水资源供求关系是国民经济中的重要供需关系,对经济健康发展以及城镇化稳步推进都具有极其重要的影响。在我国水资源总体状况基本稳定的前提下,水资源需求在水资源供需关系中具有主导地位。水资源需求的变化趋势及其影响因素是制定国家发展战略和水资源规划的重要依据,也是我国城镇化战略顺利实施的重要保障。
(一)水资源需求预测
目前研究常用的需水预测方法主要有定额法、趋势分析法、机理预测方法、人均用水量预测法和弹性系数法等。对于我国城市水资源的需求,以下主要从总量分析和单要素分析两个途径进行预测。
1.水资源需求的总量趋势预测
从1996年起,我国进入快速城镇化发展阶段。利用10多年用水量的总体变化来预测未来5年的水资源需求规模。从总体上看,1997—2006年,中国的用水总量从5566亿立方米增长到5795亿立方米,共增长4.1%,期间虽有波动,但幅度很小。可见未来5年我国水资源需求总量仍然变化不大。
通过各类用水与年份、GDP、单位GDP的关系看,时间变化以及GDP的变化对总用水量的影响不大,二者没有密切的相关关系。总用水量与工业用水量呈现较为密切的相关性,二者都呈现出缓慢递增的态势。从生活用水、工业用水和农业用水的各自发展趋势看,三者差异较大。生活用水、工业用水与时间具有显著的相关性,相关系数分别达到0.998和0.870。这说明随着时间的推移,生活用水和工业用水的总量在不断提升。而农业用水与时间呈现一定的负相关性。这说明我国的农业由于采取了一定的节水措施,农业用水总量呈现缓慢下降的态势。
因此,通过对全国用水总量的发展趋势的分析可以看出,在未来5年,尽管随着工业节水技术的提高,工业用水总量缓慢下降,但是由于我国城市人口的快速增长,我国的用水总量将呈现缓慢抬升。预计到2015年,用水总量将达到6000亿立方米左右。根据数据预测,到2015年将达到860亿立方米。目前,我国仍然处于工业化中期阶段,在过去的5年中,工业用水每年递增约50亿立方米,预计今后几年仍将保持一定的发展速度,但在技术和水价等因素的影响下,工业用水量的增长幅度将下降。预计到2015年,我国的工业用水将达到1500亿立方米左右。
我国农业用水近10年呈现摇摆不定的态势,主要受天气变化的影响,1997年曾经达到3918亿立方米,而2002年仅仅3375亿立方米,2006年又恢复到3662亿立方米。因此,占全部用水量60%以上的农业用水的不稳定性,成为我国城市用水供给状况的一个不稳定因素。根据我国耕地保持18亿亩的红线,以及近年来的农业用水的基本情况,预计农业用水将基本保持稳定。生态用水作为近年来新的用水统计项目,近年来一直保持了1.6%左右的比例,预计今后生态用水将呈现不断增长的态势,将逐步达到2%的水平。因此预计未来几年。中国生态用水量将达到120亿立方米左右。
(二)水资源需求的单要素预测
用水需求增长的驱动因素有很多。归纳起来,主要为人口增长尤其是城镇人口的增加、经济发展尤其是工业的发展以及为保持生态平衡而采取的生态用水。为此,我们从生活用水、生产用水以及生态用水三个方面来分别分析未来我国用水量的变化。
1.生活用水预测
人口规模的增长不仅会增加对水的需求,而且将增加对资源和生态环境的压力,对水的超强度利用将会带来较大的负面影响。从人口的长远增长趋势看,2030年左右,我国人口预计将达到16亿人,人均占有水资源量将减少1/5,降至1700立方米左右。从城市发展看,21世纪中期我国城镇化率极有可能达到70%,城市供水矛盾必将更加尖锐。因此,未来50年中国人口规模的增长是对水资源和水环境的最大挑战,也是对可持续发展的最大挑战。
