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姜富华 邢智慧 | 做好新时期水资源需求的研判
发布日期:2023-07-31 作者:姜富华 邢智慧 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

2021年5月14日,习近平总书记在河南省南阳市主持召开推进南水北调后续工程高质量发展座谈会时强调,要坚持遵循规律,研判把握水资源长远供求趋势、区域分布和结构特征,科学确定工程规模和总体布局。这既是对南水北调后续工程规划设计的要求,也是我们开展水利规划和水利投资项目前期工作必须遵循的基本原则。需水预测是水资源规划、水利工程建设的基础。进入新发展阶段,全国水资源需求趋势发生深刻变化,迫切需要贯彻落实习近平总书记的治水新思路,梳理新情况,把准新形势,遵循客观规律,以系统观念开展需水预测研究,为科学治水奠定扎实的基础。

一、党的十八大以来全国实际用水态势已发生明显变化

本世纪以来全国的用水态势发生了很大的变化,由党的十八大以前总体增长的态势转变为增速降低甚至负增长的态势:一是用水总量上,自2013年全国用水量达到6183亿m3后总体呈降低趋势,2013年-2019年基本降至6100亿m3以下,2020年至今已不足6000亿m3。以5年区间进行比对,全国用水总量由增转降,近10年回落至负增长。二是用水结构上,党的十八大以来,农业和工业用水量总体降低,工业用水降幅较大;生活和人工生态环境补水量总体增加,人工生态环境补水量增加显著。用水量和用水结构变化情况详见图1和图2。

数据来源:全国水资源公报。

图1 近25年全国每5年用水量变化示意图(单位:亿m3)

数据来源:全国水资源公报。

图2 近25年全国每5年用水结构变化示意图

用水总量包括生产生活用水量(生活、工业和农业用水量)和人工生态环境补水量,在水资源公报统计中,人工生态环境补水量从无到有,且占总用水量的比重越来越大,增长明显。如扣除人工生态环境补水因素,则过去25年全国生产生活总用水量仅2012年和2013年略超6000亿m3,其余年份均未超过6000亿m3,达峰后回落态势更加明显,详见图3。

数据来源:全国水资源公报。

图3 近25年全国每5年经济社会总用水变化示意图(单位:亿m3)

表1 近25年全国5年区间平均用水情况对比

数据来源:根据全国水资源公报数据做相关计算。

二、以往重大规划及水利工程规划设计的需水预测结果均明显偏大

水资源需求预测的方法很多,主要包括指数预测法、定额预测法、趋势预测法、数字模型法等。在以往我国水利工程规划设计中,最常用的是定额法,有时也辅以趋势法进行验证,但预测成果普遍与实际偏差较大。从上世纪90年代以来编制的治水顶层规划看,预测2000年全国需水量为6000亿m3左右,而2000年-2005年全国实际用水量约5510亿m3;预测2010年全国需水量为6300亿~6988亿m3,而时至今日全国实际用水量也未超6200亿m3;预测2030年全国需水量为7000亿~8000亿m3、2050年为8500亿m3,按照近年来用水总体下降的趋势判断,预测偏离可能更大。从重大引调水工程规划来看,也存在同样的问题。如,《南水北调工程总体规划》预测2010年、2030年黄淮海地区总需水量分别为1636亿和1820亿m3,而2010年、2020年黄淮海地区实际用水量约1400亿m3。需水预测是治水基础,成果偏差大将可能导致顶层规划失去对需水管理的指导作用,甚至带来过度超前谋划等负面影响。

出现预测成果偏大的原因,主要是对人口、经济等指标预测偏差,对经济发展与用水之间的规律把握不准,对新技术、新工艺、水环境治理和生态保护促进节约用水的作用预期过低等因素综合导致的。进一步分析实际用水情况,党的十八大以来全国用水增长主要驱动来自生活和人工生态环境补水,工业用水与经济增量已脱钩,农业用水与实灌面积、种植结构、降雨分布、节水水平等密切相关,在多个因素共同作用下,实际用水量波动下降。

表2   典型治水顶层设计需水预测成果

三、全国生产生活用水量已达峰

(一)新情况与新形势

生产生活用水与经济、人口等要素,用水机制、习惯等规律,集约发展、节约用水等要求,水资源调度、用水管理等水平关系密切。当前我国已进入高质量发展阶段,影响需水预测的边界条件更为复杂,并且面临着诸多新情况和新形势:

