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重庆实验室纯水设备解读:探讨中国用水转型的特点和水网建议

来源:重庆水处理网      2022/8/27 10:34:55      点击:

【重庆水处理设备网http://xqccscq.com/】近日,四川、重庆等地因高温开启的“生存地狱”模式被反复搜索。高温导致嘉陵江干涸,51条河流断流,让人们开始关注中国供水的现状、问题和解决方案。本文将从实施全社会节水优先战略、推进节水型社会建设、再生水利用等方面,探讨中国用水转型的特点和水网建议。 水是生存之本,文明之源,生态之基。新中国成立以来,我国进行了大规模的水利基础设施建设,水安全保障能力显著提升,为我国经济社会高质量发展奠定了坚实基础。水资源在为经济社会发展提供重要基础支撑的同时,也在一定程度上对其产生制约,从而促进技术进步和集约节约利用,最终对用水产生较大影响。长期以来,我国根据供需原则进行供水工程的规划设计,需水量预测是核心环节。不同时期经济社会发展与用水的关系有规律可循,对确定工程规模起着至关重要的作用。因此,判断经济社会用水趋势,对水资源的科学合理配置和国家水网工程建设具有重要意义。通过分析新中国成立以来用水与经济社会发展的关系,探索其内在发展变化规律,为完善水安全工程体系提供参考。 成都纯水设备第一,不同时期用水的总体变化趋势 中国成立70年来,经济和人民生活水平发生了翻天覆地的变化。2021年,全国国内生产总值达到114万亿元[1],按不变价格计算,比中华人民共和国成立时的1952年增长了200多倍,创造了从一穷二白到世界第二大经济体的发展奇迹。与之相对应的是,中国总用水量从约1000亿m3 [2]增加到约5920亿m3 [3],增长了近5倍。 从用水情况的变化来看,1949年至1980年(新中国成立至改革开放初期),我国年均总用水量增长约4.74%,生活、工业和农业用水增长幅度较大,但带动用水量的增长主要来自农业。农业用水量从不到1000亿立方米增加到约3700亿立方米,占总用水量增长的85%以上。这是新中国成立后为了解决温饱问题,大规模开荒种粮,大力发展灌溉的结果。 从1980年到2021年(改革开放以来),我国用水总量增速明显下降,年均增速约为0.84%。与前一阶段不同的是,虽然我国粮食产量在增加,但农业用水量基本不变或幅度很小,生活、工业和生态用水量对总用水量影响较大。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 注:本图中1995年以前的用水量是根据1949年、1980年、1985年、1990年和1995年的总用水量插值得到的[2];1996年的用水量是根据1995年和1997年的用水量进行插值计算的;1997年至2021年的数据来自国家水资源公报。 重庆纯水设备新中国成立以来中国用水状况变化示意图(单位:亿立方米) 第二,近几年用水总量呈稳中略降趋势。 1978年改革开放之初,中国总人口为96259万人,国内生产总值约为3678.7亿元。到2021年,我国总人口已达141260万人,国内生产总值达到1143669.7亿元[1],分别约为1978年的1.46倍和310倍。1980年中国总用水量约为4200亿m3[2],2021年增加到5920亿m3[3],是1980年的1.4倍。用水量的增长低于人口增长率,也远低于经济增长率。 从1980年到1997年,中国总用水量年均增长1.67%。这一时期,中国处于十一届三中全会到亚洲金融危机前期的发展阶段,人口、城市化、经济总量、粮食产量都保持了较高的增长水平。从1997年到2004年,中国的用水总量基本保持不变。在此期间,由于亚洲金融危机的影响,除了城市化率、人口增长率、经济总量等。全部下降,粮食产量减少。2004-2013年,中国用水总量年均增长1.21%,用水量快速恢复。这一阶段,中国加入世界贸易组织,经济快速增长,超过美国成为全球货物贸易第一大国。其经济总量超过日本,跃居世界第二,成为世界第二大经济体。虽然我国人口和城镇化增速放缓,但经济总量和粮食产量却以改革开放以来最快的速度增长。2013-2021年,中国用水总量增速降至0.54%,正处于党的十八大以来倡导高质量发展的阶段。中国全面建成小康社会,实现第一个百年目标,大力推进生态文明建设,经济由高速发展阶段转向高质量发展阶段。重庆实验室纯水设备相应的,中国的人口、城市化、经济总量、粮食产量等增长速度都有所放缓。同时,《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发〔2012〕3号)、《最严格水资源管理制度实施情况评价办法》(国发〔2013〕2号)相继出台,全面推进节水型社会建设。