何國華 趙勇 王浩 何凡 李海紅 秦長海 朱翰林

摘要：人口規(guī)模結(jié)構(gòu)是決定水資源需求的關(guān)鍵因子，在人口總量負增長的重大變化背景下，中國經(jīng)濟社會需水如何演變直接關(guān)系到水資源管理宏觀決策。本文通過分析中國人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)對經(jīng)濟社會需水的影響規(guī)律，構(gòu)建了基于人口特征的需水變化曲線，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測了經(jīng)濟社會需水演變態(tài)勢及峰值時點。研究結(jié)果表明：中國經(jīng)濟社會需水峰值可能出現(xiàn)在2042年，達峰規(guī)模約為7 300億m³;2050年之前，城鎮(zhèn)地區(qū)需水總量將會持續(xù)增加，農(nóng)村地區(qū)需水峰值將于2030年左右出現(xiàn)。經(jīng)濟社會需水規(guī)模是決定區(qū)域用水特征的邊界條件，研究認(rèn)為在中國經(jīng)濟社會需水還未到達拐點、國際貿(mào)易環(huán)境動蕩加劇的背景下，未來中國供水保障還應(yīng)該保持一定的彈性和韌性。

關(guān)鍵詞：需水峰值;人口負增長;城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu);年齡結(jié)構(gòu);需水變化曲線

中圖分類號：TV213.4

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-6791（2024）02-0220-12

收稿日期：2023-09-06;網(wǎng)絡(luò)出版日期：2024-02-02

網(wǎng)絡(luò)出版地址：https：//link.cnki.net/urlid/32.1309.P.20240201.0935.002

基金項目：國家重點研發(fā)計劃資助項目（2021YFC3200204）;國家自然科學(xué)基金資助項目（52109042）

作者簡介：何國華（1990—），男，甘肅慶陽人，高級工程師，博士，主要從事國家水網(wǎng)、水-能源-糧食紐帶關(guān)系研究。

E-mail：hegh@iwhr.com

通信作者：趙勇，E-mail：zhaoyong@iwhr.com

人口特征是決定水資源需求格局的基礎(chǔ)性、全局性要素，關(guān)系到國家經(jīng)濟社會發(fā)展的大局。2022年，中國人口總量較2021年減少85萬人，是近61 a來中國人口首次出現(xiàn)負增長;65歲以上人口占比首次超過14%，進入深度老齡化社會。人口格局重大變化對需水態(tài)勢產(chǎn)生的影響及其作用機理已經(jīng)成為中國水資源需求管理研究的重要課題。

對需水規(guī)模和特征進行有效預(yù)測是水資源中長期開發(fā)利用和管理的前提。從國家尺度看，目前中國普遍采用的需水預(yù)測方法有趨勢分析法和用水定額法，無論采用何種方法，人口要素都是預(yù)測是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵因子^［1-2］。1998年國家計委和水利部編制《全國水中長期供求計劃》，預(yù)測2000年和2010年全國人口總量分別為12.75億、14億人，城鎮(zhèn)化率分別為31.9%、39.5%，在此基礎(chǔ)上利用趨勢分析法和定額法，推算得出2000年和2010年需水總量分別為6 000億、7 200億m³。2010年發(fā)布的《全國水資源綜合規(guī)劃》，預(yù)測2020年中國人口總量為14.4億人、城鎮(zhèn)化率為55.6%，并采用定額法預(yù)測2020年需水量為6 964億m³。實際上，2000年、2010年和2020年，中國人口總量分別為12.67億、13.40億、14.12億人，與預(yù)測數(shù)據(jù)有所差距;城鎮(zhèn)化率分別為36.2%、49.9%、64.1%，與預(yù)測數(shù)據(jù)差別明顯;用水總量分別為5 498億、6 022億、5 813億m³，與預(yù)測數(shù)據(jù)差別極大^［3-4］。隨著人口格局變化加劇，近年來眾多機構(gòu)和學(xué)者圍繞人口特征對需水的影響進行了新的探討，研究重點集中在水安全風(fēng)險評估、需水規(guī)模預(yù)測和影響機理識別等方面。在水安全風(fēng)險評估方面，聯(lián)合國教科文組織發(fā)布的《2023聯(lián)合國世界水發(fā)展報告》指出，隨著人口總量快速增加等因素影響，2050年之前全球用水量仍將以每年1%的速率持續(xù)增長，中、低收入國家未來將面臨較大的供水壓力^［5］。Nazari等^［6］構(gòu)建了全球尺度的水密度指數(shù)（人口規(guī)模與可新增水資源量比值），發(fā)現(xiàn)21世紀(jì)中期全球2/3的人口將生活在水資源壓力較大的地區(qū)，該比例將比1965年增加17%。Klassert等^［7］通過建立反映人口特征和氣候特征的系統(tǒng)動力模型，識別了人口結(jié)構(gòu)和氣候變化對約旦水安全的影響，評估結(jié)果認(rèn)為在最不利的氣候條件下，人口增加會導(dǎo)致約旦2100年人均可用水量下降50%。在需水規(guī)模預(yù)測方面，秦長海等^［8］認(rèn)為經(jīng)濟水平是需水增長的主要動力，通過解析人均GDP與人均需水量的關(guān)系特征，預(yù)測中國全口徑需水總量將于2039年達到峰值6 907億m³。趙勇等^［4］梳理了主要發(fā)達國家用水演變歷程，提出了第三產(chǎn)業(yè)占比為60%、人均GDP為2萬美元、城鎮(zhèn)化率為70%的用水峰值特征，并結(jié)合各地區(qū)人口、產(chǎn)業(yè)發(fā)展演變規(guī)律，預(yù)測了中國用水量將于2037年達到峰值6 480億m³。此外，還有一些學(xué)者解析了人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、收入結(jié)構(gòu)、教育結(jié)構(gòu)對需水的影響機理^［9-11］，并給出了相應(yīng)量化成果。總體來看，針對人口要素對需水的影響，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，取得了豐碩成果。但現(xiàn)有成果主要以相關(guān)性分析等手段開展研究，難以有效評估人口特征的多維度變化對需水的復(fù)雜影響，且現(xiàn)有研究較少考慮人口達峰與需水的相互關(guān)系，難以支撐國家需水管理的實踐需求。