1.相关趋势发生变化

一是关于人口发展,全国人口进入低出生率、低死亡率、低(或负)自然增长率的阶段。2022年全国人口出现负增长,新冠疫情的冲击有可能对人口产生一些负面影响,但结合多年来人口发展形势,以及有关人口预测成果,全国总人口可能呈快速达峰或在未来几年达峰后持续降低的趋势。此外,全国人口老龄化加剧也将对需求侧产生深刻影响。

数据来源:国家统计局。

图4 1949-2022年全国年末总人口与人口自然增长率变化

二是关于工业发展。从生态文明建设、“双碳”战略等要求,以及人力条件、人口发展可能引发的供需侧变化看,推动工业集约、绿色发展,探索智能化、绿色化、融合化发展路径,提高发展能级,不断提升技术装备水平和增强资源综合利用能力已成为发展趋势。

三是关于农业发展,对于农业需水,最重要的是把握好种植面积和结构。目前我国基本实现了口粮安全,饲料粮存在一定缺口,受农村人力资源、人口老龄化加速、保障政策和土地资源等多因素影响,农业生产的需求侧和供给侧都将面临深刻改变,未来农业种植部署存在很大不确定性,但推动农业生产实现现代化、规模化、产业化、集约节约化已成大势所趋。

2.发展与用水之间关系发生变化

从世界各国淡水取用量和人口、经济发展关系看,通过分析180余个国家淡水取用情况,与2000年比,2020年40多个国家淡水取用量总体呈降低态势,70余个国家总体呈增长态势(按照增幅超过10%统计),其余国家较为平稳。而2015年以来,包括我国在内约130个国家用水态势平稳或稳中有降。

数据来源:世界银行指标。GDP为2015年不变价美元。

图5 部分国家多年淡水取用量与人口经济发展关系参考图

从供水水源角度,水源包括地表水、地下水和非常规水(包括再生水、海水淡化等),通常把地表水、地下水统称为新鲜水。2013年以来,全国新鲜水使用量降低明显,非常规水使用量显著增加,见图6。影响用水变化的因素很多,内在关系复杂,但总体上,当前全国用水总量与经济社会发展速度的关系已不再呈正相关的变化趋势。

数据来源:历年全国水资源公报。

图6 2000-2022年全国用水总量中新鲜水和非常规水变化(单位:亿m3)

(二)全国生产生活用水总量已达峰

从近年来全国用水态势来看,结合人口和经济发展形势,以及生态文明建设要求等综合判断,在不大规模开垦耕地的情景下,全国生产生活用水量已达峰,未来新鲜水需求量基本稳定。

1.生活刚性用水总体不会大幅增加

人口指标上,虽然区域间人口流动变化,但从全国范围看,人口数量很难大量增加。同时,受新生与老龄化人口分布以及人口流动等因素影响,部分地区已出现城镇化率与城镇人口数量脱钩现象。比如,黑龙江省2010年全省常住人口达到3833万人,此后连续降低至2022年的3099万人,自2014年开始全省城市人口数量也出现了整体持续减少的现象,城镇化率却由2014年的59.2%增加至2021年的65.7%。

从用水定额上看,我国幅员辽阔,因气候、自然条件等不同,人们的生活、饮食等习惯和地区文化等不同,社会发展水平不同,实际的用水习惯也不同,单一定额难以客观反映需水趋势。以甘肃省的用水为例,2022年人均生活用水量114升/天、人均城乡居民生活用水量93L/d,单从该用水指标看,确实在全国范围内处于较低水平。但从近年用水量变化情况分析,全省2018~2022年生活和工业用水总量由18.4亿m3降至16.6亿m3,而农业和人工生态环境补水量由93.9亿m3增至96.2亿m3。在生活和工业用水总量不足农业和人工生态环境补水总量的20%的情况下,前者降低而后者增加,说明生活和工业用水总量的减少不是由于缺水所致。

从国际生活用水趋势上看,统计56个高收入国家和48个中高收入国家的生活淡水取用情况,大多数国家生活淡水取用占比呈稳定或降低的态势,见图7和图8;基于淡水取用量的人均生活用水量多数呈减少的态势,见图9和图10。选取包括我国在内的几个典型国家,其生活用水与人口关系变化情况见图11。

数据来源:世界银行指标。本图数据统计上,中国生活用水量含人工生态补水量。

图7 2010、2015和2020年中等高收入国家生活占抽取淡水资源百分比(%)

数据来源:世界银行指标。

图8 2010、2015和2020年高收入国家生活占抽取淡水资源百分比(%)