改革开放以来,由于计划生育的顺利实施,我国人口一直呈现缓慢增长的态势,而由于经济的快速发展,我国的城市人口则一直在迅速增长。通过分析可知,我国的城市人口和时间呈现显著的相关性,二者相关系数达到0.989。
预测城市人口到2015年将达到7.45亿人,增长1.68亿人。在城市人口增长的同时,农村人口也在发生巨大变化。尤其是自中国进入城镇化快速发展阶段以来,中国的农村人口由缓慢增长逐步转向缓慢下降。根据近10年的增长态势,预测到2015年预计达到6.31亿人,比2006年减少10 600万人。通过城市人口的增长和农村人口的减少可以预测城市和农村生活用水量的变化。
影响城镇居民人均生活用水量的因素很多,包括地理位置、气候特点、经济水平、居住条件、生活习惯、用水器具、水价高低、节水意识和政府调控等。但就同一城镇而言,通常居民的生活用水量总是随着经济的发展而增长,呈现一定的线性递增关系。根据统计,近年来我国城市居民生活用水量维持在210升/天的水平,年用水量约77立方米;农村居民生活用水量维持在70升/天的水平,年用水量为25.6立方米。随着全国节约用水技术和措施的不断加强,城乡居民的生活用水量将基本保持不变。
根据上述结果计算,预计到2015年,城市居民生活用水量将达到570亿立方米,增加128亿立方米。同时,由于农村人口的减少,农村生活用水量将不断减少。
2.工业用水预测
对城市而言,产业用水尤其是工业用水仍是用水大户。从经济增长趋势看,今后几十年,我国经济仍将处于快速增长时期,到21世纪中期,国民生产总值要增长10倍以上,城市和工业用水将大幅度增长,废污水排放量也将相应增加。因此,开源节流和保护任务十分艰巨。
城镇的工业需水量通常都是由工业总产值乘以相应的万元产值耗水量(定额)进行推算。但现今的工业产值由于物价因素的影响难以确定外,耗水定额更是难以取舍,变化很大。由于用水设备改进、用水技术进步及用水价格等影响因素,万元产值耗水一直在变化。所以采用趋势法即递增率法利用工业增加值进行工业用水预测较为简明且可操作性强。通过对全国最近10年的工业用水量和工业增加值统计资料的分析,预计到2015年,城市居民工业用水量将达到1790亿立方米,比2006年增长440亿立方米。
3.农业用水预测
对于人口众多的中国而言,粮食安全是至关重要的。粮食安全是指“保证任何人在任何地方都得到为了生存和健康所需要的足够食品”,根据有关粮食安全评价,目前我国粮食安全低于美国、加拿大、澳大利亚和法国,高于俄罗斯、日本、印度和世界平均水平。中国农业科学院贾大林提出,如果考虑我国庞大的人口群和水土资源供给状况,未来我国粮食安全水平同现在相比有可能下降。据预测,在2030年左右,我国人口将达到16亿高峰,届时需要粮食增长到6.4亿~7.2亿吨。为了满足巨大的粮食需求,灌溉面积需要发展到9.0亿亩,此时,用水量将从现状的3662亿立方米增长到6650亿立方米。从目前我国水资源供需状况来看,如此大量的农业水资源供给是不可能的,必须通过节水来实现。这些都是我们必须正视的问题,也是我们必须认真研究解决的问题。
根据近年来农业用水量的变化可知,我国的农业用水量呈现停滞不前的态势。根据我国农业及其节水技术发展的态势,在今后几年,如果没有大的异常天气,我国的农业用水也将呈现稳定的态势。预计稳定在3500~4000亿立方米的规模。
4.生态用水预测
水资源是人类赖以生存的基础性资源,又是社会发展的经济性资源,同时更是支撑生态环境系统循环运转必不可少的资源。预计今后几年,随着对环境问题重视程度的加深,我国的生态用水总量将呈现快速增长态势,预计将达到110亿立方米。