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邢智慧 姜富华 曲永会 | 我国用水量转型特点及水网建设建议
发布日期:2022-08-24 作者:邢智慧 姜富华 曲永会 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

我国用水量转型特点及水网建设建议

邢智慧  姜富华  曲永会

水是生存之本、文明之源、生态之基。新中国成立以来,我国开展了大规模水利基础设施建设,水安全保障能力显著提升,为我国经济社会高质量发展奠定了坚实的基础。水资源对经济社会发展提供重要基础支撑的同时,也对其形成一定制约,进而促进了技术进步和集约节约利用,最终对用水产生较大影响。长期以来,我国按照以需定供的原则开展供水工程规划设计,需水预测是核心环节,不同时期经济社会发展与用水的关系有规可循,并对工程规模确定有着至关重要的作用。因此,研判好经济社会用水趋势,对科学合理配置水资源和建设国家水网工程具有重要意义。本文通过分析新中国成立以来用水与经济社会发展之间的关系,探索内在发展变化规律,为完善水安全保障工程体系提供参考。

一、不同时期用水总体变化趋势

新中国成立70多年来,经济和人民生活水平发生了翻天覆地的变化。2021年全国GDP达到114万亿元[1],按不变价计算,比新中国成立之初的1952年增长了200多倍,创造了从一穷二白到经济总量稳居世界第二位的发展奇迹。相应地,我国用水总量也从1000亿m3左右[2]增加至5920亿m3左右[3],增加了近5倍。

从用水态势变化看,1949~1980年(新中国成立~改革开放之初)我国年均用水总量增幅约4.74%,生活、工业和农业用水量均大幅增加,但驱动用水增加主要来自农业。农业用水量由不足1000亿m3增加到3700亿m3左右,对总用水量增长的贡献度超过85%,这是新中国成立后我国为解决温饱问题进行广泛开荒种粮和大力发展灌溉的结果。

1980~2021年(改革开放以来)我国用水总量增幅明显回落,年均增幅约0.84%。不同于前一阶段,虽然我国粮食产量不断增加,但农业用水量基本不变或变幅极小,生活、工业、生态用水对总用水量的影响作用较大。

注:本图中1995年以前的用水量根据1949年、1980年、1985年、1990年和1995年用水总量[2]进行插补;1996年用水量根据1995年和1997年插补;1997~2021年数据来自全国水资源公报。

新中国成立以来我国用水态势变化示意图(单位:亿m3

二、近年用水总量已出现平稳略降的态势

改革开放之初的1978年,我国总人口96259万人,GDP约3678.7亿元。到2021年,我国总人口已达141260万人,GDP达到1143669.7亿元[1]分别约为1978年的1.46倍和310倍。1980年我国总用水量约4200亿m3[2],到2021年增长至5920亿m3[3],为1980年的1.4倍。用水增幅低于人口增速,远低于经济增速。

分阶段看,1980~1997年我国用水总量以年均1.67%的增幅增加,该时期我国处于十一届三中全会到亚洲金融危机爆发前期的发展阶段,人口、城镇化、经济总量、粮食产量等保持较高水平的增长。1997~2004年我国用水总量总体基本不变,该时期受亚洲金融危机影响等,除城镇化率外,人口、经济总量、粮食产量等增长速度均有所回落。2004~2013年我国用水总量以年均1.21%的增幅增加,用水量恢复较快增长。该阶段我国加入了世界贸易组织,经济增长迅速,超越美国成为全球货物贸易第一大国,经济总量超过日本跃升到世界第二位,成为世界第二大经济体。虽然我国人口、城镇化发展增长速度减缓,但经济总量和粮食产量均以改革开放以来最快速度增加。2013~2021年我国用水总量增长率下降为0.54%,该阶段处于党的十八大以来倡导高质量发展的阶段。我国全面建成小康社会,实现了第一个百年目标,大力推进生态文明建设,经济由高速发展阶段转向了高质量发展阶段。相应地,我国人口、城镇化、经济总量、粮食产量等增长速度均放缓。同时,《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发〔2012〕3号)、《实行最严格水资源管理制度考核办法》(国发〔2013〕2号)等政策相继出台,从而全面推进节水型社会建设。