数据来源:世界银行指标。本图数据统计上,中国生活用水量含人工生态补水量。

图9 2015和2020年中等高收入国家人均生活用水量对比图(基数为淡水取用量,L/d)

数据来源:世界银行指标。

图10 2015和2020年高收入国家人均生活用水量对比图(基数为淡水取用量,L/d)

数据来源:世界银行指标。本图数据统计上,中国生活用水量含人工生态补水量。

图11 典型国家多年来生活用水与人口关系变化

综合来看,在节水优先战略背景下,随着全社会节水意识的不断增加,再叠加人口达峰等因素,全国生活用水刚性需求总体不会大幅增加。

2.工业用水总体不会增加

“十三五”期间,全国工业增加值由23.5万亿元增加到31.3万亿元,连续11年成为世界最大的制造业国家;我国制造业对世界制造业贡献的比重接近30%。高技术制造业增加值平均增速达10.4%,高于规模以上工业增加值平均增速4.9个百分点,在规模以上工业增加值中的占比由“十三五”初期的11.8%提高到15.1%[2]。未来按照“双碳”战略、能耗控制等要求,在“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念指引下,我国仍将不断加大对科技创新的支持力度,大力推动产业结构优化升级和新技术与新工艺的研发及应用,加之工业节水约束还会进一步增强,高质量发展驱动使工业对水资源的利用需求总体不会出现增加的情况。

3.现有耕地规模下的农业用水总体不会增加

农业用水量占全国总用水量的比重在60%以上,从实际用水量来看,自2013年开始全国农业用水总体呈持续降低的态势,相应的粮食产量基本呈持续增产态势。新中国成立以来全国开展了大规模的农田水利建设,多年来因水旱致灾面积显著降低,即使在2019年淮河流域部分地区发生较重旱情、2022年长江流域严重干旱的情况下,粮食产量依然保持增产,实现了基本连续20年的粮食增产(2018年较2017年减产不足0.6%,2016年较2015年减产基本可忽略不计)。此外,全国2022年农田灌溉水有效利用系数为0.572,低于0.7~0.8国际先进水平[3]。在此背景下,在进一步补齐配套建设滞后等短板的基础上,进一步优化种植结构,现有耕地下农业对水资源的利用总体不会出现增加的情况。

4.新鲜水使用量总体不会增加

节约用水不仅是保护水资源、促进水资源合理利用、解决或缓解缺水形势的有效途径,更是减轻和防治水污染、实现水资源可持续利用的重要举措。未来在进一步强化用水总量和强度控制、严格用水管理等政策导向下,城镇节水降损、工业节水减排、农业节水增效能力建设还要进一步加强,用水效率还将进一步提升,非常规水利用也会保持增加,新鲜水使用量总体不会增加。

5.强化市场调节作用下节水还有空间

一直以来,我国水价普遍偏低,目前农业灌溉用水大多仍按亩收费甚至不收费,折合单方水水价很多都在几分钱的数量级上;城市供水水价也偏低且调价机制尚未全面建立。2015年、2022年全国31个城市自来水单价和污水处理费定价情况见表3。

表3 2015年、2022年31个城市自来水单价和污水处理费统计对比表[4]    单位:元/m3

数据来源:中国水网-水价https://www.h2o-china.com/price/。

有研究提出,纽约、伦敦、东京、巴黎和新加坡家庭水费支出占城市家庭收入的比例介于0.58%~1.10%,平均为0.76%,国内典型城镇介于0.24%~0.42%,国内明显低于国际。IWA Statistics and Economics组织编写了International Statistics for Water Services 2018并于去年10月的国际水协世界水大会上正式发布,总结了2017年39个国家198个城市水费情况,见图12。按水费从小到大进行排序,北京排在第33位(广州、深圳、上海、天津排位更靠前)。选择纽约、伦敦、东京、巴黎等国际典型城市与我国典型城市进一步比对,从水费组成看,我国水价和排污费均明显偏低,见图13。因此,从资源保护、环境治理、高质量发展要求等方面看,我国水价调整势在必行。农业是用水大户,加快推进农业水价综合改革也是节水潜力所在。未来进一步落实两手发力,在价格杠杆调节供求后,提高用水效率、进一步节水还有空间。

数据来源:International Statistics for Water Services 2018。

图12 2017年世界198个城市人均水费支出情况(单位:美元/200m3)

数据来源:International Statistics for Water Services 2018。

图13 2017年典型城市人均水费情况示意(单位:美元/200m3)

