王建華,何國(guó)華,師林蕊,朱永楠
(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)
經(jīng)濟(jì)社會(huì)關(guān)鍵要素發(fā)展趨勢(shì)和峰值研判,是決定經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑、社會(huì)治理模式和國(guó)家安全保障的重要課題。我國(guó)2011年出現(xiàn)的勞動(dòng)力規(guī)模達(dá)峰、2022年出現(xiàn)的人口達(dá)峰和2030年將要出現(xiàn)的碳達(dá)峰,均對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)產(chǎn)生了深刻影響。水資源是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源,是人類生存、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)我國(guó)用水達(dá)峰問題進(jìn)行科學(xué)研判,關(guān)系到國(guó)家水資源宏觀管理決策以及重大水利工程規(guī)劃布局。
近日,姜富華、邢智慧在《中咨研究》發(fā)表了《做好新時(shí)期水資源需求的研判》一文,通過分析我國(guó)用水演變過程,預(yù)測(cè)未來人口、工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),梳理其他國(guó)家用水量與人口、GDP 的脫鉤關(guān)系,提出我國(guó)生產(chǎn)、生活用水量已經(jīng)達(dá)峰,未來新鮮水使用量總體不會(huì)增加的論斷。綜合分析我國(guó)供用水態(tài)勢(shì),筆者認(rèn)為目前我國(guó)水安全保障的壓力仍然較大,水供給標(biāo)準(zhǔn)仍有一定提升空間,未來用水演變態(tài)勢(shì)也仍然存在一定不確定性,現(xiàn)階段就提出我國(guó)用水已經(jīng)達(dá)峰的結(jié)論有待商榷,故提出以下見解認(rèn)識(shí),以作探討。
用水量不同于需水量。經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水量是指區(qū)域滿足正常合理消費(fèi)水平、維持經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定所需要的理想水量規(guī)模,而用水量則是指區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境實(shí)際使用的水量規(guī)模,不僅與需求有關(guān),還受到區(qū)域水資源條件、工程保障能力、政策調(diào)控力度等多種因素影響,是現(xiàn)狀條件下用水情況的現(xiàn)實(shí)反映。對(duì)于很多國(guó)家和地區(qū),經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展仍處在較低水平,但水資源條件限制使其用水規(guī)模無法滿足合理需求,導(dǎo)致正常的發(fā)展路徑被破壞。需水和用水的差值可以認(rèn)為是缺水,缺水特征包括對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)修復(fù)造成較大破壞的剛性缺水,以及缺水影響較為輕微、在一定條件下可以接受的彈性缺水(圖1)。
圖1 需水量與用水量的關(guān)系
應(yīng)對(duì)缺水問題的路徑選擇會(huì)對(duì)區(qū)域用水態(tài)勢(shì)產(chǎn)生直接影響。面臨剛性缺水的地區(qū),實(shí)踐過程中往往會(huì)通過擠占河湖生態(tài)用水、超采地下水或外流域調(diào)水的方式解決剛性缺水問題,這會(huì)導(dǎo)致用水規(guī)模增加。面臨彈性缺水的地區(qū),若采用增加供水能力等“強(qiáng)載”的方式緩解缺水,用水規(guī)模則會(huì)增加;若采用壓縮高耗水產(chǎn)業(yè)規(guī)模、增加虛擬水進(jìn)口等“卸荷”的方式,用水規(guī)模則會(huì)下降。整體來看,需水規(guī)模、用水條件、缺水特征可看作是決定區(qū)域用水峰值的三大邊界條件,若只從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、人口規(guī)模、節(jié)水效率等用水相關(guān)驅(qū)動(dòng)要素開展分析,忽視區(qū)域?qū)λ男枨笠约皩?duì)缺水的耐受程度,可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)用水態(tài)勢(shì)的誤判。