改革开放以来用水及经济发展趋势变化示意图

综合上述分析,用水量与人口和经济发展态势密切相关,并且随着我国经济社会由高速发展迈向高质量发展,在科技进步、节水型社会建设等综合影响下,工业、农业和生活、生态用水态势亦随之发生变化。

(一)工业发展对用水增长拉动作用逐渐减弱

有研究提出[4]改革开放之初,我国工业用水量与工业产值及产业结构之间关系表现为,工业总产值每增长10%,用水量大约增长4%~8%。如果工业结构以钢铁、电力等高耗水产业占优势,用水量增长率接近上限;如果以轻纺、机械等较低耗水产业占优势,增长率接近下限。

目前,我国已经成为全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家[6]。其中,粗钢、煤、水泥、化肥产量和发电量等稳居世界第一位,原油产量居世界前列。1978~2012年,我国工业持续保持10%以上的增长速度,对经济增长的贡献率超过50%。党的十八大以来,我国的自主创新能力进一步增强,部分工业的技术水平接近或进入国际先进行列,部分行业技术领先国际先进水平。

随着工艺技术进步及节水型社会建设不断推进,工业用水、耗水大幅降低。如上世纪70~80年代,我国每吨工业产品的用水量[7]:造纸200~300m3、炼钢30~70m3、化学纤维3000~5000m3。进入本世纪10~20年代,以2020年为例,我国高耗水行业每吨产品用水量[8]:造纸7.9~18m3、钢铁2.7m3、石油化工10~22m3、纺织100m3。与此同时,工业用水重复率显著提高。很长一段时间,我国工业水重复利用程度较低,用水工艺比较落后,用水效率较低。如1978年北京城近郊区工业用水的重复利用率为30%,北京钢厂用水的重复利用率仅有13%[7]。近年来,我国坚持节水优先,实行最严格水资源管理制度,强化水资源刚性约束,实施国家节水行动。2021年我国重点钢铁企业水的平均重复利用率达到98%。2021年国家六部委联合印发《工业废水循环利用实施方案的通知》,提出至2025年,力争规模以上工业用水重复利用率达到94%左右。总体上,在我国工业迅速发展的背景下,20年来工业用水由升转降,2019年我国工业增加值(可比价)较2000年增长了约4.5倍,但工业用水量仅增长了7%左右。上世纪70年代呈现的工业增加值增加带动用水增加的现象发生了根本性变化。有研究运用库茨涅兹曲线建立工业发展与用水的关系,结果显示,从2014年开始至今,我国工业增长与水资源变量持续绝对脱钩[8]

3 2001~2020年我国工业增加值和工业用水较2000年变化幅度对比示意图

(二)农业总体呈现产粮增加而用水微降态势

农田灌溉需水主要由作物生长特性决定,需水定额调整弹性低。但统筹土壤、种植结构、耕作方法、灌溉技术以及渠系条件等,农业灌溉节水空间很大。改革开放以来,我国农作物种植面积、有效灌溉面积不断增加,粮食产量总体上逐年增长,粮食播种面积基本不变,而农业用水虽呈现波动但总体降低,十八大以来的降势更加明显。同时,在实施国家节水行动,加强农业节水增效,推动用水方式由粗放向节约集约转变政策的指引下,2021年我国农田灌溉水有效利用系数达到0.568,较2012年提高了0.052。

2021年我国有效灌溉面积约10.4亿亩,粮食产量约13657亿斤,分别较2000年增加了29.3%和47.7%。农田灌溉水有效利用系数由2000年的0.43增加至2021年的0.568,农业用水较2000年减小了3.7%左右。需要说明的是,农业灌溉用水受天然来水影响大,但2003年及后续一段时间粮食产量和农业用水大幅降低,从来水条件看,并非供水能力不足导致,需进一步从粮价、种粮积极性等角度分析原因。

