中国水资源供需模型及预测

高 珺，赵 娜，高齐圣

（1.南开大学 经济学院，天津 300071；2.青岛大学 经济学院，青岛 266071）

近年来，随着国际淡水资源稀缺程度加重，国内可持续发展战略的深入实施，“国家水资源安全战略”已经引起人们越来越多的关注。中国水资源的安全问题十分严重，主要表现在两个方面：第一，水资源供需矛盾严重。中国人均水资源占有量只有2200立方米，为全球13个贫水国家之一，居世界第121位。然而，中国却是世界GDP增速最快的国家，水资源的严重匮乏无法满足快速增长的经济发展要求。第二，水资源分布严重失衡[1]。

1 水资源需求模型及预测

1.1 模型假设

采用市场供需模型来研究水资源的供需状况，建立联立方程模型。在水资源需求方面，主要影响因素有中国的GDP总量，第一、二、三产业结构比例，水价等指标。由于中国水价是由各地方政府自行制定，所以该模型用水电燃料价格指数代替水价。而在水资源供给方面，主要影响因素考虑跨流域调水量、替代性水源和水利用等[2]。跨水域调水方面考虑了中国正在实行的南水北调工程；替代性水源是指海水利用，由于中国海水技术淡化刚刚起步，相关数据不易获得，因此，采用了火（核）发电时直接使用的海水量来表示替代性水源；水利用情况采用水消耗率指标来表示，即消耗总量占用水总量的百分比。

1.2 需求模型参数估计

通过综合考虑影响我国水资源需求的各种因素，最终选取GDP，一、二、三产业结构比例和水价作为主要解释变量，相关数据见表1[3,4]。

根据相关数据，本文建立如下线性回归模型：

其中，Yq代表水需求量，GDP代表国民生产总值，为本文的关键解释变量；其他变量为控制变量，agr代表第一产业比例，ind代表第二产业比例，p代表水电价格指数，下标t表示年份。模型的回归系数α0,βi(i=1,2...4)可通过最小二乘估计方法得到：模型的回归结果如下所示，括号内为t统计量值[5]。

表1 1997-2011年中国水需求量影响因素的相关数据

模型的拟合优度、参数显著性、整体回归方程的显著性可通过R2、F检验和T检验完成。已知在95%的置信水平下，相关统计量的临界值分别为：

上述需求模型是显著可信的。影响中国水资源需求量的最主要因素是国民生产总值；产业结构调整对水需求量也有一定的影响作用，尤其是工业发展对用水量的影响程度明显高于农业；由于水价政府控制性强、价格普遍较低，所以水价对需求量的影响不大。

1.3 2013～2025年需求预测

以GDP作为主要解释变量，其它变量维持在2011年水平不变。根据中国国家发改委公布的2013年GDP增速的预测，并结合全球大背景下近年来中国GDP增速放缓的趋势，本文在模型中将GDP增速设置为不同的取值来进行预测。假定 GDPt=G0(1+r)t,t=0,1,...,12 。这里，G0=551569.1代表2013年的GDP；GDP增速分段进行预测，即2017年以前，r=7%，而2017年以后，r=6%。将上述假设代入需求方程中得到中国2013～2025年的水需求量预测，见图1。其中，=6236亿m3，=7255亿m3。

同时，考虑到中国未来经济发展趋势的不确定性，本文改变GDP增长速度r的取值，进行敏感性分析。分别选取r=6%、8%和9%，计算结果见下表2。

表2 水资源需求预测的敏感性分析(亿m3)

图1 2013～2025年中国的水需求量预测

2 水资源供给模型及预测

2.1 供给模型参数估计

通过综合考虑影响我国水资源供给的各种因素，选取跨流域调水量、替代性水源和水利用率作为主要解释变量[2]，相关数据见表 3[3,4]。

表3 1997～2011中国水供给量影响因素的相关数据

根据上面的数据，参照C-D生产函数的形式建立回归模型[5]，得到水资源供给模型的估计结果为：

其中，Ys代表水供给量，trans代表跨流域调水量，sw代表替代性水源，av代表水消耗率，下标t表示年份。

已知在95%的置信水平下，相关统计量的临界值分别为：

在95%置信水平下，上述模型显著可靠。跨水域调水、替代性水源和耗水率都对水供给量有显著影响。跨流域调水量每增加1%，水资源供给量平均增加0.06%；替代性水源每增加1%，水资源供给量平均增加0.056%；水消耗率每降低1%，水资源供给量平均增加0.05%。在所有要素弹性系数中，水供给对跨水域调水的弹性系数最大，说明跨流域调水战略有利于增加水资源供给量，解决各地水资源不平衡问题。

