽和點(diǎn)H時(shí),經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水將進(jìn)入下降階段,即P(D)至P(E),此時(shí)總量規(guī)模、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)及人口結(jié)構(gòu)對(duì)需水增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)將會(huì)全部消失。
人口結(jié)構(gòu)和總量規(guī)模是決定用水需求的關(guān)鍵因子。研究認(rèn)為,我國(guó)已處于深度老齡化社會(huì),人口總量已達(dá)峰,隨著人口要素對(duì)用水需求貢獻(xiàn)的逐漸減弱,未來(lái)用水需求一定會(huì)達(dá)峰。但從現(xiàn)階段看,我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)及居民生活品質(zhì)的不斷提升仍為需水增長(zhǎng)提供了驅(qū)動(dòng)力。依據(jù)WDP曲線,我國(guó)現(xiàn)處于需水緩慢增長(zhǎng)階段的中后期,用水仍有增長(zhǎng)需求,保障水資源的有效供給仍是未來(lái)一個(gè)時(shí)期水資源宏觀管理的重要任務(wù)。
我國(guó)用水需求峰值預(yù)測(cè)
研究認(rèn)為,現(xiàn)階段我國(guó)用水統(tǒng)計(jì)達(dá)峰是由于供給側(cè)約束、統(tǒng)計(jì)口徑調(diào)整等因素帶來(lái)的假象。在考慮最嚴(yán)格水資源管理制度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和既有工程規(guī)劃體系的條件下,預(yù)測(cè)我國(guó)用水需求峰值約為6400億~6500億m3,極值時(shí)點(diǎn)大概率在2035—2040年,仍有10年增長(zhǎng)期。
用水發(fā)展變化是多種因素作用的結(jié)果,一個(gè)地區(qū)或行業(yè)何時(shí)實(shí)現(xiàn)用水達(dá)峰、達(dá)峰時(shí)用水量是多少,與該地區(qū)或行業(yè)的需水規(guī)模、用水條件密切相關(guān)。近10年我國(guó)統(tǒng)計(jì)用水規(guī)模有所下降,這一現(xiàn)象既源于需求端管理措施的有效實(shí)施,也與2011年全國(guó)水利普查數(shù)據(jù)修正、2013年最嚴(yán)格水資源管理制度考核實(shí)施以及供給端水資源約束加強(qiáng)等綜合因素相關(guān)。因此判斷我國(guó)的用水需求還沒(méi)有達(dá)峰。
研究采用地級(jí)行政區(qū)作為基本分析單元,結(jié)合規(guī)劃水利工程措施實(shí)施效果,通過(guò)分析各單元用水需求增長(zhǎng)趨勢(shì),預(yù)測(cè)區(qū)域用水峰值及其發(fā)生時(shí)序,最終整合形成全國(guó)層面的用水峰值預(yù)測(cè)結(jié)果。研究顯示,在現(xiàn)行國(guó)家水利工程規(guī)劃框架下,我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水需求預(yù)計(jì)將在2035—2040年達(dá)到峰值,需求水量峰值將達(dá)到6400億~6500億m3。由于區(qū)域間水資源稟賦、開發(fā)利用水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段差異,各省份用水峰值的出現(xiàn)時(shí)間將具有明顯區(qū)別。具體而言,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的北京、廣東、天津、重慶等地區(qū),用水需求峰值出現(xiàn)時(shí)間可能會(huì)提前于全國(guó)平均水平。相反,在黑龍江、陜西、甘肅、青海、寧夏等水資源相對(duì)匱乏省份,由于供水工程建設(shè)的驅(qū)動(dòng)作用,其用水需求峰值預(yù)計(jì)將較晚出現(xiàn)。
由于不同行業(yè)用水格局差異顯著,本研究認(rèn)為各行業(yè)未來(lái)用水態(tài)勢(shì)也有明顯區(qū)別。
①農(nóng)業(yè)用水增長(zhǎng)受到水土資源空間分布不均的顯著制約,預(yù)計(jì)將保持平穩(wěn)。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的核心挑戰(zhàn)是水土資源在地理空間上的不匹配。北方地區(qū)承載著全國(guó)約60%的耕地和糧食產(chǎn)量,但其水資源儲(chǔ)量?jī)H占20%,受限于水資源的稀缺性,北方農(nóng)業(yè)用水的增長(zhǎng)潛力較為有限。南方地區(qū)水資源相對(duì)豐富,但由于耕地面積的限制和農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)用的局限性,農(nóng)業(yè)用水預(yù)計(jì)難以大幅度增長(zhǎng)。此外,農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的廣泛推廣和應(yīng)用也將進(jìn)一步抑制農(nóng)業(yè)用水的增加。
②工業(yè)用水總量預(yù)期保持平穩(wěn),但地域間的差異性將趨于顯著。我國(guó)東部地區(qū)已步入以高科技產(chǎn)業(yè)與高端制造業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)化后期階段,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化和工業(yè)再生水進(jìn)一步利用,工業(yè)新鮮水的用水需求預(yù)計(jì)呈現(xiàn)遞減態(tài)勢(shì)。在工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)的背景下,中西部地區(qū)部分產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期,工業(yè)用水需求可能會(huì)加速增長(zhǎng)。然而,考慮到西部地區(qū)水資源短缺的實(shí)際情況,未來(lái)用水規(guī)模預(yù)計(jì)不會(huì)顯著增加。
③生活用水需求預(yù)計(jì)將持續(xù)攀升,且增長(zhǎng)重心逐步向城市區(qū)域偏移。盡管我國(guó)人口總量已步入負(fù)增長(zhǎng)階段,但城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速與生活品質(zhì)的提升,仍構(gòu)成了推動(dòng)生活用水增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?紤]到我國(guó)人口持續(xù)向城市地區(qū)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)實(shí)情況,未來(lái)一段時(shí)間生活用水的增長(zhǎng)重心會(huì)向城市偏移,人口分布集中且持續(xù)流入的大城市可能會(huì)出現(xiàn)更大用水增幅。