需水量是指區(qū)域滿足正常合理消費水平、維持經(jīng)濟社會可持續(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;用水量則是指區(qū)域經(jīng)濟社會和生態(tài)環(huán)境實際使用的水量規(guī)模，不僅與需求有關(guān)，還受到區(qū)域水資源條件、工程保障能力等多種因素影響^［12］。中國以往水量需求測算主要從用水端展開，通過趨勢分析法、用水定額法、人均用水量法推求未來用水需求，缺少考慮商品、服務(wù)端的快速變化對水需求的直接影響。為了全面、準(zhǔn)確地反映人口變化對需水的重大影響，本文從消費端出發(fā)，量化分析人口的年齡結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)對需水的作用機理，并以此為切入點，分析研判中國經(jīng)濟社會需水峰值的規(guī)模和時點。本研究可為中國水安全保障提供技術(shù)支撐，為水資源供需格局研判和水資源管理政策制定提供參考依據(jù)。

1 人口特征對經(jīng)濟社會需水的影響分析

中國人口會長期處于負增長態(tài)勢已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和研究機構(gòu)的普遍共識，但相比于已經(jīng)出現(xiàn)人口達峰的發(fā)達國家，中國人口格局表現(xiàn)出三方面顯著特征。一是人口總量仍會長期處于超大規(guī)模。根據(jù)聯(lián)合國人口司預(yù)測^［13］，截至21世紀(jì)中期中國人口總量還會保持在13億人。因此，中國的人口負增長是超大人口規(guī)?；A(chǔ)上的緩慢負增長，人口規(guī)模巨大始終是中國的基本國情。二是少子化與老齡化是中國人口年齡結(jié)構(gòu)的主要態(tài)勢。目前，中國14歲以下和65歲以上人口占比在全球214個國家和地區(qū)中分別排名153位和65位，是全球主要經(jīng)濟體中少子化、老齡化問題比較突出的國家，考慮到人口出生率不斷下降的實際情況，未來中國少子化、老齡化問題可能會更加突出。三是人口會持續(xù)向經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)轉(zhuǎn)移。人口向京津冀、長三角、珠三角、成渝等城市群以及省會城市集中是中國人口空間變化的顯著特征，根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，2010—2020年間中國省會城市的常住人口和流動人口分別增加了1 058萬和7 811萬人，造成中心城市承載壓力明顯加大。

人口結(jié)構(gòu)包括年齡結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、教育結(jié)構(gòu)、消費結(jié)構(gòu)等多個方面，考慮到年齡結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)是中國人口格局變化的關(guān)鍵變量，并且教育結(jié)構(gòu)、消費結(jié)構(gòu)與城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)存在較為明顯的關(guān)聯(lián)性，因此，著重分析年齡結(jié)構(gòu)和城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)對中國需水的影響機理。選擇與人口變化密切相關(guān)的居民生活需水、主要工業(yè)品消費需水和食物消費需水為研究對象。本文中的居民生活需水是指居民住宅日常生活需水，主要工業(yè)品消費需水是指生產(chǎn)與居民生活密切相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品的需水量，食物消費需水是指農(nóng)田灌溉、林牧漁業(yè)灌溉和牲畜繁殖生長所需的凈消耗水量。城鄉(xiāng)不同年齡段居民的生活需水?dāng)?shù)據(jù)來自本團隊在全國發(fā)放的22 500份家庭用水行為習(xí)慣調(diào)查問卷（其中有效問卷18 742份）;主要工業(yè)品消費數(shù)據(jù)來自于《中國統(tǒng)計年鑒2021》和相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書、消費調(diào)查報告及相關(guān)文獻^［14-16］，主要工業(yè)品生產(chǎn)用水?dāng)?shù)據(jù)來自于相關(guān)產(chǎn)品的用水定額標(biāo)準(zhǔn);食品消費量數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計年鑒2021》，不同食物類型的耗水?dāng)?shù)據(jù)來自于He等^［17］、吳燕等^［18］的研究成果。本研究以2021年為基準(zhǔn)年，少年、青年、中青年、中年和老年的年齡閾值分別為20歲以下、20～29歲、30～39歲、40～59歲和60歲以上。

