基于产业结构分析法的我国需水总量零增长研究

基于产业结构分析法的我国需水总量零增长研究

一个国家或地区经济和社会发展的零需水量增加，不仅是长期供水量预测的重要问题，也是水资源管理的重要组成部分，具有前瞻性和战略意义。对水资源长期供求进行科学的预测,是确保水资源安全供给和利用有效性的前提,如果预测值过于偏大,会造成供水成本的增加、工程投资浪费以及供水能力闲置;预测值过于偏小,则会导致届时供水能力不足,从而制约经济社会健康发展。但是经济社会发展过程中存在的众多复杂的不确定因素,以及各种条件局限性,均给预测研究工作带来很大难度。因此,应该进一步深化对该问题的研究,使研究结果更趋于合乎实际。1需水量预测研究我国对于中长期需水量预测和需水量零增长的研究起步较晚,但自20世纪80年代以来,我国不少部门和研究单位学者对该问题开展了不同深度和不同方法的研究工作,取得一批有意义的研究成果。20世纪70年代末—80年代初,我国水利电力部水电规划设计院编著了《中国水资源利用》专著,对我国及各流域和各省(市、区)2000年水资源供需进行了预测。随着我国经济社会高速发展,水资源供需矛盾日益突出,各有关部门和学者相继开展了很多针对不同地区、不同时期的水资源供需预测和对需水总量零增长问题的探讨。张岳、陈志恺、任光照提出“我国2000年用水预测分析”研究报告;陈家琦在《水利规划与设计》上发表了“在变化环境中的中国水资源问题及21世纪初期供需展望”;刘善建在《水问题论坛》发表“水的开发与利用”;刘昌明、何希吾等编著出版了《中国21世纪水问题方略》;王浩、杨小柳在沈振荣、苏人琼主编的《中国农业水危机对策》一书中,研究撰写了“中国水资源态势分析与预测”一文;水利部南京水文水资源研究所和中国水利水电科学研究院水资源研究所共同编著了《21世纪中国水供求》。进入21世纪后,还有不少学者对我国进入新千年时期的水资源需求问题进行研究。贾绍凤、张士锋发表“中国的用水何时达到顶峰”,贾绍凤基于发达国家的发展经验对我国工业用水零增长的条件进行分析,柯礼丹就我国总取水量向零增长过渡期的水资源对策进行了研究。上述研究成果有一些特点:①以往研究多注重预测不同时期的需水总量和用水结构的相应变化,而缺少对我国需水总量零增长机理及需水总量零增长可能出现的时期及相应的最大需水量的分析;②在研究方法上,研究中长期水资源供求关系,多采用取水定额法;③在众多预测中,预测期(水平年)有长期有短期的,开展研究的时间越早,其预测值与实际取水量偏差越大。从总体上看,几乎所有关于2000年的需水量预测研究工作,所提出的预测需水总量都比实际取水量偏大。在国内开展的我国需水量零增长研究工作多采用综合指标法,即经济社会发展与用水总量相互关系的综合指标,如国家人均年综合取水量、全国国内生产总值单位取水量、以及采用某种对取水有指示性意义的国民经济一些参数,对取水总量进行宏观分析研究。牟海省在《中国21世纪水问题方略》中较全面地阐述了需水量零增长的内涵,分析了一个国家或地区出现需水量零增长的必然趋势,介绍了国际上发达国家需水量实现零增长的经验。对需水量零增长进行了分类,提出胁迫性和自由式两种零增长类型。2取水量持续稳定阶段80—我国取水量变化趋势水利是国民经济建设的基础产业,经过近60a的建设与发展,2007年全国供水量达到5819×108m3,是1949年供水量1031×108m3的5.64倍,年均增长率为3.03%。供水量的快速增长保证了人口增长和经济社会快速发展的用水需求。1949—2007年,全国取水量增长趋势见表1、2。可以看出,我国水资源开发利用大致可划分为三个阶段:第一阶段:1949—1980年,是取水量高速增长时期。全国取水量从1949年的1030×108m3猛增到1980年的4437×108m3,30a中平均年增速达到5.0%。取水结构以农业为主。1980年,农业取水量为3699×108m3,占总取水量的83.5%;工业和生活取水量分别为457×108m3和281×108m3,分别占10.3%和6.2%。在所增加的取水量中,农业灌溉取水量增加量约占总增加量的4/5。可以看出这个时期是以农业取水为主导的水资源开发利用阶段。第二阶段:1981—1997年,是取水量缓慢增长时期。全国取水量增加缓慢,到1997年全国取水量为5566×108m3,17a新增取水量1129×108m3,年均增长率为1.34%,远低于第一阶段。取水结构中工业与生活取水比例增加,农业取水量减少。1997年,农业、工业和生活取水量分别为3920×108、1121×108和525×108m3,分别占总取水量的70.4%、20.2%和9.4%。第三阶段:1998—2007年,是取水量趋于相对稳定时期。这一阶段的总取水量由缓慢增长基本趋向稳定。由1997年的5566×108m3增加到2007年的5819×108m3,年均增长率为0.45%,与前两个阶段相比,取水量增速明显减缓。在取水总量中农业、工业、生活和生态取水量分别为3598×108、1404×108、710×108和106×108m3,分别占取水总量的62%、24%、12.2%和1.8%。