重慶實驗室純水設備解讀：探討中國用水轉型的特點和水網建議
【重慶水處理設備網http://xqccscq.com/】近日，四川、重慶等地因高溫開啟的“生存地獄”模式被反復搜索。高溫導致嘉陵江干涸，51條河流斷流，讓人們開始關注中國供水的現狀、問題和解決方案。本文將從實施全社會節(jié)水優(yōu)先戰(zhàn)略、推進節(jié)水型社會建設、再生水利用等方面，探討中國用水轉型的特點和水網建議。 水是生存之本，文明之源，生態(tài)之基。新中國成立以來，我國進行了大規(guī)模的水利基礎設施建設，水安全保障能力顯著提升，為我國經濟社會高質量發(fā)展奠定了堅實基礎。水資源在為經濟社會發(fā)展提供重要基礎支撐的同時，也在一定程度上對其產生制約，從而促進技術進步和集約節(jié)約利用，最終對用水產生較大影響。長期以來，我國根據供需原則進行供水工程的規(guī)劃設計，需水量預測是核心環(huán)節(jié)。不同時期經濟社會發(fā)展與用水的關系有規(guī)律可循，對確定工程規(guī)模起著至關重要的作用。因此，判斷經濟社會用水趨勢，對水資源的科學合理配置和國家水網工程建設具有重要意義。通過分析新中國成立以來用水與經濟社會發(fā)展的關系，探索其內在發(fā)展變化規(guī)律，為完善水安全工程體系提供參考。 成都純水設備第一，不同時期用水的總體變化趨勢 中國成立70年來，經濟和人民生活水平發(fā)生了翻天覆地的變化。2021年，全國國內生產總值達到114萬億元[1]，按不變價格計算，比中華人民共和國成立時的1952年增長了200多倍，創(chuàng)造了從一窮二白到世界第二大經濟體的發(fā)展奇跡。與之相對應的是，中國總用水量從約1000億m3 [2]增加到約5920億m3 [3]，增長了近5倍。 從用水情況的變化來看，1949年至1980年(新中國成立至改革開放初期)，我國年均總用水量增長約4.74%，生活、工業(yè)和農業(yè)用水增長幅度較大，但帶動用水量的增長主要來自農業(yè)。農業(yè)用水量從不到1000億立方米增加到約3700億立方米，占總用水量增長的85%以上。這是新中國成立后為了解決溫飽問題，大規(guī)模開荒種糧，大力發(fā)展灌溉的結果。 從1980年到2021年(改革開放以來)，我國用水總量增速明顯下降，年均增速約為0.84%。與前一階段不同的是，雖然我國糧食產量在增加，但農業(yè)用水量基本不變或幅度很小，生活、工業(yè)和生態(tài)用水量對總用水量影響較大。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 注:本圖中1995年以前的用水量是根據1949年、1980年、1985年、1990年和1995年的總用水量插值得到的[2]；1996年的用水量是根據1995年和1997年的用水量進行插值計算的；1997年至2021年的數據來自國家水資源公報。 重慶純水設備新中國成立以來中國用水狀況變化示意圖(單位:億立方米) 第二，近幾年用水總量呈穩(wěn)中略降趨勢。 1978年改革開放之初，中國總人口為96259萬人，國內生產總值約為3678.7億元。到2021年，我國總人口已達141260萬人，國內生產總值達到1143669.7億元[1]，分別約為1978年的1.46倍和310倍。1980年中國總用水量約為4200億m3[2]，2021年增加到5920億m3[3]，是1980年的1.4倍。用水量的增長低于人口增長率，也遠低于經濟增長率。 從1980年到1997年，中國總用水量年均增長1.67%。這一時期，中國處于十一屆三中全會到亞洲金融危機前期的發(fā)展階段，人口、城市化、經濟總量、糧食產量都保持了較高的增長水平。從1997年到2004年，中國的用水總量基本保持不變。在此期間，由于亞洲金融危機的影響，除了城市化率、人口增長率、經濟總量等。全部下降，糧食產量減少。2004-2013年，中國用水總量年均增長1.21%，用水量快速恢復。這一階段，中國加入世界貿易組織，經濟快速增長，超過美國成為全球貨物貿易第一大國。其經濟總量超過日本，躍居世界第二，成為世界第二大經濟體。