1.1 城鄉(xiāng)不同年齡結(jié)構(gòu)居民家庭生活需水

通過對全國18 742個家庭洗浴、洗衣、飲食、個人衛(wèi)生、家庭清潔用水行為調(diào)查，發(fā)現(xiàn)中國居民生活需水總體呈現(xiàn)隨年齡增加而降低的趨勢，同時城鄉(xiāng)居民用水需求存在較大差異，城鎮(zhèn)明顯高于農(nóng)村（圖1）。從城鎮(zhèn)居民來看，城鎮(zhèn)青年人均需水定額最大，為135 L/d；城鎮(zhèn)老年的人均需水定額最小，為111 L/d。農(nóng)村居民與城鎮(zhèn)居民生活需水表現(xiàn)出相似的年齡分布特征，農(nóng)村青年的人均需水定額最大，為113 L/d，與同年齡段城鎮(zhèn)居民相差16%;農(nóng)村老年的人均生活需水定額最小，為87 L/d，與同年齡段城鎮(zhèn)居民相差22%。通過對調(diào)查數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值，計算得出2021年中國居民人均生活用水定額為113 L/d，該數(shù)據(jù)與2021年度《中國水資源公報》數(shù)據(jù)較為一致。

1.2 城鄉(xiāng)不同年齡結(jié)構(gòu)居民主要工業(yè)品消費需水

本文涉及的主要工業(yè)品包括汽車、摩托車、電動助力車等交通產(chǎn)品，洗衣機、電冰箱（柜）、微波爐、彩色電視機、空調(diào)、熱水器、排油煙機等家用電器，移動電話、計算機等電子產(chǎn)品，以及被用于居民生活的汽油、天然氣、電力等能源產(chǎn)品。從表1可以看出，由于消費模式和收入水平的差異，中國城鄉(xiāng)不同年齡段居民的主要工業(yè)品消費數(shù)量具有明顯區(qū)別。在交通產(chǎn)品方面，城鎮(zhèn)居民的汽車消費量明顯高于農(nóng)村，但摩托車和電動助力車消費較農(nóng)村居民偏小;青年、中青年和中年是中國交通產(chǎn)品消費的主要群體，其汽車、摩托車、電動助力車的消費量分別占全國總量的96%、91%和87%。在家用電器方面，中國城鄉(xiāng)居民洗衣機、電冰箱（柜）、彩色電視機的消費數(shù)量基本相當(dāng)，但城鎮(zhèn)居民微波爐、空調(diào)、熱水器和排油煙機的消費數(shù)量明顯高于農(nóng)村居民;從年齡特征看，除了熱水器和排油煙機的主要消費群體為青年人外，其他家用電器的主要消費群體都為中青年人。在電子產(chǎn)品方面，城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民平均每百人手機消費量分別為91.7臺和96.3臺，城鎮(zhèn)略低于農(nóng)村，青年、中青年和中年人的手機擁有量明顯高于少年和老年。城鎮(zhèn)居民的計算機擁有量是農(nóng)村居民的2.6倍，主要消費群體集中在少年、青年和中青年。在能源產(chǎn)品方面，農(nóng)村居民除電力消費與城鎮(zhèn)居民較為接近外，汽油和天然氣消費量遠低于城鎮(zhèn)居民，中青年是中國能源產(chǎn)品消費的主要群體。

在主要工業(yè)品消費特征分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同產(chǎn)品用水定額，計算得到中國居民主要工業(yè)品消費需水量（表1）?？梢钥闯觯袊擎?zhèn)居民人均主要工業(yè)品消費需水量整體高于農(nóng)村，但兩者相差較小。在城鎮(zhèn)居民中，中青年是主要工業(yè)品消費需水最大的群體，其人均需水量為19.9 m³，比需水最少的少年人群多了近10倍；在農(nóng)村居民中，青年是主要工業(yè)品消費需水最大的群體，其人均需水量為18.2 m³。

1.3 城鄉(xiāng)不同年齡結(jié)構(gòu)居民食物消費需水

中國城鄉(xiāng)不同年齡段居民糧食、蔬菜、肉類、禽類、水產(chǎn)品、蛋類、奶類和水果的消費結(jié)構(gòu)如表2所示?？梢钥闯?，城鎮(zhèn)居民除了人均糧食消費較少外，其他食物消費都高于農(nóng)村地區(qū)。糧食目前仍是中國最主要的食物消費類型，城鎮(zhèn)和農(nóng)村中年人群的人均糧食消費量分別為149.8 kg/a和205.0 kg/a，分別比排名第2的中青年人群多15.1 kg/a和20.6 kg/a。肉類和禽類的消費量隨年齡結(jié)構(gòu)整體呈下降趨勢，青年人消費量最多，老年人消費量最少。與肉類和禽類相反，蔬菜和水產(chǎn)品的消費量整體隨年齡增加而上漲，中年人是蔬菜和水產(chǎn)品的主要消費群體。水果和奶類的消費人群主要集中于少年，目前，中國城鄉(xiāng)少年群體的水果、奶類人均消費量分別為71.2 kg/a和22 kg/a。蛋類消費隨年齡變化趨勢并不顯著，城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民人均蛋類消費分別為13.2～13.6 kg/a和10.7～11.1 kg/a。

