關于中國水達峰幾個問題的討論

張建云 王建華 何國華 趙勇 金君良 劉翠善 賀瑞敏

摘要：用水演變態勢與需求峰值事關經濟社會發展、生態環境保護大局，直接影響國家水網規劃布局和重大水利工程建設。本文在水達峰內涵解析的基礎上，總結了水達峰的自然社會特征和內涵，闡明了水達峰與需水、用水、缺水之間的關系，深入分析了中國統計用水量出現拐點的現象以及造成這種現象的6種可能原因，指出目前尚不能得出中國用水需求已達峰的結論。通過與國際上發達國家水達峰時人均GDP、產業結構、城鎮化率等主要指標對比分析，認為中國現階段也不具備水達峰的經濟社會基礎。最后指出，目前中國水資源保障安全的壓力仍然較大，未來用水演變態勢存在一定的不確定性，中國用水何時達峰、達峰水量是多少等結論需要進一步深入研究。需要做好國家水網工程的頂層設計，提升不同尺度的水資源優化配置能力，為國家高質量發展提供水資源保障。

關鍵詞：水達峰;自然社會基礎;演變態勢;缺水識別;用水需求

中圖分類號：TV213.4??文獻標志碼：A??文章編號：1001-6791（2024）01-0001-10

經濟社會關鍵要素發展趨勢和峰值研判，是決定經濟發展路徑、社會治理模式和國家安全保障的重要課題。中國已經完成的人口達峰和力爭2030年實現的碳達峰，均已對中國經濟社會系統產生了深刻影響。水資源是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源，是人類生存、經濟發展和社會進步的重要物質基礎，對用水峰值的規模和時點進行科學判斷，關系到國家經濟社會發展、生態文明建設和重大水利工程規劃布局。

近年來，許多機構和學者圍繞中國用水發展趨勢開展了大量研究，取得了一系列研究成果?？傮w而言，現有成果對于中國用水態勢有2種認識，一部分機構和學者認為中國工業化進程尚未完成，經濟發展仍將處于較快水平，用水需求在未來一個時期仍將保持一定速度的增長，隨著水資源配置工程的不斷完善，用水量也將進一步增長。2010年國務院批復的《全國水資源綜合規劃》［1］中提出到2030年需水量約7 000億m3;姚建文等［2］預測中國2050年用水需求會達到8 500億～9 000億m3;沈福新等［3］綜合考慮供水條件、科技進步、節水水平等因素影響，預測2050年中國需水量將達到7 863億m3。還有一部分研究認為，隨著中國用水效率的快速提升，用水規模正在向零增長過渡，并將很快達峰，甚至有少數學者認為目前中國的用水總量已經達到峰值。錢正英等［4］通過對不同行業發展態勢進行研判，預測2030年中國會達到7 000億m3左右的用水極值;易信［5］采用生產函數法對中國經濟增長趨勢進行預測，判斷中國用水總量將在2035年左右達到峰值6 470億m3;何希吾等［6］在分析發達國家用水發展規律與產業結構關系的基礎上，預測中國用水極值的時間區間為2026—2030年，峰值規模約為6 300億m3;彭岳津等［7］采用人均綜合用水量法預測中國用水總量會在2030年前后達到峰值6 500億m3;賈紹鳳等［8］、趙勇等［9］也認為中國用水峰值規模不會超過6 500億m3;姜富華等［10］認為目前全國生產生活用水量已達峰。

用水峰值預測是否合理取決于對關鍵驅動和影響因素的解析認識，在此方面國內也開展了大量研究。孫才志等［11］認為經濟水平的提高是中國近年用水變化的直接原因，而人口規模的擴大是用水量增長的原始驅動;劉秀麗等［12］認為人口、糧食產量和產業結構變動是影響中國用水總量的主要因素;楊中文等［13-14］將用水量的變化分解為節水技術水平、經濟系統效率、人口規模、消費水平和最終需求結構5類驅動因子，并認為人口規模對中國用水增加的影響較弱。在抑制用水總量的歸因分析中，普遍認為用水結構調整和節水效率提升是主要影響因素，例如，Zhou等［15］通過歸因模型發現節水灌溉和工業循環用水技術推廣是導致中國用水增速減緩的最主要原因;闞得源等［16］對中國2005—2020年用水量變化特征及原因進行分析，認為產業結構調整和節水技術進步是導致用水量減少的主導因素。此外，相關學者［17-19］通過分析虛擬水對各地區用水變化的貢獻，認為貿易結構調整對用水態勢有著直接影響。

