产业经济增长与水资源高效利用的协调发展研究

方旭，胡星辰，沈韵兰，范蓉蓉

一、研究背景

水资源问题是当今中国关注的焦点问题之一。随着我国经济的高速增长和工业化的不断深入，由粗放型经济增长方式引发水资源的过度消耗、不合理利用以及水体恶化等问题使我国水资源紧张的局面日益凸显。[1]水资源利用效率低下、产业分布不均、地下水开采过度等问题逐渐成为我国产业经济发展中所必须面对的重大难题与挑战。为了改善水资源利用现状，2011年中央水利工作会议明确提出到“2030年全国用水总量控制在7000亿立方米以内”以及“2030年用水效率达到或接近世界先进水平，万元工业增加值用水量降低到40立方米以下，农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上”等目标。[2]

本文基于2012-2016年度中国水资源公报数据，对我国水资源利用现状及存在的问题进行分析，构建模型深入探究实现2030年实现产业经济增长与水资源高效利用的协调发展的方法，并提出相关建议。

二、水资源利用现状

（一）综合用水量

我国人均综合用水量处于逐年减少的趋势，2012年到2016年间人均综合用水量从454立方米减少到438立方米，下降幅度为3.65%，居民用水效率逐渐提高。但我国的水资源仍较为短缺，存在人多水少的问题，且水源来源渠道较少，主要来源于地表水，而地下水和其他水资源开采技术较为落后，不能充分有效开发利用。水资源存在着南北分布不均匀的状况，北方6区的供水比率明显低于南方6区的供水比率，呈现出南多北少的特点。

表1 供水量南北分布

（二）用水效率

我国目前工业和农业用水占比较大，2016年分别占比21.6%和62.4%，远超生活与生态用水的占比13.6%和2.4%，虽然水资源的利用效率稳步上升，万元工业增加值用水量不断下降，农田灌溉水有效利用系数也处于不断上涨的趋势，但距离所要达到的目标仍然具有一定的差距。

三、产业经济增长与水资源高效利用分析

（一）模型假设

为了便于研究，本文作出以下假设：（1）假设没有较大的人口迁移影响水资源的使用。（2）假设土地面积，工业产值变化幅度较小，可以忽略不计。（3）假设官网收集的数据真实有效，且每年的数据处理方法的差异忽略不计。（4）假设其他外界因素对水资源的影响忽略不计。

（二）研究方法

1.万元工业增加值用水量变化模型

根据边际效用递减规律，在其他条件不变的情况下，工业用水量越多，工业用水效率越低，则万元工业增加值用水量也越多。万元工业增加值用水量wi可表示为工业用水量WI的函数wi=f（WI）。

根据中国2011-2016年中国水资源公报得到2011年-2016年中国万元工业增加值用水量和全国总用水量以及工业用水比例的数据，结合公式：WI=W×i（i为工业用水比例），可求得各年工业用水量，如表2所示：

表2 工业用水各指标

运用EVIEWS软件画出万元工业增加值用水量和工业用水量的散点图，得知万元工业增加值用水量和工业用水量的关系大致呈线性，因此，建立wi和WI的线性关系如下利用EVIEWS软件求解，输出结果如表3：

表3 EVIEWS输出结果

因此，求得wi和WI的线性关系模型为：

2.农田灌溉水有效利用系数变化模型

根据中国2011-2016年中国水资源公报得到2011年-2016年农田灌溉水有效利用系数和全国总用水量以及农业用水比例的数据，再根据公式：WA=W×a（其中，a为工业用水比例）可求得各年的农业用水量，最终得到如表4数据。

表4 农业用水各指标

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

运用MATLAB拟合WA和η的关系，得出WA和η大致呈二次函数关系，因此，建立WA和η的二次函数模型如下：

用MATLAB拟合函数，输出结果为：

其中，可决系数R2=0.9518接近1，这说明模型对数据的拟合效果较好，模型具有较好的代表性。[3]

3.水资源开发利用量不超过控制红线约束

5.目标条件约束

根据农田灌溉水有效利用系数约束即η≥0.6，解得

（三）研究结果

在确保水资源开发利用量和用水效率不超过控制红线的前提下，要保证万元工业增加值用水量呈下降趋势以及农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上的目标[4]，就必须使得在产量不变的条件下，工业用水量不超过409.98亿立方米，且需要逐年降低，生产不低于原来农业产出的农业用水量不超过3472亿立方米，且各产业总的用水量不超过7000亿立方米。因此，要达到2030年目标，在保持产出不变的条件下，各产业用水比例应为：

四、结论和建议

根据以上分析研究，本文提出以下建议：

1. 增加水资源供给渠道，提高居民用水效率。

我国是一个人多水少的国家，人均用水量相对较少，来源渠道单一，水资源的开发利用以地表水来源渠道为主，占据百分之八十多，但地下水源和其它水源供水量仅仅占据百分之十几，单一的用水来源远远不能满足人们的用水需求。因此，国家积极研发多种水资源开发技术，降低地下水以及其他水资源开采成本，以满足各地区的用水需求；同时，也应加强人们的节水意识的培养，提高日常用水的效率。

2. 合理分配各产业用水结构。

根据边际效用递减规律，在各个产业用水量达到最优规模后，随着用水量的增加，各产业的用水效率逐渐降低，而我国的用水现状表明，我国各产业的用水效率仍然处于较低的状态。因此，我国应在一定程度上限制各产业的用水量和用水比例，比如，为达到2030年的目标，工、农业的用水比例应分别控制在5.86%，49.6%以内。

3. 提高农田灌溉水有效利用系数，从而提高农业用水效率。

农田灌溉有效利用系数的提高对于农业用水效率的提到有着重要的作用。农田灌溉水有效利用系数等于在一次灌水期间被农作物利用的净水量与水源渠首处总引进水量的比值。[5]要想提高该系数，关键就需要在引进水量一定的条件下，提高一次灌水期间被农作物利用的净水量。因此，可以兴建农业水利工程，增加对农业引水设施的投入，改善引水设施，减少引水过程中农业用水的损失；同时，扩大全国井灌区、小型灌区的面积占比，并结合喷灌、滴灌等方式，使灌溉更加精细化，从而提高农业用水效率。

4. 降低万元工业增加值用水量，提高工业用水效率。

工业上的节水主要在于工业用水的重复利用，因此，在工业生产中，国家水利部门应加大对工业用水量的管控，从而促进工业用水的重复利用，提高工业用水效率。

5.加大对污水排放的管理，提高污水排放标准，提高水功能区水质达标率。

虽然我国的污水排放量存在逐年下降的趋势，水功能区水质达标率也在不断上升，但距离2030年的目标仍然具有较大差距。水污染严重影响了我国居民以及各产业的用水需求，对各行各业都有着不同程度的影响。因此，需要提高对水污染的管控标准，减少污水排放量，提高水功能区水质达标率。