由于飲食消費結(jié)構(gòu)的巨大差異，城鄉(xiāng)不同年齡段居民食物消費需水也存在顯著區(qū)別，城鎮(zhèn)普遍高于農(nóng)村。目前，中國城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民人均食物消費年需水量分別為180 m³和159 m³，兩者相差11.7%（表2），該數(shù)據(jù)與琚潤濤^［19］、He等^［20］的研究成果基本一致。從年齡結(jié)構(gòu)看，青年人是中國食物消費需水的最大群體，占食物消費需水總量的22.1%，其次為中青年、中年、少年和老年。

2 人口變化背景下中國經(jīng)濟社會需水峰值預(yù)測

經(jīng)濟社會發(fā)展水平與人均需水定額密切相關(guān)，為了研究人口變化背景下中國需水總量達峰的規(guī)模和時點，本研究參考秦長海等^［8］的研究結(jié)論，認(rèn)為人均GDP相似的地區(qū)人均需水定額相近。通過測算未來典型年城鄉(xiāng)不同年齡人群的人均需水規(guī)模，結(jié)合人口總量、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)的相關(guān)預(yù)測成果，通過定額法推求未來城鄉(xiāng)及全國需水峰值的規(guī)模和時點。

2.1 研究方法與數(shù)據(jù)預(yù)測

2.1.1 人口總量預(yù)測

近年來中國實施了一系列生育促進政策，但受育兒條件變化、觀念轉(zhuǎn)變、育齡婦女人數(shù)減少等多重因素影響，加之政策邊際效應(yīng)減弱，中國人口出生率不斷下降，人口總量持續(xù)減少。國務(wù)院發(fā)展研究中心基于對中國城鄉(xiāng)生育率、人口死亡率、出生人口性別比和農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移的分析預(yù)測^［21］，利用改進的人口結(jié)構(gòu)模型迭代測算得出2025年中國人口總量會下降到14.08億人，2030年會下降到14億人，2040年和2050年分別會進一步下降到13.6億人和13.0億人。本文中關(guān)于人口總量的預(yù)測數(shù)據(jù)采用國務(wù)院發(fā)展研究中心的分析成果。

2.1.2 城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)預(yù)測

2021年中國城鎮(zhèn)化率為64.7%，處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展期的后半階段，將要達到70%這一快速發(fā)展期向穩(wěn)定發(fā)展期轉(zhuǎn)變的臨界點。根據(jù)第七次全國人口普查數(shù)據(jù)，過去10 a中國城鎮(zhèn)化率有所放緩，考慮到城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)變化的新特點，參考《國家人口發(fā)展規(guī)劃（2016—2030年）》^［22］以及喬文怡等^［23］的研究成果，預(yù)測2025年、2030年、2040年和2050年中國城鎮(zhèn)化率可能將分別達到67%、70%、75%和79%。

2.1.3 年齡結(jié)構(gòu)預(yù)測

少子化和老齡化將成為中國人口年齡結(jié)構(gòu)變化的長期趨勢。2021年，中國人口年齡的中位數(shù)為38.5歲，首次超過年齡中位數(shù)37.9歲的美國，比老齡化問題嚴(yán)重的日本年輕10歲左右。根據(jù)聯(lián)合國人口司預(yù)測，2050年，中國人口年齡中位數(shù)將達到49.6歲，遠超英國、美國等主要西方發(fā)達國家，接近日本53.3歲的水平。參考聯(lián)合國人口司、國務(wù)院發(fā)展研究中心等機構(gòu)對中國生育率預(yù)測結(jié)果^{［13，21］}，以及第七次人口普查各年齡段人口存活率數(shù)據(jù)^［24］，本研究利用人口年齡移算模型預(yù)測不同時期城鄉(xiāng)少年、青年、中青年、中年和老年的人口規(guī)模。

年齡移算模型主要依據(jù)人口是年齡時間函數(shù)的原理，以現(xiàn)狀年各年齡段人口數(shù)量為基礎(chǔ)，依據(jù)不同年齡段存活率逐年遞推預(yù)測人口數(shù)量。具體而言，預(yù)測年齡為1歲的人口數(shù)量，是由上一年度0歲人口數(shù)量乘以0歲人口存活率而來;預(yù)測年齡為2歲的人口數(shù)量，是由1歲人口數(shù)量乘以1歲人口存活率而來，以此類推。年齡移算模型計算公式如下：

P_i+1（t+1）=P_i（t）×S_i（t）??? （1）

式中：P_i（t）、P_i+1（t+1）分別為t年i歲、t+1年i+1歲人口數(shù)量，人;S_i（t）為t年i歲人口的存活率。

2.1.4 人均經(jīng)濟社會需水定額預(yù)測

人均GDP越高，所需要的產(chǎn)品和服務(wù)越多，其人均經(jīng)濟社會需水量就越大^［25］。林毅夫等^［26］預(yù)測2022—2035年中國GDP總量的年均增長率預(yù)計將穩(wěn)定在4.7%，2036—2050年將維持在4%左右。據(jù)此推算，中國人均GDP將由2021年的8.1萬元，增長到2025年的8.6萬元、2030年的12.4萬元、2040年的17.7萬元和2050年的29.3萬元，分別相當(dāng)于2021年湖北、福建、上海和香港的人均GDP水平。本文基于2021年湖北、福建、上海、香港不同年齡人群的居民生活需水、主要工業(yè)品消費需水和食物消費需水分布特征，通過測算居民家庭生活需水與生活需水（包括居民家庭生活需水和第三產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)需水）、主要工業(yè)品需水與工業(yè)需水、農(nóng)業(yè)耗水與農(nóng)業(yè)用水的比例關(guān)系，推算得出湖北、福建、上海、香港不同城鄉(xiāng)年齡結(jié)構(gòu)居民的人均生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水規(guī)模，據(jù)此形成2025年、2030年、2040年和2050年中國人均經(jīng)濟社會需水規(guī)模。具體計算公式如下。