本文圍繞著中國水達峰的相關問題，重點就水達峰定義及其內涵、中國統計用水量平穩緩減的原因、水達峰的社會經濟基礎和中國現階段用水量是否已達峰等問題深入探討。

1 水達峰的定義與內涵

水達峰是指一定時段內某個地區或行業用水總量達到峰值后不再增加的過程和狀態，是用水總量由增轉降的歷史拐點。參考國外發達國家用水達峰前后的發展歷程，水達峰可以分為自然型達峰、約束型達峰和破壞型達峰3種類型。

（1） 自然型達峰是指用水總量在經濟社會發展過程中自然而然達到峰值的現象，主要與人口規模、經濟體量、城鎮化水平、產業結構等經濟社會發展因素有關。美國是自然型水達峰的代表，其人均水資源量為1.38萬m3，是中國現狀人均水資源量的6.6倍，1980年美國水達峰時人均用水量為2 680 m3，近年來隨著節水新科技的應用和水資源保護措施的落實，人均用水量有顯著下降，但依然支撐了人口和經濟規模的持續增長。

（2） 約束型達峰可分為水承載能力約束達峰和政策約束達峰2種情況。水承載能力達峰是指區域用水總量未達到自然發展峰值，但由于區域水資源稟賦限制，不得不通過優化結構、提升效率等方式降低用水需求，使其人為達到用水拐點。政策約束達峰需要政府充分發揮其行政強制性，通過制定約束型用水方案或措施推進用水總量下降目標的實現。在實際過程中，缺水地區水承載能力約束和政策約束往往同時出現，共同作用和相互影響。日本的水達峰總體可看作為約束型達峰，盡管日本降水豐富，但由于人口眾多，加之國土面積較小，日本的人均水資源量僅為全球平均水平的一半。為保障供水安全，20世紀60年代日本政府開始大規模推廣使用節水器具，開展再生水利用，1992年日本用水達峰時的人均用水量為720 m3，僅為美國達峰時的1/4。

（3） 破壞型達峰是指由于經濟衰退或者戰爭、疫情等重大因素影響，導致區域正常發展路徑被破壞而形成的用水總量下降。相關研究發現，新冠疫情期間意大利的巴里、莫爾費塔，波蘭的彼得哥什，中國的上海等城市都出現了部分時段用水量下降的現象［20-21］。以上海市為例［21］，在剔除氣候、節假日用水等因素影響后，2022年3—4月疫情封控期間，由于生產經營停滯，全市工業和服務業用水量分別比2021年同期下降了25%和35%。

2 水達峰與需水、用水和缺水的關系

水達峰是一個受多種因素影響的復雜過程。從本質上看，一個地區或行業何時實現水達峰、達峰時用水量多少與這個地區或行業的需水規模、用水條件、缺水耐受程度（或脆弱性）等密切相關。

需水是經濟社會可持續發展和生態環境健康維持所需要的理想水量，正常合理范圍內的需水應該得到保障。

用水不同于需水，用水是指經濟社會和生態環境實際使用的水量。實際用水量受多重因素影響，不僅和用戶需求有關，還和區域水資源條件、工程保障能力和用水政策等密切相關。用水量的大小一是取決于經濟社會發展程度，經濟社會發展程度決定著一個區域的生產生活水平，在不考慮科技進步因素影響的條件下，經濟生產規模的擴大和生活水平的提升必然導致生產用水和生活用水規模的增加，因此，經濟社會發展程度對實際用水量是正向驅動。以食物消費用水為例，He等［22］研究發現由于更多的肉類和油類消耗，1981—2016年中國城市居民年均食物消費用水量比農村居民多229 m3/a。二是取決于用水節水科技水平，用水節水效率的提升意味著同等條件下生產用水規模的下降，對實際用水量是逆向的驅動。當區域生產水平處于較低階段時，經濟社會發展帶來的正向驅動往往處于優勢地位，此時區域用水量呈增加態勢;當經濟社會發展到一定程度時，用水節水效率提升帶來的逆向驅動作用逐漸增強，可能成為用水量變化的主要影響因素。三是供用水條件，如水資源豐沛程度，水資源豐沛程度與氣候條件、工程能力、承載規模等因素有關。水資源越豐沛，經濟社會發展受到的水脅迫就越小，越有希望實現自然型水達峰。用水條件還包括用水政策等約束，對用水規模和過程進行強制性管控是缺水國家和地區為減緩供用水矛盾采用的普遍手段。用水約束越嚴格，各行業提升用水效率的動力也就越大，用水峰值就會越早出現。