注:1995年以前的用水量根据1980年、1985年、1990年和1995年用水总量[2]进行插补;1996年用水量根据1995年和1997年插补;1997~2021年数据来自全国水资源公报。2012年调整用水统计口径,将生活用水中的牲畜用水调整到了农业用水中,该水量占农业用水比重很小,不会影响趋势性判断,本次分析未对此做调整。

4 2001~2020年我国有效灌溉面积、粮食产量和农业用水较2000年变化幅度对比示意图

(三)生活和生态对用水总量增加的拉动影响增加

改革开放以来,我国生活用水呈持续增长的趋势,生活用水比重由1980年的2%左右增长至2021年的15%左右,生活用水对总用水量的影响逐渐增加。

2021年,我国人口总量约14.1亿人,城镇人口数9.1亿人,分别为改革开放初期的1.5倍和5.3倍,相应地,生活用水量超过1980年10倍。从趋势看,近十年我国生活用水指标(含公共用水)增长速度趋缓。2020年受疫情影响生活用水指标略有降低,2021年生活用水指标突然大幅增加,出现了不规律的变化。

5  2012-2021年实际人均生活用水量示意图

随着国家生态文明建设不断推进,我国人工生态环境用水量从无到有,2003-2021年以年均8%的增速增长,近10年来生态成为增幅最大的用水对象。2021年全国生态用水量为316.9亿m3,约为2013年全国生态用水量的3倍。

6  2012-2021年我国生活、生产、生态用水态势变化示意图

三、已有的需水预测结果普遍偏大

多年来,水利部门及专家学者等在不同时期对未来不同阶段的水资源需求做过诸多预测研究,结果普遍偏大。例如,1994年《中国21世纪人口、环境与发展白皮书》提出的2000年6000亿m3需水预测值,尽管较其他预测结果小很多,但从实际用水看,也是在十年之后的2010年达到该水平,且“十三五”以来全国实际用水总量介于5813亿~6043亿m3

在改革开放以来实际用水量的基础上,若套用已有的2025年、2030年需水预测成果(考虑2020年受疫情影响,以2019年为基数),则2019-2025年和2019-2030年两个阶段用水量变化态势可能是40年来增幅最大的5年期、10年期,如下图所示。

注:图中1977-1997年用水总量采用了内插延伸。

7  我国实际用水与需水预测成果对比示意图

部分有关2030年需水预测结果是基于届时我国将达到16亿人口进行测算的。有研究提出,从我国目前人口发展形势看,2029年我国人口将可能达峰,并在此后持续降低,达峰人口约14.42亿人[12]。实际上,从最新的出生人口数据看,2021年我国29个省份中仅有六个省份出生人口超过50万;仅广东一省出生人口超过100万。多个省份创下了数十年来新低。为此,人口达峰可能还会提前。人口是需水预测最基础的关键数据,以人口变动剖析经济社会发展问题,对用水的研判有重大影响。

笔者分析认为,在不考虑大面积开发土地发展农业的前提下,我国经济社会用水已较人口先行达峰。未来需水增加更多会体现在生态上。目前,利用已有供水工程相机进行人工生态补水或运用再生水实施人工生态补水已取得共识,但对于增量需求上强化生态补水的方式方法尚存争议。

四、新鲜水供水量已出现明显下降

长期以来,我国新鲜水供水量与用水量基本上是一致的,但近20年来,随着全社会节水优先战略的实施以及节水型社会建设工作的推进,新鲜水供水量发生较大变化,特别是党的十八大以来我国新鲜水供水量降幅更加明显,再生水利用程度不断加大。“十三五”期间新鲜水供水量与“十一五”期间基本一致,较“十二五”有所下降。