式中：Q_d，m（t）、Q_i，m（t）、Q_a，m（t）分別為m年齡段人群在第t年的家庭生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)需水定額，m³/人;S_l，m（t）、S_p，m（t）、S_f，m（t）分別為m年齡段人群在第t年的居民家庭生活、主要工業(yè)品、食物消費的需水定額，m³/人，湖北、福建、上海不同年齡段人群的居民家庭生活、主要工業(yè)品、食物消費的需水定額依據(jù)本團隊調(diào)查數(shù)據(jù)、《中國統(tǒng)計年鑒2021》、相關(guān)文獻和用水定額標(biāo)準(zhǔn)計算而來，香港不同年齡段人群需水定額數(shù)據(jù)依據(jù)《2021年香港統(tǒng)計年刊》、第二次全港食物消費調(diào)查報告、相關(guān)文獻和用水定額標(biāo)準(zhǔn)計算而來;T_l-d為居民家庭生活用水占生活用水的比例，其中湖北、福建、上海的占比數(shù)據(jù)來自2021年《中國水資源公報》，香港的占比數(shù)據(jù)來自香港水務(wù)署2020—2021年報;T_p-i為主要工業(yè)品生產(chǎn)需水占工業(yè)需水的比例，該數(shù)據(jù)來自《中國經(jīng)濟普查年鑒》，由于缺少分省數(shù)據(jù)，該占比采用全國平均值表示;T_f-a為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耗水占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的比例，該數(shù)據(jù)來自2021年《中國水資源公報》;W_m（t）為m年齡段人群在第t年的人均經(jīng)濟社會綜合用水定額，m³/人；W（t）為第t年全國需水總量，m³;P_m（t）為m年齡段人群在第t年的人口數(shù)量，人；m=1，2，…，5，分別代表少年、青年、中青年、中年、老年5個年齡段。

2.2 基于人口特征的經(jīng)濟社會需水變化曲線

基于人口特征對經(jīng)濟社會需水的影響分析，發(fā)現(xiàn)人口年齡結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、總量規(guī)模是影響經(jīng)濟社會需水的三大條件，基于3個變量的演變規(guī)律，提出了基于人口特征的經(jīng)濟社會需水變化曲線（Socio-Economic Water Demand Curve Based on Population Characteristics，簡稱WDP曲線），用于反映人口對經(jīng)濟社會需水的影響。如圖2所示，WDP曲線總體可看作是一個符合邏輯斯蒂增長模型的S型曲線，根據(jù)曲線的變化趨勢，可將經(jīng)濟社會需水過程分為快速增長、穩(wěn)定增長、緩慢增長和需求下降4個階段。在快速增長階段（P（A）—P（B）），由于人口總量和城鎮(zhèn)化率的快速增加，加之人口年齡結(jié)構(gòu)也處于合理區(qū)間，此時需水量將呈現(xiàn)快速增長的趨勢。經(jīng)濟社會發(fā)展導(dǎo)致的人口老齡化不斷加劇是國家發(fā)展的普遍趨勢，當(dāng)老齡人口增加帶來的需水下降效應(yīng)不斷凸顯，達到臨界點F時，需水總量將會從快速增長階段進入到穩(wěn)定增長階段（P（B）—P（C））。進一步地，隨著城鎮(zhèn)化率和老齡化率增加，人口規(guī)模增速會逐漸變緩，當(dāng)人口總量達到峰值點G時，人口規(guī)模增加帶來的需水增長效應(yīng)將會消失，此時需水將會從穩(wěn)定增長轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛鲩L（P（C）—P（D）），城鎮(zhèn)化率提升帶來的生活水平上漲將成為此階段需水增長的主要動力。當(dāng)城鎮(zhèn)化率提升導(dǎo)致的需水上漲效應(yīng)達到拐點H后，人口年齡結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、總量規(guī)模帶來的需水增長動力將會全部消失，經(jīng)濟社會需水將會進入到下降階段（P（D）—P（E））。

當(dāng)前，中國進入到深度老齡化社會，人口總量已經(jīng)達峰，城鎮(zhèn)化率持續(xù)上漲但增速開始下降。根據(jù)WDP曲線變化過程，中國正處于需水緩慢增長階段的中后期。未來一段時間，受制于年齡結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、總量規(guī)模等因素影響，中國需水可能會出現(xiàn)繼續(xù)保持緩慢增長或需求下降2種態(tài)勢。若需水持續(xù)增加，保障水資源的安全有效供給仍將成為水資源管理的長期任務(wù);若需水開始減少，水資源管理則需要從保障供給向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變。