缺水是需水和供用水的差值。缺水程度與經濟社會和生態環境可承受的損失有關。如果缺水會對經濟社會發展和生態保護修復帶來嚴重制約，這種缺水損失往往是不可承受的，可稱之為剛性缺水。面臨剛性缺水的地區往往會通過擠占河湖生態用水、超采地下水或外流域調水的方式解決剛性缺水問題，這會導致用水規模增加，并延緩峰值到達的時間。與剛性缺水相對應，彈性缺水是指對經濟社會發展和生態保護修復影響較為輕微的水量缺口。面臨彈性缺水問題，不同地區會采取不同的解決方式，從而對水達峰產生不同的影響。若采用增加供水能力等強載的方式緩解彈性缺水，用水規模則會增加;若采用壓縮產業規模、增加高耗水產品進口等卸荷的方式緩解彈性缺水，用水規模則會下降。應對缺水問題的路徑選擇會對用水過程產生直接影響。整體來看，需水規模、用水條件和缺水特征可作為水達峰的三大邊界條件。

3 中國統計用水量平穩緩降的原因分析

3.1 中國用水演變過程

中國統計用水過程大致可以分為3個階段，用水快速增長期（1980年之前）、穩定增長期（1980—2013年）和平穩緩降期（2013年之后）。1949年以來中國用水變化過程如圖1所示。從圖1中可見，經歷了長時間的用水快速增長，中國統計用水總量于2013年達到峰值6 183億m3，之后緩慢下降，表現出水達峰的特征。從不同行業看，農業是中國用水量最大的行業，在1985年達到峰值4 240億m3后，用水量開始持續下降，這與農業節水技術的應用密切相關。2021年中國農業用水量為3 644億m3，占用水總量的61%。工業是中國第二大用水行業，2011年出現用水最大值1 462億m3，2021年中國工業用水量為1 050億m3，比最高值下降了412億m3。工業用水量的下降主要是因為2012年起國家實行了最嚴格的水資源管理制度，實行用水總量、用水效率和水功能區達標等三條紅線的控制，其中也不排除前期工業用水統計精度的影響。生活用水呈持續增加的趨勢，2000—2021年中國人口總量的年均增幅為0.5%，但同一時期生活用水的年均增幅為2.2%，遠高于人口增長速度，目前中國生活用水量為909億m3，占用水總量的15%。人工生態環境用水是近年來用水增幅最快的行業，于2003年被納入用水統計口徑，目前中國生態環境用水量已經增加至317億m3，比2003年增長了近4倍。

3.2 中國統計用水量平穩緩降的原因分析

初步分析，中國統計用水量呈現平穩緩降態勢的原因，主要為以下6個方面：

（1） 需求側嚴格管理對用水量的減少起到了積極作用。2000年，中國開始全國范圍的節水型社會建設;2012年，國家實施了最嚴格水資源管理制度;2016年，在各行各業開展了水效領跑者行動。需求側嚴格管控有效提升了中國的用水效率，降低了用水需求。如萬元GDP耗水量從2000年的600 m3下降到2020年的57.2 m3（圖2），農田灌溉水有效利用系數也從2000年的0.400提升到2020年0.565（圖3）。

（2） 用水量統計存在導向性調整。2010—2012年開展了第一次全國水利普查，普查結果發現，2011年的普查用水量比2011年《水資源公報》的用水量明顯偏小。在最嚴格水資源管理的考核下，各地公報用水量均參照普查成果進行了修正調整，2013年統計農業、工業、生活用水量和用水總量均明顯下調，非技術性干預明顯（圖1）。

（3） 在最嚴格的水資源管理制度的嚴格考核下，統計用水量存在縮水現象。為保障中國水資源可持續利用，2012年國家實施了最嚴格的水資源管理制度［23］，明確了各地區用水總量和用水效率控制紅線，并制定了年度考核辦法和明確的獎懲規則。該管理制度的實施，一方面在一定程度上提升了各地區的用水效率，促進全社會有效建立了用水剛性約束的機制;另一方面也導致部分地區以批準的用水總量為控制，導向性調整統計數據。如西部的某省份，2021年（水網規劃基準年）統計水量為573.9億m3，但根據實際監測數據計算分析的實際用水量為634億m3，少報了10.5%。

（4） 用水計量可能存在系統性誤差。用水計量是實現水資源高效開發利用的基礎，現階段中國生活和工業用水計量系統較為完善，但農業和生態用水計量受多種因素影響仍存在較大誤差。以地下水計量為例，目前地下水用水量測算普遍采用定額、電折水系數、電耗水量等間接方式獲取，易受到人為因素干擾。姚麗利等［24］利用模擬模型與地下水監測數據對北京市地下水開采量進行了反演，認為2012—2014年北京市平均地下水開采量應為22.8億m3，該數據比公報數據偏大了14%。