2.2 2013～2025年供给预测

中国正在实施的南水北调工程规划中的东线、中线和西线到2050年调水总规模为448亿m3，其中东线148亿m3，中线130亿m3，西线170亿m3。整个工程将根据实际情况分期实施。

按照南水北调工程规划，2013年末东线和中线一期工程完成，初步具备调水60亿m3。到2025年：东线工程全部完工，实现148亿m3调水目标，中线工程存在不确定性。以trans作为主要解释变量，其它变量维持2011年水平不变。假定 transt=trans0(1+r)t,t=0,1,2,...,12 ，这里trans0=137.69+60=199.7代表2013年调水量(其中137.69是按照1997～2012年期间数据计算的已经具备的平均调水量，60是南水北调工程东线和中线一期完成后增加的调水量)。

假定2025年东线、中线工程全部完成，对应增长率r=20%，代入供给方程得到中国2013～2025年的水供给量预测，见图2。其中：s2013=6186亿m3，s2025=7057亿m3。

图2 2013～2025年中国水供给量预测

同时，考虑到中线工程是否完成存在不确定性，本文探讨在中线未完成情况下的供水量预测，进行敏感性分析。假定至2025年，中线工程完成量为80亿m3、100亿m3，对应增长率为r=13%，r=14%，计算结果见下表4。

表4 水资源供给预测的敏感性分析(亿m3)

3 未来水资源供需平衡分析

结合全球未来经济发展趋势和中国实际[6]，在水资源需求模型中，假设中国的GDP增速在2017年以前为7%，在2017年以后下降到6%；并且，在水资源供给模型中假设南水北调东线、中线工程能够顺利完工，从而实现跨流域调水增长速度20%的目标。按照上述水资源需求和供给模型计算，中国未来2013～2025年期间水资源供需平衡情况见图3和表5。总体来说，供需缺口是越来越大的。但考虑到国家十二五规划中提到要大力发展海水淡化技术，而海水淡化作为替代性水源也是影响中国水供给量的主要因素，从1997～2011年过去数据看，平均利用海水275.6亿m3，2011年达到640.4亿m3。，如果考虑海水直接利用和淡化利用完全可抵消供需缺口。

表5 水资源供求预测的敏感性分析(亿m3)

图3 2013-2025年中国水资源供需平衡预测分析

4 结论与政策建议

第一，积极调整产业结构，大力引进节水技术，降低水消耗率。大力发展高技术产业，适度发展现代制造业，转变农业增长方式，促进农业规模化、现代化、市场化经营，发展高效现代农业；逐步退出现有的高能耗、高物耗、低附加值以及破坏人文生态环境的行业，严格控制并逐步淘汰资源开采型产业，限制并淘汰落后的工艺与装备，提倡工业循环用水。

第二，建立合理的水资源定价机制，控制水资源需求。未来应采取市场化定价，提高水价对水资源需求的调节程度，即通过价格机制促进节水。

第三，大力开展海水淡化技术、增加水资源供给量。目前中国利用海水淡化技术提供的水资源占比例较少，海水淡化技术并不发达。在刚刚出台的“十二五”规划中，中国提出了大力发展海水淡化技术，进行替代性水源开发的战略。中国应当借鉴以色列和美国等国家的经验，在一定范围内增加政府对海水淡化技术研发的资金投入，通过政策倾斜等方式促进海水淡化产业的兴起。

第四，通过跨流域调水和虚拟水交易平衡全国各地区的水资源。我国南涝北旱，通过跨流域调水，如南水北调工程，可有效解决中国南北水资源不平衡的问题。跨流域调水工程结合虚拟水交易，从国内农业生产条件较好、粮食生产富足的省份进口粮食，减少本地区的粮食生产以及由粮食生产带来的水资源短缺压力和生态压力，从而实现区域水资源的可持续利用。

[1]钱正英等.中国可持续发展水资源战略研究综合报告[J].中国水利，2000,（8）.

[2]王浩，秦大庸.王建华.流域水资源规划的系统观和方法论[J].水利学报，2002，（8）.

[3]中国统计局.中国统计年鉴1997～2012[EB/OL].http://www.stats.gov.cn/.

[4]中国水利部.中国水资源公报1997～2012[EB/OL].http://www.mwr.gov.cn/

[5]李子奈，潘文卿.计量经济学[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6]周姣，史安娜.南水北调东、中线受水区水资源、经济和生态和谐发展模型[J].水利经济，2007,（5）.