雖然我國人口和城鎮(zhèn)化增速放緩，但經濟總量和糧食產量卻以改革開放以來最快的速度增長。2013-2021年，中國用水總量增速降至0.54%，正處于黨的十八大以來倡導高質量發(fā)展的階段。中國全面建成小康社會，實現第一個百年目標，大力推進生態(tài)文明建設，經濟由高速發(fā)展階段轉向高質量發(fā)展階段。重慶實驗室純水設備相應的，中國的人口、城市化、經濟總量、糧食產量等增長速度都有所放緩。同時，《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》(國發(fā)〔2012〕3號)、《最嚴格水資源管理制度實施情況評價辦法》(國發(fā)〔2013〕2號)相繼出臺，全面推進節(jié)水型社會建設。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 圖2改革開放以來用水變化及經濟發(fā)展趨勢示意圖 根據以上分析，用水量與人口和經濟發(fā)展密切相關，隨著我國經濟社會由高速發(fā)展向高質量發(fā)展邁進，在科技進步和節(jié)水型社會建設的綜合影響下，工業(yè)、農業(yè)、生活和生態(tài)用水的狀況也發(fā)生變化。 (1)工業(yè)發(fā)展對用水量增長的拉動作用逐漸減弱。 有研究提出[4]，改革開放之初，我國工業(yè)用水量、工業(yè)產值與產業(yè)結構的關系表明，工業(yè)產值每增長10%，用水量增長約4%~8%。如果產業(yè)結構以鋼鐵、電力等高耗水行業(yè)為主，用水量增速接近上限；如果紡織、機械等低耗水行業(yè)占主導，增速將逼近下限。 目前，中國已成為世界上唯一擁有聯(lián)合國工業(yè)分類中所有工業(yè)門類的國家[6]。其中粗鋼、煤炭、水泥、化肥產量和發(fā)電量均居世界第一，原油產量居世界第一。1978年至2012年，我國工業(yè)繼續(xù)保持10%以上的增長速度，對經濟增長的貢獻率超過50%。黨的十八大以來，我國自主創(chuàng)新能力進一步增強，部分行業(yè)技術水平接近或進入國際先進行列，部分行業(yè)技術國際先進。 隨著技術進步和節(jié)水型社會建設，工業(yè)用水和用水量大幅減少。上世紀七八十年代，我國工業(yè)產品噸水消耗量[7]造紙200~30~70m3，煉鋼30~70m3，化纖3000~5000m3。本世紀10 ~ 20年代，以2020年為例，我國高耗水行業(yè)[8]的噸產品用水量為造紙7.9~18m3，煉鋼2.7m3，石化10~22m3，紡織100m3。與此同時，工業(yè)用水的重復率明顯增加。長期以來，我國工業(yè)用水重復利用程度低，用水技術落后，用水效率低。比如1978年，北京郊區(qū)的工業(yè)用水重復利用率是30%，而北京的鋼廠只有13%[7]。近年來，我國堅持節(jié)水優(yōu)先，實行最嚴格的水資源管理制度，強化水資源剛性約束，實施全民節(jié)水行動。2021年，全國重點鋼鐵企業(yè)水的平均重復利用率將達到98%。2021年，國家六部委聯(lián)合發(fā)布《工業(yè)廢水循環(huán)利用實施方案的通知》，提出到2025年規(guī)模以上工業(yè)水重復利用率達到94%左右。整體來看，在中國工業(yè)快速發(fā)展的大背景下，近20年來工業(yè)用水量由升轉降。2019年，我國工業(yè)增加值(可比價格)比2000年增長約4.5倍，但工業(yè)用水量僅增長約7%。20世紀70年代，工業(yè)增加值增長導致用水量增加的現象發(fā)生了根本變化。一些研究使用庫茲涅茨曲線來建立工業(yè)發(fā)展和用水之間的關系。結果顯示，2014年以來，中國工業(yè)增長與水資源變量絕對脫鉤[8]。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 圖3 2001-2020年中國工業(yè)增加值和工業(yè)用水量與2000年的對比 重慶實驗室純水設備