（5） 供給側“無水可用”是導致北方地區沒有出現“統計增長”的現實因素。黃河、遼河、海河等流域地表水資源開發利用率均超過70%，淮河流域超過50%，多數內陸河地表水開發利用率超過80%，超過了正常開發利用極限。近年來，北方地區水資源量顯著衰減（圖4），進一步加劇了供給側約束。水資源的天花板作用十分突出，許多地區有時是“無水可用”，并非不需水，這是導致北方地區沒有出現“統計增長”的現實因素。

（6） 大規模虛擬水進口也是導致中國統計用水減少的重要因素。在水資源管理中，虛擬水被視為一種重要的資源，具有實用價值和戰略意義，缺水地區可以通過產品貿易和服務中尋求有效的虛擬水戰略以緩解本地區的水資源短缺危機。中國每年有大量的生產生活用品從國外進口，如糧食進口量約占中國糧食產量的1/4。因此，中國也是全球最大的虛擬水進口國。Li等［25］分析認為，2018年中國虛擬水凈進口量為440億m3;張建云［26］分析認為2018年中國虛擬水進口量約為470億m3，占全球虛擬水貿易量的1/4左右，并且2016年以來均維持在400億m3以上。

4 水達峰的經濟社會基礎分析

一個國家或地區用水達峰的量值和時間與其經濟社會發展水平緊密相關，世界主要發達國家用水總量大都已經歷了拐點，進入了用水穩定或下降階段。為了研究自然發展峰值與區域水資源承載能力的相互關系，對15個已經出現峰值的發達國家進行統計分析，發現20世紀70—90年代是發達國家用水總量達到峰值的集中時段，出現用水峰值時存在3個方面的基本特征。

（1） 經濟發展水平。從人均GDP（2020年不變價）看，發達國家水達峰時的人均GDP全部超過2萬美元，大部分國家處于2.5萬～3.5萬美元之間（圖5）。而2022年中國人均GDP為85 698元，約合11 657美元，經濟發展水平尚未具備水達峰時的基本特征。

（2） 產業結構。從產業結構占比來看，用水峰值出現時，發達國家的第一產業比重普遍小于5%，第二產業比重為30%～40%，第三產業比重全部在60%以上（圖6）。而2022年，中國3個產業的占比分別為7.3%、39.9%和52.8%，仍處于第一產業偏高、第三產業偏低的狀態。

（3） 城鎮化率。從城鎮化率看，除葡萄牙達峰時城鎮化率（51%）較低外，其他國家達峰時的城鎮化率普遍在70%以上（圖7）。而2022年中國戶籍城市化水平只有45%，即使加上19%城鎮常住流動人口，中國城鎮化率才為65%，隨著城市化率的進一步提升，城市用水仍會進一步增加。

綜合發達國家經濟發展與用水規律，以及中國供用水特征，本研究認為中國現階段尚不具備水達峰的經濟社會基礎。

5 中國缺水有關問題分析

由于特殊的地理和氣候條件，中國的水資源具有時空分布十分不均、人均水資源總量偏少、水資源空間分布與國家生產力分布極不匹配，以及變化環境下北方河流徑流減少、水資源短缺問題進一步加劇等特點，加上水資源配置工程尚不能完全滿足經濟社會發展的需要，因此不可避免地存在不同程度的缺水問題，也導致了經濟社會與生態環境用水之間以及不同用水部門之間的競爭和互饋影響。

（1） 農業缺水。農業用水處于行業用水競爭的底端，在水資源和供水總量不足情境下，其正常用水需求易于被生活、工業擠占。中國現狀農業缺水主要表現在2個方面，一是大量農田無水可灌，二是現有灌溉定額無法滿足作物正常生長需求。目前中國的有效灌溉面積為10.4億畝（1畝=666.7 m2），但實際灌溉面積僅為8.8億畝，這意味著1.6億畝的高產農田缺乏灌溉水源。中國北方農業種植普遍采用非充分灌溉模式，但現有灌溉定額與非充分灌溉適宜定額仍有較大差距。以黃河流域為例，在正常來水頻率下黃河流域平均非充分灌溉定額應保持在397 m3/畝才能保證作物穩產，但目前黃河流域現狀灌溉定額僅為291 m3/畝，兩者相差15%［27］以上。