2.3 經(jīng)濟社會需水峰值時點研判

根據(jù)上述研究思路，以2021年為基準(zhǔn)年，預(yù)測城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會需水峰值時點（圖3）。結(jié)果顯示，未來30 a，隨著城鎮(zhèn)人口數(shù)量的增加和生活水平的提升，中國城鎮(zhèn)地區(qū)經(jīng)濟社會需水總量會持續(xù)上升。2021年，中國城鎮(zhèn)經(jīng)濟社會需水總量為4 173億m³，該數(shù)字將會增加到2030年的4 806億、2040年的5 701億和2050年的5 923億m³。從年齡結(jié)構(gòu)看，城鎮(zhèn)少年群體的經(jīng)濟社會需水量將從現(xiàn)狀的748億m³持續(xù)下降到2050年的419億m³，與此相反，老年群體的經(jīng)濟社會需水量則會從現(xiàn)狀的506億m³大幅增加到2050年的1 863億m³。中國農(nóng)村地區(qū)未來需水規(guī)模將表現(xiàn)出先增后減的變化趨勢，需水總量拐點會出現(xiàn)在2030年左右，峰值規(guī)模為1 933億m³。與城鎮(zhèn)地區(qū)相似，農(nóng)村少年群體的經(jīng)濟社會需水量未來會持續(xù)減少，青年、中青年、中年的需水峰值將在2025年左右出現(xiàn)，老年群體則會在2030年左右達到需水峰值437億m³。

從全國層面看，盡管中國人口總量已于2022年達峰，但人口結(jié)構(gòu)變化會使得經(jīng)濟社會需水峰值出現(xiàn)延后（表3）。根據(jù)測算，中國經(jīng)濟社會需水總量會從2021年的5 996億m³持續(xù)增加到2040年的7 296億m³，此后需水規(guī)模會有所回落，下降到2050年的7 104億m³。基于2040年前后需水變化過程，預(yù)測中國經(jīng)濟社會需水峰值大約出現(xiàn)在2042年，達峰規(guī)模約為7 300億m³。老年人群需水規(guī)模的持續(xù)增加，是未來一段時期中國經(jīng)濟社會需水上漲的最主要動力。目前老年是中國需水規(guī)模最少的年齡群體，需水量占中國總量的14%，2040年，老年群體的需水量占比預(yù)計將增加到中國總量的1/4。由于人口規(guī)模的減少，少年群體的經(jīng)濟社會需水量會從目前的1 079億m³持續(xù)下降到2050年的502億m³，降幅將達到53%。

3 關(guān)于中國經(jīng)濟社會需水峰值的討論

3.1 人口特征對經(jīng)濟社會需水的驅(qū)動機制

本研究表明，人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和總量規(guī)模對經(jīng)濟社會需水特征有著直接影響。中國城鄉(xiāng)居民經(jīng)濟社會需水差異的本質(zhì)是城鄉(xiāng)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的明顯差別，在這種二元經(jīng)濟模式背景下，城鎮(zhèn)居民具有更高的收入水平和社會保障，而這也會在需水端體現(xiàn)出來。在生活需水方面，由于城鄉(xiāng)供排水網(wǎng)絡(luò)體系差別明顯，加之居民衛(wèi)生習(xí)慣有所不同，導(dǎo)致農(nóng)村居民家庭用水設(shè)施相對單一，而城鎮(zhèn)居民淋浴、馬桶等用水量大的設(shè)備配套更加完善。在主要工業(yè)品消費方面，目前城鎮(zhèn)居民工業(yè)品消費數(shù)量整體高于農(nóng)村，但由于工業(yè)品的用水定額相對較低，導(dǎo)致城鄉(xiāng)居民主要工業(yè)品消費需水的差異并不顯著。食物消費需水占居民經(jīng)濟社會需水總量的絕大部分，由于城鎮(zhèn)居民更高的收入水平，其食物消費需水明顯高于同年齡段農(nóng)村居民。老齡化是中國人口年齡結(jié)構(gòu)的主要特征，本研究發(fā)現(xiàn)中國老年人群的居民家庭生活需水、主要工業(yè)品消費需水和食物消費需水相較于其他年齡人群均明顯降低，其中家庭生活和工業(yè)品消費需水的下降與老年人洗浴、清潔頻率減小以及購物欲望下降等因素有關(guān)。食物需求與身體機能、勞動強度等因素密切相關(guān)，由于老年人的新陳代謝速度減慢，吸收功能衰退，對食品的消耗需求也有所減弱。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織分析結(jié)果，全球老齡人口食物消費水平為青壯年的50%～70%，這與本文研究結(jié)果相似。人是水資源的最終消費者，人口總量的下降意味著水資源消費受體規(guī)模的絕對減少。但需要注意的是，需水規(guī)模的下降并不意味著用水特征會立即發(fā)生轉(zhuǎn)變，特別是產(chǎn)業(yè)用水，可能與該產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢有關(guān)。

3.2 基于經(jīng)濟社會需水峰值的分行業(yè)發(fā)展態(tài)勢研判

人口結(jié)構(gòu)和總量是決定需水的關(guān)鍵因子，相對于經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模、科技水平、管理政策等影響因素，人口是一個“慢變量”，在沒有突發(fā)性、重大外部沖擊下，人口結(jié)構(gòu)與數(shù)量的變化是穩(wěn)定的，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測，這為做好需水的前瞻性安排提供了有利條件。但人口的需求屬性在較長時期內(nèi)遵循特定規(guī)律，這意味著人口變化對需水的影響不具備太多短周期的調(diào)控工具，必須更多著眼于長周期的預(yù)判分析。