2021年全国非常规水源供水约138亿m3,较2000年非常规水源供水21亿m3增长了近5.6倍。对标国际国内先进节水水平,未来我国生活、工业和农业用水总体上还存在一定的节水空间,再生水利用还会随之增加,也将继续影响新鲜水供水量。

图片

8 2000-2021年我国新鲜水供水变化示意图

五、科学规划国家水网工程

新中国成立以来,不同时期都十分重视水利工程建设,现已拥有水库9.87万座(其中大中型水库0.47万座,小型水库9.4万座),这些水库总库容约9300亿m3[13],对我国水资源供给发挥了重要作用。同时还建设了大批跨流域引调水工程,这些工程基本可以保障一般水文年份我国经济社会发展用水需求。但由于水资源时空分布极不均衡,再加上现有水利工程体系联网程度和网络韧性不足,如遇枯水年,缺水问题仍较为突出,供水安全保障距全面支撑我国高质量发展的要求仍有一定差距,亟需建设和完善国家水网工程予以解决。

一是坚持节水优先,继续强化水资源刚性约束。细化落实四水四定,统筹用好本地水和外来水,推进农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损,加强再生水利用,提高水资源利用效率。

二是坚持尊重规律,准确研判未来需水空间。不同时期我国经济用水统计口径和方法可能有较大差异,以全面实施最严格水资源管理制度以来的时期,或“十三五”以来经济社会发展和用水情况作为基准进行规律分析和需水研判更为符合实际。由于此期间用水统计具有较好一致性,可以准确研判未来需水形势,有助于科学规划国家水网工程,提升供水保障水平。

三是强化优化调度,发挥好水利工程综合效益。目前我国水利工程在功能运用上还有较大的优化空间,未来可深入探索运用现代雨洪预报预测技术,系统优化工程调度,提高水资源利用水平,增加有效供给。

四是聚焦高要求,加快推进水网工程建设。未来水资源需求增量空间有限,但人民群众对优质水资源、健康水生态、宜居水环境、可控水风险的新期待对水安全保障提出了更高的要求。需立足新发展阶段,围绕新形势新情况,在充分发挥好已有工程效益的基础上,以联网、补网、强链为重点,加快水网工程建设,提高水旱灾害防御能力,为经济社会高质量发展提供坚实的基础支撑。

参考文献

[1]国家统计局年度数据.

https://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01.

[2]钱正英,陈家琦,冯杰.中国水利的战略转变[J].城市发展研究,2010,17(04):1-5.

[3]中华人民共和国水利部.中国水资源公报[M].北京:水利部水利信息中心.

[4]陆大道.水源与工业布局[J].城市规划,1980(05):1-10.

[5]粟宗嵩,姜伟.论国外近代治水的教训[J].世界农业,1980 (12):28-34.

[6]史丹.新中国70年工业发展成就与战略选择[J].经济问题研究,2020(3):3-9.

[7]袁子恭.水资源的合理利用与保护[J].自然资源,1980(03):57-63.

[8]郭丰源,徐剑锋,徐敏,张丛林,王毅,等.我国工业用水现状、问题与节水对策[J].环境保护,2022,50(06):58-63.

[9]冯尚友.本世纪末我国水资源的利用[J].武汉水利电力学院学报,1978 (Z1):89-96.

[10]钱正英.中国可持续发展水资源战略研究综合报告[C].中国水利学会2001学术年会论文集,2001:3-18.

[11]水利部、国家发展改革委联合发布《关于印发“十四五”用水总量和强度双控目标的通知》.

http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-03/18/content_5679631.htm.

[12]中国社会科学院人口与劳动经济研究所.人口与劳动绿皮书:中国人口与劳动问题报告No.19[M].北京:社会科学文献出版社.2019.

[13]国务院新闻办公室举行国务院政策例行吹风会.2020-11-30.

http://www.gov.cn/xinwen/2020zccfh/47/index.htm.

注:文中图片来源于网络。




 
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