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 图2改革开放以来用水变化及经济发展趋势示意图 根据以上分析,用水量与人口和经济发展密切相关,随着我国经济社会由高速发展向高质量发展迈进,在科技进步和节水型社会建设的综合影响下,工业、农业、生活和生态用水的状况也发生变化。 (1)工业发展对用水量增长的拉动作用逐渐减弱。 有研究提出[4],改革开放之初,我国工业用水量、工业产值与产业结构的关系表明,工业产值每增长10%,用水量增长约4%~8%。如果产业结构以钢铁、电力等高耗水行业为主,用水量增速接近上限;如果纺织、机械等低耗水行业占主导,增速将逼近下限。 目前,中国已成为世界上唯一拥有联合国工业分类中所有工业门类的国家[6]。其中粗钢、煤炭、水泥、化肥产量和发电量均居世界第一,原油产量居世界第一。1978年至2012年,我国工业继续保持10%以上的增长速度,对经济增长的贡献率超过50%。党的十八大以来,我国自主创新能力进一步增强,部分行业技术水平接近或进入国际先进行列,部分行业技术国际先进。 随着技术进步和节水型社会建设,工业用水和用水量大幅减少。上世纪七八十年代,我国工业产品吨水消耗量[7]造纸200~30~70m3,炼钢30~70m3,化纤3000~5000m3。本世纪10 ~ 20年代,以2020年为例,我国高耗水行业[8]的吨产品用水量为造纸7.9~18m3,炼钢2.7m3,石化10~22m3,纺织100m3。与此同时,工业用水的重复率明显增加。长期以来,我国工业用水重复利用程度低,用水技术落后,用水效率低。比如1978年,北京郊区的工业用水重复利用率是30%,而北京的钢厂只有13%[7]。近年来,我国坚持节水优先,实行最严格的水资源管理制度,强化水资源刚性约束,实施全民节水行动。2021年,全国重点钢铁企业水的平均重复利用率将达到98%。2021年,国家六部委联合发布《工业废水循环利用实施方案的通知》,提出到2025年规模以上工业水重复利用率达到94%左右。整体来看,在中国工业快速发展的大背景下,近20年来工业用水量由升转降。2019年,我国工业增加值(可比价格)比2000年增长约4.5倍,但工业用水量仅增长约7%。20世纪70年代,工业增加值增长导致用水量增加的现象发生了根本变化。一些研究使用库兹涅茨曲线来建立工业发展和用水之间的关系。结果显示,2014年以来,中国工业增长与水资源变量绝对脱钩[8]。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 图3 2001-2020年中国工业增加值和工业用水量与2000年的对比 重庆实验室纯水设备

(2)农业总体呈现粮食产量增加,用水量略有减少的趋势。 灌溉需水量主要由作物生长特性决定,需水量定额的调整弹性较低。但是,通过协调土壤、种植结构、耕作方式、灌溉技术和渠系条件,农业灌溉有很大的节水空间。改革开放以来,我国农作物种植面积和有效灌溉面积不断增加,粮食产量总体上逐年提高,粮食播种面积基本保持不变。但农业用水量虽有波动,但总体呈下降趋势,党的十八大以来下降趋势更加明显。同时,在实施全民节水行动、加强农业节水增效、促进用水由粗放型向节约集约型转变的政策指引下,2021年我国农田灌溉用水有效利用系数达到0.568,比2012年提高0.052。 2021年,我国有效灌溉面积约10.4亿亩,粮食产量约13657亿斤,分别比2000年增长29.3%和47.7%。农田灌溉水有效利用系数由2000年的0.43提高到2021年的0.568,农业用水量比2000年下降约3.7%。需要说明的是,农业灌溉用水受天然水的影响很大。在2003年之前,粮食产量和农业用水减少。从供水条件来看,不是供水能力不足造成的。需要从粮食价格、种粮积极性等角度进一步分析原因。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 注:1995年以前的用水量是根据1980年、1985年、1990年和1995年的总用水量内插的[2];1996年的用水量是根据1995年和1997年的用水量进行插值计算的;1997年至2021年的数据来自国家水资源公报。2012年调整了用水量统计口径,牲畜生活用水量调整为农业用水量,占农业用水量比重较小,不会影响趋势判断。重庆纯水设备这个分析没有对此进行调整。 4 2001-2020年中国有效灌溉面积、粮食产量和农业用水量与2000年的比较。 (C)生活和生态对用水总量增长的拉动作用增强。 改革开放以来,中国的生活用水量不断增加。生活用水比重从1980年的2%左右提高到2021年的15%左右,生活用水对总用水量的影响逐渐增大。 2021年,我国总人口约14.1亿,城镇人口9.1亿,分别是改革开放初期的1.5倍和5.3倍。相应的,生活用水量超过了1980年的10倍。从趋势上看,近十年我国生活用水指数(包括公共用水)增速有所放缓。2020年生活用水指数受疫情影响略有下降,2021年生活用水指数突然大幅上升,呈现无规律变化。