方旭，胡星辰，沈韻蘭，范蓉蓉

一、研究背景

水資源問題是當(dāng)今中國關(guān)注的焦點問題之一。隨著我國經(jīng)濟的高速增長和工業(yè)化的不斷深入，由粗放型經(jīng)濟增長方式引發(fā)水資源的過度消耗、不合理利用以及水體惡化等問題使我國水資源緊張的局面日益凸顯。[1]水資源利用效率低下、產(chǎn)業(yè)分布不均、地下水開采過度等問題逐漸成為我國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中所必須面對的重大難題與挑戰(zhàn)。為了改善水資源利用現(xiàn)狀，2011年中央水利工作會議明確提出到“2030年全國用水總量控制在7000億立方米以內(nèi)”以及“2030年用水效率達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，萬元工業(yè)增加值用水量降低到40立方米以下，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.6以上”等目標(biāo)。[2]

本文基于2012-2016年度中國水資源公報數(shù)據(jù)，對我國水資源利用現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行分析，構(gòu)建模型深入探究實現(xiàn)2030年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長與水資源高效利用的協(xié)調(diào)發(fā)展的方法，并提出相關(guān)建議。

二、水資源利用現(xiàn)狀

（一）綜合用水量

我國人均綜合用水量處于逐年減少的趨勢，2012年到2016年間人均綜合用水量從454立方米減少到438立方米，下降幅度為3.65%，居民用水效率逐漸提高。但我國的水資源仍較為短缺，存在人多水少的問題，且水源來源渠道較少，主要來源于地表水，而地下水和其他水資源開采技術(shù)較為落后，不能充分有效開發(fā)利用。水資源存在著南北分布不均勻的狀況，北方6區(qū)的供水比率明顯低于南方6區(qū)的供水比率，呈現(xiàn)出南多北少的特點。

表1 供水量南北分布

（二）用水效率

我國目前工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水占比較大，2016年分別占比21.6%和62.4%，遠(yuǎn)超生活與生態(tài)用水的占比13.6%和2.4%，雖然水資源的利用效率穩(wěn)步上升，萬元工業(yè)增加值用水量不斷下降，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)也處于不斷上漲的趨勢，但距離所要達(dá)到的目標(biāo)仍然具有一定的差距。

三、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長與水資源高效利用分析

（一）模型假設(shè)

為了便于研究，本文作出以下假設(shè)：（1）假設(shè)沒有較大的人口遷移影響水資源的使用。（2）假設(shè)土地面積，工業(yè)產(chǎn)值變化幅度較小，可以忽略不計。（3）假設(shè)官網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)真實有效，且每年的數(shù)據(jù)處理方法的差異忽略不計。（4）假設(shè)其他外界因素對水資源的影響忽略不計。

（二）研究方法

1.萬元工業(yè)增加值用水量變化模型

根據(jù)邊際效用遞減規(guī)律，在其他條件不變的情況下，工業(yè)用水量越多，工業(yè)用水效率越低，則萬元工業(yè)增加值用水量也越多。萬元工業(yè)增加值用水量wi可表示為工業(yè)用水量WI的函數(shù)wi=f（WI）。

根據(jù)中國2011-2016年中國水資源公報得到2011年-2016年中國萬元工業(yè)增加值用水量和全國總用水量以及工業(yè)用水比例的數(shù)據(jù)，結(jié)合公式：WI=W×i（i為工業(yè)用水比例），可求得各年工業(yè)用水量，如表2所示：

表2 工業(yè)用水各指標(biāo)

運用EVIEWS軟件畫出萬元工業(yè)增加值用水量和工業(yè)用水量的散點圖，得知萬元工業(yè)增加值用水量和工業(yè)用水量的關(guān)系大致呈線性，因此，建立wi和WI的線性關(guān)系如下利用EVIEWS軟件求解，輸出結(jié)果如表3：

表3 EVIEWS輸出結(jié)果

因此，求得wi和WI的線性關(guān)系模型為：

2.農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)變化模型

根據(jù)中國2011-2016年中國水資源公報得到2011年-2016年農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和全國總用水量以及農(nóng)業(yè)用水比例的數(shù)據(jù)，再根據(jù)公式：WA=W×a（其中，a為工業(yè)用水比例）可求得各年的農(nóng)業(yè)用水量，最終得到如表4數(shù)據(jù)。

表4 農(nóng)業(yè)用水各指標(biāo)