本研究的分析表明，由于人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)變化尚未達到拐點，人口總量的負增長并不會立即帶來經(jīng)濟社會需水的負增長，2042年之前中國經(jīng)濟社會需水可能還將保持增長態(tài)勢。然而，未來城鄉(xiāng)不同年齡人群需水特征的明顯差異，意味著需水保障的重點相比現(xiàn)狀將出現(xiàn)新的改變。城鎮(zhèn)生活是過去數(shù)十年中國供水保障的重點，根據(jù)《中國水資源公報》統(tǒng)計，2000—2020年中國城鎮(zhèn)生活用水從284億m³增加到675億m³，年均增幅為4.5%，遠高于城鎮(zhèn)人口年均增長率（3.4%），未來30 a中國城鎮(zhèn)地區(qū)需水還會持續(xù)增長，保障城市生活供水安全將成為未來水治理的重點工作。擁有全部工業(yè)門類、以實體經(jīng)濟為基礎(chǔ)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，是中國與主要發(fā)達國家發(fā)展路徑的顯著區(qū)別?？紤]到東部地區(qū)現(xiàn)階段已經(jīng)總體進入到工業(yè)化后半階段，伴隨著工業(yè)結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化，未來需水可能會持續(xù)減弱;而中、西部地區(qū)工業(yè)化進程尚未完成，且部分工業(yè)門類仍處于快速發(fā)展階段，未來工業(yè)需水有可能持續(xù)增加，應(yīng)對工業(yè)需水的空間異質(zhì)性問題，將成為未來中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。隨著食物消費的不斷升級，中國食物安全保障已逐步從以往的“口糧安全”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按笫澄锇踩?，?gòu)建多元食物供給體系將成為未來一個時期農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點。目前，中國食物安全由國內(nèi)、國際2個市場共同保障的特性已十分明顯，且部分農(nóng)產(chǎn)品主要依賴國外進口，考慮到近年來國際農(nóng)產(chǎn)品市場不穩(wěn)定性明顯增加，國家制定相關(guān)農(nóng)業(yè)用水政策時，需對突發(fā)事件導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)需水變化予以充分考慮。

3.3 經(jīng)濟社會需水峰值和貿(mào)易格局決定區(qū)域用水特征

經(jīng)濟社會需水的極值特征和對外貿(mào)易模式對區(qū)域用水態(tài)勢有著直接影響。理論上，正常合理范圍內(nèi)的需水均應(yīng)得到保障，但如何保障卻有2種不同的方式，一種是采用增加供水能力等“強載”的方式，另一種是通過貿(mào)易結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加高耗水產(chǎn)品進口等“卸荷”的方式，通過何種方式來滿足需水規(guī)模直接決定了區(qū)域的用水特征。根據(jù)《中國水資源公報》，中國農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、用水總量的峰值分別于1985年、2011年和2013年出現(xiàn)，峰值規(guī)模分別為4 240億、1 462億和6 183億m³，根據(jù)此特征，部分專家學(xué)者認(rèn)為中國經(jīng)濟社會需水規(guī)模已經(jīng)達峰。事實上，目前已經(jīng)出現(xiàn)統(tǒng)計達峰的是用水規(guī)模，并非是需水規(guī)模。通過計算分析，本研究認(rèn)為中國經(jīng)濟社會需水還處在持續(xù)增長的階段，而部分行業(yè)用水達峰可能是由于虛擬水進口的影響。過去數(shù)十年，中國對外貿(mào)易格局基本穩(wěn)定有序，國家可以充分進口高耗水產(chǎn)品來減緩自身用水壓力。近年來，受新冠疫情、俄烏戰(zhàn)爭、外貿(mào)環(huán)境動蕩等因素影響，對外貿(mào)易出現(xiàn)“黑天鵝”、“灰犀牛”事件的概率明顯增加，決定中國用水規(guī)模的外部控制邊界開始出現(xiàn)顯著的不確定性。例如，新冠疫情初期，越南、俄羅斯、印度等世界主要糧食出口國紛紛限制或減少糧食的出口，以確保本國居民的優(yōu)先消費，這些行為嚴(yán)重擾亂了國際糧食市場的平穩(wěn)，造成中國主糧價格上漲。2022年俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā)初期，國際糧價發(fā)生劇烈動蕩，給中國農(nóng)產(chǎn)品市場帶來了顯著影響。2022年中國小麥、大豆、原油等高耗水產(chǎn)品的進口規(guī)模分別占當(dāng)年國內(nèi)生產(chǎn)總量的7%、491%和258%，如果無法通過進口滿足這些高耗水產(chǎn)品的需求，中國用水規(guī)模無疑將顯著增加。在經(jīng)濟社會需水規(guī)模還未到達拐點、國際貿(mào)易環(huán)境動蕩加劇的背景下，未來中國供水保障還應(yīng)該保持一定的彈性和韌性。