农业取水量继续下降,减少了322×108m3;工业取水量增加了283×108m3,并呈继续增长态势。城市生活取水量增幅较大,净增167×108m3,是增长最快的部门。3例如，需要在总供水流量中零增长3.1美国的取水量与经济形势根据美国世界资源研究所的不完全统计资料分析,经济合作组织中的19个国家,其总取水量自20世纪70年代到80年达到高峰后,90年代开始呈下降的趋势。其中,瑞典、芬兰、荷兰、英国、美国和日本先后于20世纪80年代出现了取水量零增长。在20世纪80年代,这些国家第三产业在三次产业中的比重已达60%左右[16,17,18,19,20,21]。在分析研究国际上已出现取水量零增长的国家中,对美国长期经济社会发展过程中水资源的需求和变化趋势进行研究,对我国有着重要借鉴意义。美国1950—2000年取水总量变化趋势见表3。从表3可以看出,在各主要部门取水量变化中,近半个世纪来,美国城乡居民生活取水量呈刚性增长。居民生活取水量从1950年的243.1×108m3增加到2000年的723.8×108m3,增加了480.7×108m3,增长了2.98倍。农田灌溉取水量从1950年的1229.7×108m3增加到1980年最大值2072.5×108m3后,1995年又减至1851.4×108m3。工业方面,1950年取水量为1063.9×108m3,1980年达到3523.3×108m3,2000年降到3015.9×108m3。工业取水中,其中火电取水量所占比重由1950年的51.2%上升到2000年的87%。美国不同时期全国总取水量变化趋势与其人口规模、经济发展水平、三次产业结构变化趋势之间的关系见表4。从表4可以看出,美国1950—2000年半个世纪的经济发展过程基本上可以划分为3个不同的发展速度阶段:即1950—1960年和1990—2000年的20a较低发展速度阶段,年平均增速为5.5%;1960—1970年和1980—1990年的20a较高发展速度阶段,年平均增速达到6.8%～7.8%;1970—1980年的10a高速发展阶段,这10a平均年增速高达10.72%。从表4美国总取水量发展趋势看,在20世纪下半叶50a中,其全国总取水量变化大致可划分为4个阶段:第一阶段50年代至60年代的20a是取水量高速增长的时期,取水量由2487×108m3增加到5112.2×108m3,平均增速高达3.67%,其中50年代为4.14%,60年代为3.2%;第二阶段70年代的10a,总取水量由5112.2×108m3增加到6079.4×108m3,平均年增速仅为1.75%,取水量进入缓慢增长时期;第三阶段是1980年达到总取水量的峰值,1980年前后若干年的取水量在6000×108m3左右变动,为取水量的峰值时期。在峰值期中,相邻年份取水量会发生微量增减变化,但总体上看来是处于零增长状态;第四阶段是80年代开始至上世纪末,总取水量由1980年6079×108m3降至2000年5631×108m3,20a中年平均增速为-0.38%,处于负增长状态,而且总取水量基本维持在5630×108m3左右。从表4可以看出:①美国在1980年总取水达到峰值后,1980年至2000年的年取水量出现递减,20a平均年降速率为-0.44%;②同期,国内生产总值却由27080×108美元增加到98374×108美元,增长了3.63倍,平均年增速率达到6.66%;③在三次产业结构变化方面,第三产业比重由1950年的54.5%,上升到2000年74.6%,而在1980年全国的取水量达到最大值时所对应的第三产业比重为61.2%。因此,可以认为当第三产业在三次产业结构中所占的比重达到60%左右时,其总的取水量就会进入需水总量零增长时期。3.2日本的取水量日本二战后几十年的经济社会发展与水资源需求关系状况,对我国研究需水量零增长也有一定的参考价值。日本国人口1950年8320×104,2000年达到12687×104。国内生产总值1952年为109×108美元,1970年达1969×108美元,是当年中国国内生产总值的两倍多。20世纪70年代后经历了30a的高速发展时期,2000年达到48416×108美元(是中国同年的4.48倍),30a间增长了24.6倍。而日本的总取水量1970年为820×108m3,1975年为1179×108m3,至1992年为1050×108m3,历年均未超过1975年的最大取水量。因此,可以认为日本在20世纪70年代以后基本上进入了全国需水量零增长时期。日本1975年第三产业在全国三次产业结构中的比例约占56%。3.3北京市取水量、取水结构和产业结构变化情况近30a来北京市的取水量和取水结构呈现比较明显的变化趋势。总取水量从1980—1991年的40×108m3左右,增长到1992—1995年取水量峰值期的45×108～46×108m3,其中1992年达到峰值46.43×108m3。