(2)農業(yè)總體呈現糧食產量增加，用水量略有減少的趨勢。 灌溉需水量主要由作物生長特性決定，需水量定額的調整彈性較低。但是，通過協(xié)調土壤、種植結構、耕作方式、灌溉技術和渠系條件，農業(yè)灌溉有很大的節(jié)水空間。改革開放以來，我國農作物種植面積和有效灌溉面積不斷增加，糧食產量總體上逐年提高，糧食播種面積基本保持不變。但農業(yè)用水量雖有波動，但總體呈下降趨勢，黨的十八大以來下降趨勢更加明顯。同時，在實施全民節(jié)水行動、加強農業(yè)節(jié)水增效、促進用水由粗放型向節(jié)約集約型轉變的政策指引下，2021年我國農田灌溉用水有效利用系數達到0.568，比2012年提高0.052。 2021年，我國有效灌溉面積約10.4億畝，糧食產量約13657億斤，分別比2000年增長29.3%和47.7%。農田灌溉水有效利用系數由2000年的0.43提高到2021年的0.568，農業(yè)用水量比2000年下降約3.7%。需要說明的是，農業(yè)灌溉用水受天然水的影響很大。在2003年之前，糧食產量和農業(yè)用水減少。從供水條件來看，不是供水能力不足造成的。需要從糧食價格、種糧積極性等角度進一步分析原因。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 注:1995年以前的用水量是根據1980年、1985年、1990年和1995年的總用水量內插的[2]；1996年的用水量是根據1995年和1997年的用水量進行插值計算的；1997年至2021年的數據來自國家水資源公報。2012年調整了用水量統(tǒng)計口徑，牲畜生活用水量調整為農業(yè)用水量，占農業(yè)用水量比重較小，不會影響趨勢判斷。重慶純水設備這個分析沒有對此進行調整。 圖4 2001-2020年中國有效灌溉面積、糧食產量和農業(yè)用水量與2000年的比較。 (C)生活和生態(tài)對用水總量增長的拉動作用增強。 改革開放以來，中國的生活用水量不斷增加。生活用水比重從1980年的2%左右提高到2021年的15%左右，生活用水對總用水量的影響逐漸增大。 2021年，我國總人口約14.1億，城鎮(zhèn)人口9.1億，分別是改革開放初期的1.5倍和5.3倍。相應的，生活用水量超過了1980年的10倍。從趨勢上看，近十年我國生活用水指數(包括公共用水)增速有所放緩。2020年生活用水指數受疫情影響略有下降，2021年生活用水指數突然大幅上升，呈現無規(guī)律變化。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 圖5 2012-2021年實際人均生活用水量示意圖 隨著國家生態(tài)文明建設的不斷推進，我國人工生態(tài)環(huán)境用水量從無到有，2003年至2021年年均增長8%。10年來，生態(tài)成為最大的用水對象。2021年，全國生態(tài)用水量316.9億m3，約為2013年的3倍。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 圖6 2012-2021年中國生活、生產和生態(tài)用水狀況變化示意圖 第三，現有的需水量預測結果普遍偏大。 多年來，水利部門和專家學者對未來不同時期不同階段的水資源需求進行了多次預測研究，結果普遍偏大。例如，1994年《中國21世紀人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書》提出的2000年預測需水量6000億m3，比其他預測結果小得多，但從實際用水量來看，10年后的2010年也達到了這一水平，而“十三五”以來中國實際總用水量在5813億m3至6043億m3之間。 基于改革開放以來的實際用水量，如果套用現有的2025年和2030年的需水量預測結果(以2020年為基數，以2019年為基數)，2019-2025年和2019-2030年的用水量變化趨勢可能是40年來增幅最大的5年期和10年期，如下圖所示。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 注:圖中1977-1997年總用水量為插值延伸。 