3.4 不確定性分析

中國未來經(jīng)濟社會需水特征受多種因素影響，極值規(guī)模和發(fā)生時點仍存在一定的不確定性，主要表現(xiàn)在以下4個方面：

（1） 人口特征的不確定性。中國正處于老齡化、少子化、區(qū)域人口增減分化的劇烈波動期，人口變化表現(xiàn)出了前所未有的波動特征，以往的人口變化規(guī)律已經(jīng)難以指導(dǎo)未來的發(fā)展態(tài)勢。盡管目前有大量研究機構(gòu)和學(xué)者對中國人口變化開展了預(yù)測分析，但由于預(yù)測成果無法被有效驗證，導(dǎo)致未來人口規(guī)模和特征難以準(zhǔn)確判斷，這對經(jīng)濟社會需水預(yù)測成果的準(zhǔn)確性帶來了一定影響。

（2） 消費模式的不確定性。消費水平是經(jīng)濟社會需水規(guī)模的重要驅(qū)動，隨著收入提升和消費模式升級，未來中國人均需水定額可能還將持續(xù)增加，但具體增加到何種程度會受到科技進步、可支配收入、物價水平、財政貨幣政策等一系列因素的影響，呈現(xiàn)出非線性的變化過程，由于這些因素難以被準(zhǔn)確預(yù)測，因此消費模式的不確定性也將影響未來需水特征。

（3） 科技進步的不確定性。當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命正在重塑世界，以人工智能、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)加速突破，以融合機器人、新材料為代表的先進制造技術(shù)正在推進升級轉(zhuǎn)型，未來經(jīng)濟社會組織結(jié)構(gòu)和發(fā)展方式正在加速變革。技術(shù)進步無疑會促進需水過程的改變，從而增加經(jīng)濟社會需水預(yù)測的難度。同時，經(jīng)濟社會需水涉及各行各業(yè)無數(shù)個環(huán)節(jié)，若某項顛覆性措施未來大面積推廣，必將大幅改變經(jīng)濟社會需水規(guī)模。

（4） 氣候變化的不確定性。氣候變化對經(jīng)濟社會需水特征有著直接影響，根據(jù)有關(guān)學(xué)者的研究，溫度每升高1 ℃，居民生活需水將增加約1%^［27］，工業(yè)冷卻需水將增加約2%^［16］，干旱半干旱地區(qū)灌溉需水可能會增加10%^［28］。本研究以現(xiàn)狀氣候條件下各行業(yè)需水特征進行未來預(yù)測，未考慮氣候變化帶來的潛在影響，這可能會對未來的經(jīng)濟社會需水規(guī)模產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

本文識別了人口城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)對經(jīng)濟社會需水的影響規(guī)律，構(gòu)建了基于人口特征的需水變化曲線，并在此基礎(chǔ)上開展了中國經(jīng)濟社會需水演變態(tài)勢及峰值時點預(yù)測，主要研究結(jié)論如下：

（1） 現(xiàn)階段中國城鄉(xiāng)不同年齡段居民經(jīng)濟社會需水存在明顯差異，城鎮(zhèn)居民家庭生活、主要工業(yè)品和食物消費需水均高于農(nóng)村居民，老年人群是需水最少的年齡群體，食物消費差異是造成城鄉(xiāng)居民需水差距的主要原因。

（2） 通過測算未來人口特征及人均需水規(guī)模，發(fā)現(xiàn)中國經(jīng)濟社會需水峰值可能出現(xiàn)在2042年，達峰規(guī)模約為7 300億m³，老年人群需水規(guī)模持續(xù)增加，是未來一段時期中國經(jīng)濟社會需水上漲的最主要動力。

（3） 研究認(rèn)為經(jīng)濟社會需水規(guī)模和貿(mào)易格局是決定區(qū)域用水特征的邊界條件，在經(jīng)濟社會需水還未到達拐點、國際貿(mào)易環(huán)境動蕩加劇的背景下，未來中國供水保障還應(yīng)該保持一定的彈性和韌性。

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Impact of demographic characteristics on China′s economic and social water

demand，with peak projections

The study is financially supported by the National Key R&D Program of China （No.2021YFC3200204） and the National Natural Science Foundation of China （No.52109042）.

HE Guohua，ZHAO Yong，WANG Hao，HE Fan，LI Haihong，QIN Changhai，ZHU Hanlin

（State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，China Institute of

Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China）

Abstract：The size and distribution of the population are crucial factors determining the demand for water resources.Considering the significant decline in total population growth，the evolution of China′s economic and social water demand is directly related to macro-level decision-making in water resource management.By analyzing the demographic composition of China′s population in terms of urban-rural distribution and age distribution，this paper clarifies the impacts of these factors on economic and social water demand.It further establishes a water demand change curve based on these demographic characteristics，which is used to predict the evolution of economic and social water demand trends and peak projections.The research findings indicate that the peak projection of China′s economic and social water demand may occur in 2042，reaching an estimated scale of 730 billion cubic meters;before 2050，the total water demand in urban areas will continue to rise，whereas the peak projection in rural areas will likely occur around 2030.The scale of economic and social water demand is a boundary condition determining the characteristics of regional water usage.As China′s economic and social water demand is yet to reach an inflection point，and as the international trade environment is becoming more volatile，future efforts to ensure water supply security in China should maintain a certain degree of flexibility and resilience.

Key words：peak water demand;population negative growth;urban and rural structure;age structure;water demand curve