北方地區(qū)是我國(guó)水資源供需矛盾最突出、水問題最嚴(yán)重的區(qū)域,近年來北方地區(qū)用水增幅有所下降,節(jié)水效率提升是一個(gè)重要因素,但“無水可用”可能也是一個(gè)不可忽視的原因。以黃河流域?yàn)槔?0世紀(jì)80—90年代是黃河干流斷流最嚴(yán)重的時(shí)期,平均“四年三斷流”,2000年以來黃河干流連續(xù)20多年不斷流,缺水態(tài)勢(shì)似乎有所好轉(zhuǎn),但實(shí)際情況可能與表象并不相符。以黃河開始不斷流的2000年為分界點(diǎn),從供給側(cè)來看,黃河流域水資源量這些年加速衰減,多年平均天然年徑流量從1919—1975 年的580 億m3,下降到1956—2000年的535億m3。根據(jù)《黃河流域水文設(shè)計(jì)成果修訂》,2000—2017 年平均天然年徑流量進(jìn)一步下降到459 億m3。從需求側(cè)看,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平不斷提升,流域用水需求并未下降,1990—1999年流域年均耗水量為282億m3,2000—2017年流域年均耗水量增加到300億m3,增幅超過6%。在需求有所增加而供給大幅度減少的背景下,流域必然會(huì)朝著無水可用的方向發(fā)展。黃河干流后來之所以能夠不斷流,只是通過嚴(yán)格的科學(xué)管控,將矛盾的表象由顯性轉(zhuǎn)為隱性、由干流集中體現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榱饔蚓鶆蝮w現(xiàn)。再以天津市為例,在南水北調(diào)中線工程通水前的2013 年(常住人口為1410萬人),天津市年生活用水量為5億m3;南水北調(diào)中線工程通水后,天津市供水壓力得到一定程度緩解,2017年在常住人口規(guī)模同樣為1410萬人情況下,年生活用水量增加至6.1億m3,這同樣說明供給的“天花板”約束是導(dǎo)致2013年之前天津用水未顯著增長(zhǎng)的重要原因。因此,僅僅關(guān)注用水規(guī)模下降表象而不考慮其深層次原因,很難科學(xué)判斷未來用水演變態(tài)勢(shì)。
除了正常用水需求無法得到有效滿足,導(dǎo)致用水量始終維持在較低水平外,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)整、用水計(jì)量誤差、國(guó)際貿(mào)易環(huán)境變化也是影響我國(guó)用水態(tài)勢(shì)的潛在要素。
(1)用水統(tǒng)計(jì)可能存在導(dǎo)向性調(diào)整
為保障我國(guó)水資源可持續(xù)利用,2012年國(guó)家建立最嚴(yán)格水資源管理制度,明確了各地區(qū)用水控制紅線。最嚴(yán)格水資源管理制度是中央統(tǒng)籌規(guī)范督查檢查考核工作以來水利部保留的唯一考核事項(xiàng),這樣的管理制度一方面大幅度提升了各地區(qū)用水效率,促進(jìn)全社會(huì)有效建立了用水剛性約束機(jī)制;另一方面也導(dǎo)致部分地區(qū)以用水總量為控制標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)向性調(diào)整統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。以農(nóng)業(yè)用水為例,農(nóng)業(yè)是我國(guó)監(jiān)測(cè)計(jì)量較為薄弱的用水戶,也是用水統(tǒng)計(jì)誤差的主要來源。按照農(nóng)業(yè)需水機(jī)理,區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量與區(qū)域降水規(guī)模存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,降水規(guī)模越大則農(nóng)業(yè)用水量越少。但根據(jù)2013年以來我國(guó)某農(nóng)業(yè)大省的農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(圖2),農(nóng)業(yè)用水規(guī)模與降水量并未表現(xiàn)出明顯關(guān)聯(lián),這也從側(cè)面印證了我國(guó)農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計(jì)可能存在一定誤差。此外,用水統(tǒng)計(jì)口徑變化導(dǎo)致的數(shù)據(jù)差異,也在一定程度上造成用水總量的一致性受到影響。
圖2 某省份農(nóng)業(yè)用水與降水關(guān)系
(2)用水計(jì)量可能存在系統(tǒng)性誤差
用水計(jì)量是實(shí)現(xiàn)水資源高效開發(fā)利用的基礎(chǔ),現(xiàn)階段我國(guó)生活用水和工業(yè)用水計(jì)量系統(tǒng)較為完善,但農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水計(jì)量受多種因素影響仍存在較大誤差。以地下水計(jì)量為例,目前地下水用水量測(cè)算普遍采用定額、電折水系數(shù)、電耗水量等間接方式獲取,極易受到人為因素干擾。姚麗利等利用模擬模型與地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)北京市地下水開采量進(jìn)行了反演,認(rèn)為2012—2014 年北京市年平均地下水開采量應(yīng)為22.8億m3,該數(shù)據(jù)比公報(bào)數(shù)據(jù)擴(kuò)大了14%。