圖7中國實際用水量與需水量預測結果對比示意圖 2030年需水量的部分預測結果是基于中國屆時將達到16億人口的估計。有研究認為，從我國人口發(fā)展現狀來看，我國人口大概會在2029年達到峰值，之后會繼續(xù)減少，人口約為14.42億人[12]。事實上，根據最新出生人口數據，2021年，中國29個省份中，出生人口超過50萬的只有6個；僅廣東省出生人口就超過100萬。幾個省份創(chuàng)下幾十年來的新低。正因如此，人口高峰可能會提前。它是人口需水量預測最基本的關鍵數據。用人口變化分析經濟社會發(fā)展問題，對用水的判斷影響很大。 分析認為，在不考慮土地和農業(yè)大規(guī)模開發(fā)的情況下，中國經濟社會用水量已經先于人口達到峰值。未來，需水量的增加將更加生態(tài)化。目前，利用現有供水工程攝像頭進行人工生態(tài)補水或利用再生水進行人工生態(tài)補水已達成共識，但在增量需求方面加強生態(tài)補水的方式方法仍存在爭議。 四、淡水供應量大幅下降。 長期以來，我國的淡水供應量和用水量基本一致。但近20年來，隨著全社會節(jié)水優(yōu)先戰(zhàn)略的實施和節(jié)水型社會建設的推進，淡水供應量發(fā)生了較大變化，特別是黨的十八大以來，我國淡水供應量減少更為明顯，再生水利用程度不斷提高。重慶實驗室純水設備
“十三五”期間淡水供應量與“十一五”期間基本持平，但低于“十二五”期間。 2021年，中國非常規(guī)水源供水量約為138億m3，比2000年的21億m3增長了近5.6倍。與國際國內先進節(jié)水水平相比，未來我國生活、工業(yè)和農業(yè)用水仍有一定的節(jié)水空間，再生水的利用也將增加，這也將繼續(xù)影響淡水供應。 高溫之下，嘉陵江已經干涸！中國用水轉型與水網建設的特點 圖8 2000-2021年中國淡水供應量變化示意圖 五、科學規(guī)劃國家水網工程 中華人民共和國成立以來，不同時期都十分重視水利工程建設?，F有水庫9.87萬座(其中大中型水庫0.47萬座，小型水庫9.4萬座)。這些水庫的總庫容約為9300億m3[13]，在中國的水資源供應中發(fā)揮了重要作用。同時，建設了大量跨流域調水工程，基本可以保證一般水文年我國經濟社會發(fā)展的用水需求。但由于水資源時空分布極不均衡，加上現有水利工程系統(tǒng)聯(lián)網程度和網絡韌性不足，枯水年份缺水問題依然突出，供水安全保障與全面支撐我國高質量發(fā)展的要求仍有一定差距。迫切需要建設和完善全國水網工程來解決這一問題。重慶純水設備 一是堅持節(jié)水優(yōu)先，繼續(xù)強化水資源剛性約束。細化“四水四定”，統(tǒng)籌利用本地水和外來水，推進農業(yè)節(jié)水增效、工業(yè)節(jié)水減排、城市節(jié)水降損，加強再生水利用，提高水資源利用效率。 第二，堅持尊重規(guī)律，準確判斷未來用水需求空間。我國經濟用水量的統(tǒng)計口徑和方法在不同時期可能會有較大差異。以全面實行最嚴格水資源管理制度以來的時期或“十三五”以來的經濟社會發(fā)展和用水情況作為定期分析和需水量判斷的基準，更符合實際。由于這一時期用水量統(tǒng)計的一致性較好，可以準確判斷未來用水需求情況，有助于科學規(guī)劃全國水網工程，提高供水保障水平。 三是加強優(yōu)化調度，充分發(fā)揮水利工程的綜合效益。目前，我國水利工程的功能應用還有很大的優(yōu)化空間。未來可以深入探索現代雨洪預報技術，系統(tǒng)優(yōu)化工程調度，提高水資源利用水平，增加有效供給。 四是聚焦高要求，加快水網工程建設。未來水資源需求增量空間有限，但人民群眾對優(yōu)質水資源、健康水生態(tài)、宜居水環(huán)境、水風險可控的新期待，對水安全提出了更高要求。立足新的發(fā)展階段，著眼新形勢新情況，在充分發(fā)揮現有工程效益的基礎上，要加快水網工程建設，提高水旱災害防御能力，為經濟社會高質量發(fā)展提供堅實基礎支撐，重在聯(lián)網、網補、鏈強
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