④河湖生態(tài)用水約束顯著,生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)將決定用水增量。河湖生態(tài)用水滿足程度已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水的前置條件。當(dāng)前,我國(guó)特別是北方地區(qū)生態(tài)用水短缺問(wèn)題仍然突出。未來(lái)生態(tài)用水增量預(yù)計(jì)會(huì)依據(jù)生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)動(dòng)態(tài)變動(dòng),若以滿足當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)的基本需水為目標(biāo),生態(tài)用水的增量或?qū)睾驮鲩L(zhǎng);若著眼長(zhǎng)遠(yuǎn),全面補(bǔ)償生態(tài)水量的歷史欠賬,那么生態(tài)用水的增幅可能會(huì)顯著提升。
本文提出了我國(guó)用水需求的峰值時(shí)點(diǎn),但未來(lái)我國(guó)用水需求的演變態(tài)勢(shì)及分區(qū)格局仍受多重不確定性因素影響,主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。①技術(shù)革新的不確定性。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速演進(jìn),重塑了全球經(jīng)濟(jì)格局,未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展方式及規(guī)模難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。同時(shí),用水問(wèn)題涉及無(wú)數(shù)家庭和環(huán)節(jié),難以預(yù)見是否會(huì)出現(xiàn)某種革命性用水措施,從而大幅減少用水量。②食物安全保障的不確定性。近年,我國(guó)糧食產(chǎn)量持續(xù)上升,但部分農(nóng)產(chǎn)品仍高度依賴進(jìn)口,一旦遭遇國(guó)際貿(mào)易變化等突發(fā)狀況,我國(guó)食品供應(yīng)將主要依靠國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為確保國(guó)家糧食安全,必然需要擴(kuò)大農(nóng)業(yè)灌溉用地規(guī)模,進(jìn)而導(dǎo)致灌溉用水量顯著增加。③重大工程的不確定性。供給側(cè)水源條件和工程能力是我國(guó)北方地區(qū)用水量的主要約束因素,隨著全國(guó)水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性優(yōu)化升級(jí),未來(lái)水資源供給保障能力有望顯著增強(qiáng),可能導(dǎo)致我國(guó)用水規(guī)模的擴(kuò)大。
Abstract: The evolution of water use trends is closely related to the overall landscape of economic and social development and ecological civilization construction, directly impacting the overarching pattern of major water resources projects. Since China’s water consumption statistics peaked in 2013, debates have emerged regarding the existence of driving forces behind water demand growth and the future trajectory of water use, necessitating systematic responses. By summarizing recent research findings, this study presents ten understandings and reflections on critical issues such as whether water demand has peaked, how it will evolve, and when the peak will occur. The study suggests that water use differs from water demand; current actual water consumption is influenced by multiple factors, including supply-side constraints, exhibiting characteristics of zero growth. However, with changes in consumption structure upgrades, urbanization advancement, and increasing instability in international trade, China’s water demand still has room for growth. It is essential to enhance water supply security through measures such as continuously promoting water conservation and constructing national water network projects. Considering the most stringent water resource management system, economic development needs, and existing project planning system, it is predicted that China’s water demand peak will be approximately 640 billion to 650 billion cubic meters, with the extreme point likely to occur between 2035 and 2040, indicating a growth period of about ten years.
Keywords: water use pattern; water use peak; water demand; supply side
本文引用格式:
趙勇,何國(guó)華,王建華,等.我國(guó)用水基本規(guī)律與戰(zhàn)略研判的認(rèn)識(shí)思考[J].中國(guó)水利,2025(9):1-13.
封面供圖水利部海河水利委員會(huì)
責(zé)編劉磊寧
校對(duì)熊璠
審核王慧
監(jiān)制軒瑋
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