(3)國(guó)際貿(mào)易環(huán)境不確定性應(yīng)予以考慮
我國(guó)用水規(guī)模與國(guó)際貿(mào)易格局也有著直接聯(lián)系。過去數(shù)十年國(guó)際貿(mào)易格局基本穩(wěn)定有序,我國(guó)可以通過充分進(jìn)口高耗水產(chǎn)品來減緩自身用水壓力。但近年來受新冠疫情、國(guó)際環(huán)境動(dòng)蕩等因素影響,我國(guó)對(duì)外貿(mào)易出現(xiàn)“黑天鵝”“灰犀?!笔录母怕拭黠@增加,決定我國(guó)用水規(guī)模的外部控制邊界開始出現(xiàn)顯著的不確定性。2022 年我國(guó)小麥、大豆、原油等高耗水產(chǎn)品的進(jìn)口規(guī)模分別占當(dāng)年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總量的7%、491%、258%,如果無法通過進(jìn)口滿足這些高耗水產(chǎn)品的需求,我國(guó)用水規(guī)模無疑將顯著增加。
分析發(fā)達(dá)國(guó)家用水演變過程對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)我國(guó)用水規(guī)律具有指導(dǎo)借鑒意義。對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)過用水拐點(diǎn)的發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)20 世紀(jì)80—90 年代是發(fā)達(dá)國(guó)家用水總量達(dá)到峰值的集中時(shí)期。但達(dá)到第一個(gè)用水拐點(diǎn)后,不同國(guó)家的用水過程具有明顯差異,首次出現(xiàn)用水拐點(diǎn)并不意味著未來用水一定下降(圖3)。整體來看,發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)首個(gè)用水拐點(diǎn)后表現(xiàn)出三種演變態(tài)勢(shì):①澳大利亞、加拿大、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家實(shí)現(xiàn)用水達(dá)峰后,用水規(guī)模迅速下降,呈現(xiàn)出明顯的“倒V形”特征。1995年澳大利亞達(dá)到用水峰值241億m3,隨后的1996 年和1997 年,年用水量分別快速下降到231億m3和221億m3。②美國(guó)、挪威、日本和韓國(guó)在達(dá)到用水峰值后,經(jīng)歷了較長(zhǎng)的平臺(tái)期,這期間用水規(guī)模相對(duì)穩(wěn)定。以美國(guó)為例,在1980 年用水達(dá)峰后,年用水總量連續(xù)20 余年在5500 億~5800 億m3波動(dòng),直至2007以年后,用水總量才開始出現(xiàn)較明顯下降。③丹麥、荷蘭、愛爾蘭和意大利在達(dá)到第一個(gè)用水拐點(diǎn)后,用水量有所減少,但之后又表現(xiàn)出了較為明顯的波動(dòng)性變化。例如愛爾蘭在1994 年第一次達(dá)到用水拐點(diǎn)(12億m3),隨后10年用水量開始不斷下降,但2007年以來愛爾蘭用水量開始持續(xù)增加,目前年用水總量已達(dá)到14億m3,顯著高于首次拐點(diǎn)規(guī)模。
圖3 部分發(fā)達(dá)國(guó)家用水演變歷程
因此,即便我國(guó)第一次用水拐點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn),也不能放松對(duì)供水保障的高度重視,仍需在提高水資源節(jié)約集約利用效率、強(qiáng)化水資源配置、加大非常規(guī)水利用、提升管理水平的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)供水保障的彈性和韌性。
基于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特征、用水演變規(guī)律及發(fā)展目標(biāo)要求,本文對(duì)各行業(yè)未來一個(gè)時(shí)期用水態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析研判。經(jīng)分析,筆者認(rèn)為《做好新時(shí)期水資源需求的研判》一文中對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水總體不會(huì)大幅度增加的判斷符合未來演變態(tài)勢(shì),但生活用水、人均環(huán)境用水和生態(tài)用水未來存在增加的可能。