之后,1996—2000年又下降至40×108m3。2001—2007年又持续稳定降至35×108m3左右。取水结构也产生了根本性的变化。在1996年以前,全市总取水量中,农业灌溉取水量均占主要份额,其次是工业取水,再次是生活取水;而到1997年农业取水仍占主要地位,但生活取水量已超过工业取水量,占居第二位;2003年开始,生活取水量则占主要地位,农业和工业取水量则分别退居第二和第三位置。同期,北京市的三次产业结构也发生了很大变化。1980年三次产业分别占全市GDP总值的4.4%、68.9%和26.7%。2000年则为2.5%、32.7%和64.8%。在2000年到2008年期间,三次产业结构中,第一产业进一步下降至1.1%,第二产业降至25.7%,而第三产业则上升至73.2%,第三产业得到了快速发展。北京市从1986年至2008年的14a间其第三产业的比重从55.9%增加到73.2%,这说明经济结构的大力调整是北京市取水总量及取水结构发生明显变化的主要因素。4中国需要对总供水流量进行零增长预测4.1分质法提取取水量过去在推求需水总量出现零增长时期时所用的方法国内大致有两种,一种是柯礼丹的人均综合用水量法;另一种是贾绍凤提出的人均GDP达到3000～7000美元时,会出现零增长。笔者通过国内外产业结构分析,发现第三产业在国内生产总值所占比重达到60%左右时,总需水量可能出现零增长,故称此法为“产业结构分析法”。根据世界发达国家经济发展的历程,经济发展与资源消耗之间的关系一般符合库兹涅茨曲线规律。曲线形状犹如倒U形,即随着经济的进一步发展,通过产业结构的不断调整,能源和水资源等资源的消耗达到最大值后,会出现零增长,并逐步实现负增长,不可能出现资源消耗无限增长。根据发达国家和北京经济发展的规律,发现在该曲线顶峰附近,第三产业的比重大致在60%左右。如美国在1980年全国总取水量达到最大值,第三产业的比重为61.2%,总取水量出现零增长(表4)。日本也是如此。北京在1996—2000年第三产业比重为55.9%～64.8%,其总取水量已进入稳定减少阶段。因此可以认为第三产业比重达到60%左右时,工业发展已进入后工业化阶段,工业结构和产业结构已趋向合理化,总取水量出现趋于平稳甚至出现逐渐减少的趋势。4.2各预测值的预测需水量预测与国内生产总值预测紧密联系在一起,在需水量预测前,必须先做好国内生产总值的预测。全国2007年国内生产总值为249530×108元,根据未来国家经济社会发展的要求,初步估算,2008年至2020年的GDP预测值按8%的年增长比例计算,2021至2030年GDP预测值按7%的年增长比例计算,具体预测值见表5。4.3产业结构调整我国第三产业的比重要经过多少年才能达到60%呢?可以参考以往全国及北京市第三产业发展的速度,并结合发达国家的经验来进行预测。1980年我国第三产业的比重为21.9%,至2008年上升到40.1%,28a平均年增长速率约为2.2%,见表6。考虑到2020年以前我国会加大产业结构的调整力度,所以应适当加大增长速率。参考日本在1990—2000年产业结构调整步伐加快的时期,第三产业年平均增长速度为2.4%,2000—2004年第三产业年均增长速度为0.7%。美国1980—1990年第三产业年平均增长速度为1.3%,1990—2000年第三产业年平均增长速度为0.7%。我国在2020年之前,可采用1980年以来28a的年平均增长速度2.2%,后10a(2020—2030年)应适当提高速度,平均采用2.5%,预测值见表7。由表7可以看出,我国大约在2026—2030年间,第三产业的比重可达到60%～67%左右。即在2026—2030年期间,全国总需水量有可能出现零增长。这与国家的宏观规划基本一致,即将在2030年左右经济水平初步进入发达国家行列,与美国1980年(第三产业为61.2%)、日本1995年(第三产业为59.9%)的经济水平相当。4.4北京市与全国的实证分析2000年北京市总需水量已完全进入零增长时期,且属于胁迫型零增长类型,第三产业的比重达60%多,未来全国需水总量出现零增长时的产业结构与之大致接近,考虑到北京市与全国水平存在一定的差距,所以全国的万元GDP取水量指标可采用比北京偏高的水平。故取北京市2000—2008年的万元GDP取水量的平均值作为2030年全国总需水量达到零增长时的万元GDP取水量,其值为47.2m3/104元,计算可得2030年总用水量预测值为6301×108m3。4.5种方法对于农业保险企业需水总量的影响利用此法是为了检验上述方法在预测需水总量时的可信度。根据1949—2007年全国总需水量的增长趋势,用时序法来推测未来2020年和2030年的需水总量。1949—1980年我国总需水量增长速度较快,达到5.0%,1981—1997年次之,为1.34%,1997—2007年较小,为0.45%。因此根据国家产业调整的策略,在农业取水量基本维持不变或有所下降的情况下,至2020年总需水量增长是有限的,可以按0.4%的速度增长