四、科学研判水资源供求趋势,高质量做好水工程规划

虽然从全国层面分析生产生活用水总量已达峰,但我国地域广阔,发展不平衡,水资源禀赋以及水需求情况各异,并不意味着已经不缺水,或者不需要建设供水和调水工程了。全球变暖背景下特殊干旱与连续干旱时有发生,城市化和设施农业发展等要求提高供水保证率,生态文明建设及人民生活水平提高等更加重视河湖生态,国家战略实施对部分地区产业布局和城市发展带来新要求等等,均对水资源支撑保障提出了更高的要求,需要因地制宜,在全面加强节水、强化水资源刚性约束的前提下,科学研判水资源供求趋势,精准精确做好预测,高质量做好水工程规划。

(一)做足规律研究

用水规律是需水预测的关键环节,是研判未来需求趋势的基础依据。目前,在分析用水规律时,主要资料依据来自公报、统计年鉴等,也可能因为口径或是人为修正等原因,导致数据不能完全反映实际情况,但总体趋势是明确的。在与其他国家进行对比分析时也是一样,要重视趋势性分析,不能简单地按照发展水平进行对比,例如,单纯的通过设定人均GDP等某一水准进行需水研判类比研究,在不同时期、不同产业结构、不同资源禀赋、不同文化习惯、不同政策约束,尤其是技术、工艺等快速进步的背景下,可能会出现较大的偏差。因此,应在官方数据统计、国内外用水趋势分析的基础上,抓紧开展对已建水利工程运用效果(效益)的评估,进一步研究实际供用水情况,为准确把握规律,科学开展需水预测提供依据。

(二)做好需求预测

随着未来产业等战略性部署及涉水行业、生态环境等对水资源调度和利用新需求,如,耕地发展与转移等对部分地区农业灌溉水的需求增加;再如,保证通航及河道内水生态将对水位流量过程提出更高要求,影响已建水工程供水量,部分区域将面临缺水问题。因此,要强化系统理念,做好顶层设计。立足河道外、河道内、上下游、左右岸,从全国-流域-区域-研究地区等层面,集合人口、工业、农业、服务业、交通、城市规划、国土、生态等多专业开展广泛研究,做好水资源需求研判,为科学治水提供坚实的基础支撑。

(三)做实供给分析

上世纪90年代以前设计建设的水源工程,在经济快速发展、人口增长、城镇快速扩张,以及水源工程体系保障程度偏低等背景下,部分工程需水预测成果虽然也偏大,但通过调整供水范围、供水对象等方式,多数工程实现了其供水效益。随着我国水利基础设施工程体系不断完善,供水保障范围和能力增强,需水预测误差允许空间越来越小,需转换思路,探索新方法,更加强调刚性约束,从供水能力端做好合理需求研判。应注重非行政措施对合理需水的调节作用,加强对“刚性”需水的界定和保障,强化用市场经济对资源配置的调节作用和适度超前的把控,研判合理的需水区间,做实供给分析,科学论证缺水形势,为高质量推进国家水网工程提供坚实的技术支撑。

(四)做准市场定位

进入新时代,我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾,体现在用水需求上,也不再局限于经济社会范畴。回顾历史,许多水利工程已成为民族文化的象征,或休闲娱乐、旅游、空间优化等品牌或亮点,成为了绿水青山就是金山银山的有力实践,其效益远远超出原工程设计的需求功能。因此,要在保护水资源可持续利用不动摇的原则下,立足流域系统治理,促进资源综合利用效率提升,推动城市品质与能级提升,根据河网水系、工程等特性,因地制宜,深入研究实践WOD等开发模式,增强发展韧性,根据“两手发力”要求和市场需求转换水资源需求预测思路。

参考文献

[1]钱正英,陈家琦,冯杰,等.转变发展方式-中国水利的战略选择[J].求是,2009,8(54).

[2]央视网.我国连续11年成为世界最大的制造业国家[EB/OL].中国政府网,2021-03-01.

https://www.gov.cn/xinwen/2021-03/01/content_5589569.htm#.

[3]张宝山.节水灌溉:助力现代农业发展[EB/OL].中国人大网,2016-08-19.

https://www.npc.gov.cn/zgrdw/npc/zgrdzz/2016-08/19/content_1995339.htm.

[4]水价[OL].中国水网.

https://www.h2o-china.com/price/.

注:文中部分图片来源于网络,版权归原作者所有。



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