水土資源空間不匹配是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本特征。我國(guó)北方地區(qū)水資源量?jī)H占全國(guó)的20%,但耕地面積和產(chǎn)量占比均達(dá)到60%,盡管近年來我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重心持續(xù)向北方偏移,但受制于水資源條件,預(yù)計(jì)未來北方農(nóng)業(yè)用水增量將較為有限;而南方由于耕地面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械便利性等條件限制,農(nóng)業(yè)用水也不會(huì)大幅度增加。此外,農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的大規(guī)模推廣使用也會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)用水增長(zhǎng)起到限制作用。需要注意的是,隨著我國(guó)食物消費(fèi)的不斷升級(jí),我國(guó)糧食安全由國(guó)內(nèi)、國(guó)際兩個(gè)市場(chǎng)共同保障的特性已十分明顯,且部分農(nóng)產(chǎn)品主要依賴國(guó)外進(jìn)口??紤]到近年來國(guó)際食物貿(mào)易的不穩(wěn)定性明顯增加,國(guó)家制定相關(guān)用水政策時(shí),需對(duì)突發(fā)事件導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)用水快速增加予以充分考慮。
擁有全部工業(yè)門類,以實(shí)體經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展,是我國(guó)與主要發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展路徑的重大區(qū)別,這種發(fā)展模式意味著我們必須保障工業(yè)用水的長(zhǎng)期有效供給。目前我國(guó)不同地區(qū)工業(yè)化進(jìn)程存在顯著差異,這將導(dǎo)致工業(yè)用水產(chǎn)生較大的空間分異。東部地區(qū)現(xiàn)階段已經(jīng)總體進(jìn)入工業(yè)化后半階段,工業(yè)結(jié)構(gòu)主要以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高端制造業(yè)為主,伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化,未來用水需求可能會(huì)持續(xù)減弱;中、西部地區(qū)工業(yè)化進(jìn)程尚未完成,且以能源、化工為代表的重工業(yè)仍處于快速發(fā)展階段,未來工業(yè)用水需求還會(huì)快速增加,但考慮到中、西部地區(qū)較高的工業(yè)用水效率及水資源供給約束,實(shí)際用水規(guī)模預(yù)計(jì)不會(huì)有大幅度上漲。
人口規(guī)模和人均生活水平是決定生活用水量的兩大關(guān)鍵要素,目前我國(guó)人口已經(jīng)進(jìn)入負(fù)增長(zhǎng)階段,在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)人口規(guī)模不斷減少的趨勢(shì)難以轉(zhuǎn)變;但與此同時(shí),我國(guó)城鄉(xiāng)居民的人均用水水平也在不斷提升。根據(jù)《人口與勞動(dòng)綠皮書:中國(guó)人口與勞動(dòng)問題報(bào)告》,我國(guó)城鎮(zhèn)化率將由2020 年的63.9%增加到2035年的75%~80%,約有2億人在此期間從農(nóng)村轉(zhuǎn)移至城鎮(zhèn)。參考He和Shi等的研究成果,城鎮(zhèn)化率每增加1%,我國(guó)城鎮(zhèn)生活用水量將增加16.7億m3;人均可支配收入每增加1倍,居民家庭生活用水量增加6.4%。在我國(guó)城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)仍不斷發(fā)展的大背景下,預(yù)計(jì)我國(guó)生活用水量在較長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)還將持續(xù)增長(zhǎng)。
近年來我國(guó)城鄉(xiāng)人居環(huán)境保障力度不斷升級(jí),“美麗中國(guó)”被納入社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)目標(biāo),“人與自然和諧共生”被納入新時(shí)代堅(jiān)持和發(fā)展中國(guó)特色社會(huì)主義基本方略。充足的人居環(huán)境用水是優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品供給的基本前提,目前我國(guó)人均環(huán)境用水定額僅20.5 L/(人·日),與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距,預(yù)計(jì)隨著節(jié)水效率提升、再生水回用規(guī)模擴(kuò)大等因素影響,我國(guó)城鄉(xiāng)人均環(huán)境用水規(guī)模會(huì)有一定程度增加,但增長(zhǎng)幅度將受到水資源供給條件等因素影響。