2012 0.516 6131.2 0.636 3899.442013 0.523 6183.4 0.634 3920.282014 0.53 6095.0 0.635 3870.332015 0.536 6103.2 0.631 3851.122016 0.542 6040.2 0.624 3769.08

運用MATLAB擬合WA和η的關(guān)系，得出WA和η大致呈二次函數(shù)關(guān)系，因此，建立WA和η的二次函數(shù)模型如下：

用MATLAB擬合函數(shù)，輸出結(jié)果為：

其中，可決系數(shù)R2=0.9518接近1，這說明模型對數(shù)據(jù)的擬合效果較好，模型具有較好的代表性。[3]

3.水資源開發(fā)利用量不超過控制紅線約束

5.目標(biāo)條件約束

根據(jù)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)約束即η≥0.6，解得

（三）研究結(jié)果

在確保水資源開發(fā)利用量和用水效率不超過控制紅線的前提下，要保證萬元工業(yè)增加值用水量呈下降趨勢以及農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.6以上的目標(biāo)[4]，就必須使得在產(chǎn)量不變的條件下，工業(yè)用水量不超過409.98億立方米，且需要逐年降低，生產(chǎn)不低于原來農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)用水量不超過3472億立方米，且各產(chǎn)業(yè)總的用水量不超過7000億立方米。因此，要達(dá)到2030年目標(biāo)，在保持產(chǎn)出不變的條件下，各產(chǎn)業(yè)用水比例應(yīng)為：

四、結(jié)論和建議

根據(jù)以上分析研究，本文提出以下建議：

1. 增加水資源供給渠道，提高居民用水效率。

我國是一個人多水少的國家，人均用水量相對較少，來源渠道單一，水資源的開發(fā)利用以地表水來源渠道為主，占據(jù)百分之八十多，但地下水源和其它水源供水量僅僅占據(jù)百分之十幾，單一的用水來源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的用水需求。因此，國家積極研發(fā)多種水資源開發(fā)技術(shù)，降低地下水以及其他水資源開采成本，以滿足各地區(qū)的用水需求；同時，也應(yīng)加強人們的節(jié)水意識的培養(yǎng)，提高日常用水的效率。

2. 合理分配各產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)。

根據(jù)邊際效用遞減規(guī)律，在各個產(chǎn)業(yè)用水量達(dá)到最優(yōu)規(guī)模后，隨著用水量的增加，各產(chǎn)業(yè)的用水效率逐漸降低，而我國的用水現(xiàn)狀表明，我國各產(chǎn)業(yè)的用水效率仍然處于較低的狀態(tài)。因此，我國應(yīng)在一定程度上限制各產(chǎn)業(yè)的用水量和用水比例，比如，為達(dá)到2030年的目標(biāo)，工、農(nóng)業(yè)的用水比例應(yīng)分別控制在5.86%，49.6%以內(nèi)。

3. 提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，從而提高農(nóng)業(yè)用水效率。

農(nóng)田灌溉有效利用系數(shù)的提高對于農(nóng)業(yè)用水效率的提到有著重要的作用。農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)等于在一次灌水期間被農(nóng)作物利用的凈水量與水源渠首處總引進(jìn)水量的比值。[5]要想提高該系數(shù)，關(guān)鍵就需要在引進(jìn)水量一定的條件下，提高一次灌水期間被農(nóng)作物利用的凈水量。因此，可以興建農(nóng)業(yè)水利工程，增加對農(nóng)業(yè)引水設(shè)施的投入，改善引水設(shè)施，減少引水過程中農(nóng)業(yè)用水的損失；同時，擴大全國井灌區(qū)、小型灌區(qū)的面積占比，并結(jié)合噴灌、滴灌等方式，使灌溉更加精細(xì)化，從而提高農(nóng)業(yè)用水效率。

4. 降低萬元工業(yè)增加值用水量，提高工業(yè)用水效率。

工業(yè)上的節(jié)水主要在于工業(yè)用水的重復(fù)利用，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，國家水利部門應(yīng)加大對工業(yè)用水量的管控，從而促進(jìn)工業(yè)用水的重復(fù)利用，提高工業(yè)用水效率。

5.加大對污水排放的管理，提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)，提高水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。

雖然我國的污水排放量存在逐年下降的趨勢，水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率也在不斷上升，但距離2030年的目標(biāo)仍然具有較大差距。水污染嚴(yán)重影響了我國居民以及各產(chǎn)業(yè)的用水需求，對各行各業(yè)都有著不同程度的影響。因此，需要提高對水污染的管控標(biāo)準(zhǔn)，減少污水排放量，提高水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。