（2） 工業缺水。近年來，中國工業由東向西轉移趨勢明顯，但目前西部地區工業發展用水增量已經必須通過存量節約和水權轉化獲得，使得很多地區規劃的產業無法落地。根據《黃河流域極限節水潛力與缺水識別》研究成果，由于供水無法保障，“十三五”期間鄂爾多斯多個能源化工項目無法開工投產，直接經濟損失超千億元［28］。隨著西部地區社會經濟發展與生態建設，水資源約束問題會進一步凸顯，水將成為制約西部地區工業發展的主要因素。

（3） 生活缺水。生活用水需求可以分為基本需求、發展需求和高標準需求等不同層次，作為供水保障率最高的部門，生活用水的基本需求會優先得到滿足，但發展需求和高標準需求往往會由于水資源短缺而受到一定程度破壞。天津市是中國乃至全球水資源供需矛盾最突出的城市，南水北調中線工程通水前的2013年（人口為1 410萬人），天津市生活用水為5億m3；南水北調中線工程通水后，天津市供水壓力得到一定程度緩解，2017年人口規模同樣為1 410萬人，但生活用水量增加至6.1億m3。這說明天津市以往較低的生活用水不僅與其節水效率有關，供給的“天花板”約束也是一個重要原因。

（4） 生態環境缺水。根據《中國水資源公報》，近年來中國生態環境用水規模以13%的年均增長率迅速增加，但目前中國生態環境缺水問題仍較為突出，缺水總量達317億m3，主要體現在城鄉人居環境用水保障不足、地下水超采、河湖生態水量短缺等方面。以永定河為例，通過近年來持續補水和生態綜合治理，永定河于2021年首次實現全線通水，2022年累計通水時長達到123 d，盡管生態環境顯著改善，但現有補水規模尚無法實現永定河的全年全線流動，生態用水仍存在一定缺口。

6 結? 論

本文圍繞著中國水達峰的相關問題，深入探討了水達峰定義及其內涵，水達峰與需水、用水、缺水的關系，中國統計用水量平穩緩減的原因，水達峰的社會經濟基礎等問題。主要結論如下：

（1） 水資源是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源，是人類生存、經濟發展和社會進步的重要物質基礎，對用水峰值的規模和時點進行科學判斷關系到國家經濟社會發展、生態文明建設和國家水網工程的規劃布局，研究意義重大。

（2） 水達峰是一個受多種因素影響的復雜過程。一個地區或行業何時實現水達峰、達峰時用水量是多少等，與該地區或行業的需水規模、用水條件、缺水耐受程度密切相關，用水與需水是2個既有內在關系、又有明顯區別的概念。用水不等于需水。

（3） 2013年全國統計用水總量已經表現出的拐點現象，既有最嚴格的水資源管理制度實施和節水措施應用等帶來的用水效益提高、需求側剛性需求減少的因素，也有統計口徑調整、最嚴格水資源管理制度考核機制下的上報數據偏差和監測數據誤差，以及國際貿易導致的凈進口虛擬水量增加等多因素造成的統計現象。如果消除上述因素的影響，尚不能認為中國的用水量已達到峰值。

（4） 從經濟社會發展水平（人均GDP）、產業結構占比和城鎮化率等經濟社會主要特征指標看，中國目前尚不具備主要發達國家水達峰時的經濟產業基礎。

從中國的缺水現狀來看，目前中國水資源安全保障的壓力仍然較大，水資源安全保障和供給標準仍有一定提升空間。因此，面對中國供需水態勢的不斷變化，需要做好國家水網工程的頂層設計，加快水網工程的建設實施，提升水資源優化配置能力和綜合管理水平，同時加強水資源集約節約利用，為新時期國家現代化建設與高質量發展提供更加有力的水安全保障。

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Discussion on issues related to water peaking in China

Abstract：The evolution trend and the peak of water use are related to the overall situation of economic and social development and ecological environmental protection，and directly affect the overall pattern of major water conservancy projects，such as the national water grid design and construction.In this study，the definition and connotation of water-use peaking were discussed，and the natural social characteristics，including of GDP per capita，industrial structure，and the level of urbanization，when the national water-use peaking have been reached are summarized for 15 developed countries.Especially，the possible reasons for water-use amounts since 2013 presented a slowly come-down trend were identified and discussed，and then give a important conclusion that it is early to say the water-use peak has been reached in China.Finally，it is pointed out that the pressure of water resources security in China is still seriously，and there is a certain uncertainty about the evolution of water-use in the future.What is the peak water volume？ and when should be the peak？ The conclusion needs further deeply study.At the same time，a nice top-level design of the national water-grid project is necessary，to improve the ability to optimize the allocation of water resources at different scales，and provide water resources security for the high-quality development of the country.

Key words：water peaks;social basis of nature;evolutionary dynamics;water shortage identification;water demand