河湖生態(tài)用水能否充足有效保障,是影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水規(guī)模的前置性條件。參考《調(diào)水工程“十四五”專項(xiàng)規(guī)劃》評(píng)價(jià)成果,我國(guó)生態(tài)用水缺口主要集中在黃河、淮河、海河和西北諸河片等北方地區(qū),目前北方地區(qū)擠占生態(tài)水量超過110億m3,地下水超采量接近200 億m3,地下水累計(jì)超采量超過1800 億m3,生態(tài)用水約束嚴(yán)重。根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況,預(yù)計(jì)生態(tài)用水增量需求會(huì)受到不同生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)的直接影響:若將滿足現(xiàn)狀生態(tài)缺水作為保障目標(biāo),北方地區(qū)生態(tài)用水增量預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)一定程度增加;若以補(bǔ)償生態(tài)水量欠賬為目標(biāo),生態(tài)用水增幅則會(huì)顯著上漲。
盡管現(xiàn)階段就提出我國(guó)生產(chǎn)、生活用水量已經(jīng)達(dá)峰的結(jié)論還為時(shí)尚早,但筆者非常贊同《做好新時(shí)期水資源需求的研判》一文提出的“科學(xué)研判水資源供求趨勢(shì),精準(zhǔn)精確做好需水預(yù)測(cè)”觀點(diǎn),建議從扎實(shí)做好需水規(guī)律研究、完善用水監(jiān)測(cè)計(jì)量、開展不確定性應(yīng)對(duì)三方面發(fā)力,精準(zhǔn)精確做好需水預(yù)測(cè)。
對(duì)用水變化規(guī)律的科學(xué)認(rèn)知是開展需水預(yù)測(cè)的前提。我國(guó)水利相關(guān)規(guī)劃需水預(yù)測(cè)結(jié)果普遍偏大,其中一個(gè)重要原因是沒有把握好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與用水之間的關(guān)系。面對(duì)我國(guó)人口總量下降、城鎮(zhèn)化率增速放緩、經(jīng)濟(jì)從高速增長(zhǎng)向高質(zhì)量轉(zhuǎn)變的重大變化,以往的用水規(guī)律已經(jīng)難以指導(dǎo)未來的需水預(yù)測(cè)。因此,需要堅(jiān)持系統(tǒng)觀念,深入分析人口、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)等用水相關(guān)要素的演變規(guī)律,研判把握水資源長(zhǎng)遠(yuǎn)供求趨勢(shì)、區(qū)域分布、結(jié)構(gòu)特征,做實(shí)做準(zhǔn)需水預(yù)測(cè)。
由于統(tǒng)計(jì)口徑變化、數(shù)據(jù)修正等原因,我國(guó)用水統(tǒng)計(jì)量與實(shí)際量存在一定程度誤差,造成實(shí)際用水規(guī)模不清、真實(shí)用水變化不明等問題。需進(jìn)一步完善用水監(jiān)測(cè)計(jì)量,算清農(nóng)業(yè)等用水大戶“供用水賬”。此外,我國(guó)取用水監(jiān)測(cè)計(jì)量主要以傳統(tǒng)的地面監(jiān)測(cè)計(jì)量為主,雖然精度較高,但一定程度存在前期建設(shè)成本大、后期運(yùn)行維護(hù)困難等問題,可將傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段與衛(wèi)星遙感等現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合,提升用水監(jiān)測(cè)精度。
當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局,不確定性因素日益增多,這要求我國(guó)必須在一個(gè)更加不穩(wěn)定、不確定的國(guó)際環(huán)境中謀求發(fā)展。水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源,水安全與社會(huì)安全、經(jīng)濟(jì)安全、糧食安全、能源安全等密切相關(guān)。當(dāng)前,我國(guó)部分高耗水產(chǎn)品嚴(yán)重依靠進(jìn)口,面對(duì)不斷變化的國(guó)際環(huán)境,需要提前謀劃、科學(xué)論證供水格局,留夠“安全冗余”,為新時(shí)期國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)與高質(zhì)量發(fā)展提供更加有力的水安全保障。