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 图5 2012-2021年实际人均生活用水量示意图 随着国家生态文明建设的不断推进,我国人工生态环境用水量从无到有,2003年至2021年年均增长8%。10年来,生态成为最大的用水对象。2021年,全国生态用水量316.9亿m3,约为2013年的3倍。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 图6 2012-2021年中国生活、生产和生态用水状况变化示意图 第三,现有的需水量预测结果普遍偏大。 多年来,水利部门和专家学者对未来不同时期不同阶段的水资源需求进行了多次预测研究,结果普遍偏大。例如,1994年《中国21世纪人口、环境与发展白皮书》提出的2000年预测需水量6000亿m3,比其他预测结果小得多,但从实际用水量来看,10年后的2010年也达到了这一水平,而“十三五”以来中国实际总用水量在5813亿m3至6043亿m3之间。 基于改革开放以来的实际用水量,如果套用现有的2025年和2030年的需水量预测结果(以2020年为基数,以2019年为基数),2019-2025年和2019-2030年的用水量变化趋势可能是40年来增幅最大的5年期和10年期,如下图所示。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 注:图中1977-1997年总用水量为插值延伸。 图7中国实际用水量与需水量预测结果对比示意图 2030年需水量的部分预测结果是基于中国届时将达到16亿人口的估计。有研究认为,从我国人口发展现状来看,我国人口大概会在2029年达到峰值,之后会继续减少,人口约为14.42亿人[12]。事实上,根据最新出生人口数据,2021年,中国29个省份中,出生人口超过50万的只有6个;仅广东省出生人口就超过100万。几个省份创下几十年来的新低。正因如此,人口高峰可能会提前。它是人口需水量预测最基本的关键数据。用人口变化分析经济社会发展问题,对用水的判断影响很大。 分析认为,在不考虑土地和农业大规模开发的情况下,中国经济社会用水量已经先于人口达到峰值。未来,需水量的增加将更加生态化。目前,利用现有供水工程摄像头进行人工生态补水或利用再生水进行人工生态补水已达成共识,但在增量需求方面加强生态补水的方式方法仍存在争议。 四、淡水供应量大幅下降。 长期以来,我国的淡水供应量和用水量基本一致。但近20年来,随着全社会节水优先战略的实施和节水型社会建设的推进,淡水供应量发生了较大变化,特别是党的十八大以来,我国淡水供应量减少更为明显,再生水利用程度不断提高。重庆实验室纯水设备

“十三五”期间淡水供应量与“十一五”期间基本持平,但低于“十二五”期间。 2021年,中国非常规水源供水量约为138亿m3,比2000年的21亿m3增长了近5.6倍。与国际国内先进节水水平相比,未来我国生活、工业和农业用水仍有一定的节水空间,再生水的利用也将增加,这也将继续影响淡水供应。 高温之下,嘉陵江已经干涸!中国用水转型与水网建设的特点 图8 2000-2021年中国淡水供应量变化示意图 五、科学规划国家水网工程 中华人民共和国成立以来,不同时期都十分重视水利工程建设。现有水库9.87万座(其中大中型水库0.47万座,小型水库9.4万座)。这些水库的总库容约为9300亿m3[13],在中国的水资源供应中发挥了重要作用。同时,建设了大量跨流域调水工程,基本可以保证一般水文年我国经济社会发展的用水需求。但由于水资源时空分布极不均衡,加上现有水利工程系统联网程度和网络韧性不足,枯水年份缺水问题依然突出,供水安全保障与全面支撑我国高质量发展的要求仍有一定差距。迫切需要建设和完善全国水网工程来解决这一问题。重庆纯水设备 一是坚持节水优先,继续强化水资源刚性约束。细化“四水四定”,统筹利用本地水和外来水,推进农业节水增效、工业节水减排、城市节水降损,加强再生水利用,提高水资源利用效率。 第二,坚持尊重规律,准确判断未来用水需求空间。我国经济用水量的统计口径和方法在不同时期可能会有较大差异。以全面实行最严格水资源管理制度以来的时期或“十三五”以来的经济社会发展和用水情况作为定期分析和需水量判断的基准,更符合实际。由于这一时期用水量统计的一致性较好,可以准确判断未来用水需求情况,有助于科学规划全国水网工程,提高供水保障水平。 三是加强优化调度,充分发挥水利工程的综合效益。目前,我国水利工程的功能应用还有很大的优化空间。未来可以深入探索现代雨洪预报技术,系统优化工程调度,提高水资源利用水平,增加有效供给。 四是聚焦高要求,加快水网工程建设。未来水资源需求增量空间有限,但人民群众对优质水资源、健康水生态、宜居水环境、水风险可控的新期待,对水安全提出了更高要求。立足新的发展阶段,着眼新形势新情况,在充分发挥现有工程效益的基础上,要加快水网工程建设,提高水旱灾害防御能力,为经济社会高质量发展提供坚实基础支撑,重在联网、网补、链强