美國(guó)用水變化態(tài)勢(shì)對(duì)我國(guó)的啟示
姜富華 邢智慧 紀(jì)興華
一、1950年以來美國(guó)用水量變化態(tài)勢(shì)分析2015年美國(guó)總用水量約為4449億立方米，其中淡水約為3883億立方米，占比為87%；咸水約為566億立方米，占比為13%。從1950年至2015年間美國(guó)總用水量的變化情況看，其總體呈先增后降的態(tài)勢(shì)（見圖1）。以1980年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，1950-1980年間美國(guó)總用水量隨著人口和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，1980年美國(guó)總用水量約為1950年的2.4倍；1980年以后，受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步、用水效率提高等因素綜合影響，美國(guó)總用水量呈現(xiàn)了總體下降的態(tài)勢(shì)，2015年總用水量比用水高峰的1980年減少了約25%。美國(guó)淡水取用量與總用水量變化態(tài)勢(shì)一致（見圖2）。1980-2015年間美國(guó)淡水總用水量下降了27%，此期間美國(guó)人口增長(zhǎng)了約42%，GDP增長(zhǎng)了5倍以上[2]。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)。注：①不同時(shí)段取水量統(tǒng)計(jì)口徑略有差異；②取水量等于毛用水量。圖1 1950-2015年美國(guó)總?cè)∮盟考胺诸惾∮盟孔兓瘧B(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)。圖2 1950-2015年美國(guó)淡水取用水量與人口變化態(tài)勢(shì)有研究[3]繪制了以1950年為基準(zhǔn)，至2010年美國(guó)GDP與用水量間的關(guān)系變化情況圖（見圖3）。藍(lán)色線為實(shí)際GDP變化，橙色線為實(shí)際用水量變化，灰色線為考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、不考慮技術(shù)改進(jìn)情況下的預(yù)測(cè)用水變化。藍(lán)色線與橙色線的剪刀走向表明：早在1980年，美國(guó)用水量已與GDP脫鉤。藍(lán)色線與灰色線、灰色線與橙色線的剪刀走向表明：導(dǎo)致脫鉤的重要因素是用水效率提升和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化。數(shù)據(jù)來源：數(shù)據(jù)來自[3]；1950=1圖3 1950-2010年美國(guó)總用水量與經(jīng)濟(jì)變化關(guān)系分析美國(guó)用水類別中，熱電、灌溉、公共和自供工業(yè)用水量是排在前4名的用水戶，其用水總量占美國(guó)總用水量的比重超過90%，見圖4。本文重點(diǎn)分析多年來美國(guó)熱電、灌溉、公共和自供工業(yè)用水的變化情況。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。圖4 2015年美國(guó)分類取用水量統(tǒng)計(jì)熱電是美國(guó)最大的用水對(duì)象。2015年美國(guó)熱電用水量約為1838億立方米，占總用水量的41%左右，見圖5。美國(guó)熱電用水基本來自地表水，且以淡水為主。2015年美國(guó)熱電用水量比2010年降低18%左右，用水效率由2010年的71.9升/千瓦時(shí)降低到2015年的56.8升/千瓦時(shí)。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。圖5 1950-2015年美國(guó)熱電用水量變化態(tài)勢(shì)美國(guó)灌溉用水量占總用水量的40%左右，僅次于熱電用水。2015年美國(guó)灌溉面積超過3.5億畝，其中噴灌、微灌面積比重分別為55%和8.6%左右，灌溉總用水量約為1630億立方米（占總用水量的37%左右），地表和地下水源灌溉供水比重分別為52%和48%。由于降雨豐枯變化，美國(guó)灌溉水量年際間有波動(dòng)，但從大的變化趨勢(shì)看，1980年以來總體呈下降趨勢(shì)，2015年灌溉水量比1980年減少了21%，見圖6。
數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。
圖6 1950-2015年美國(guó)灌溉用水量變化態(tài)勢(shì)
灌溉用水受水資源條件、灌溉面積、種植結(jié)構(gòu)、灌溉設(shè)施、灌溉效率等多種因素影響。據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，美國(guó)灌溉面積快速增長(zhǎng)，從1890年的不足1821萬畝增長(zhǎng)到2017年的3.52億畝左右，見圖7。但與此同時(shí)，實(shí)際灌溉用水強(qiáng)度有所下降，1969-2017年單位面積平均灌溉水量從406立方米/畝下降至304立方米/畝，這是農(nóng)業(yè)種植模式調(diào)整、灌溉設(shè)施與技術(shù)采用和灌溉效率提高等綜合作用的結(jié)果。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部。圖7 1890-2018年美國(guó)灌溉面積和單位面積灌溉用水量變化態(tài)勢(shì)美國(guó)灌溉用水結(jié)構(gòu)不斷變化，主要表現(xiàn)為玉米和大豆的灌溉面積顯著增加。1964年美國(guó)主要灌溉農(nóng)作物是棉花和牧草，玉米和大豆加起來不到1518萬畝。2017年玉米灌溉面積超過7284萬畝，大豆灌溉面積超過5463萬畝，見圖8。
數(shù)據(jù)來源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部。圖8 1964-2017年美國(guó)主要農(nóng)作物灌溉面積變化態(tài)勢(shì)同時(shí)，美國(guó)越來越注重高效節(jié)水灌溉技術(shù)的運(yùn)用。美國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉主要集中在西部17州。1984年美國(guó)西部17州露天灌溉農(nóng)田中使用高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)的比重為37%，2018年該比例提高至72%，見圖9。
數(shù)據(jù)來源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部。圖9 1984-2018年美國(guó)西部17州露天農(nóng)田灌溉模式變化態(tài)勢(shì)美國(guó)公共供水對(duì)象主要包括家庭、商業(yè)和工業(yè)，以及部分公共服務(wù)用水等。2015年美國(guó)公共供水量約為539億立方米（其中地表水源供水比重約為61%），占供水總量的12%左右。1950年以來，美國(guó)公共供水與總用水量、灌溉等用水總體呈先增后降的態(tài)勢(shì)一樣，但高峰用水出現(xiàn)時(shí)間后延至2005年，2015年美國(guó)公共供水量較2005年減少12.2%，見圖10。公共供水中家庭供水比重最大，接近60%。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。圖10 1950-2015年美國(guó)公共供水量變化態(tài)勢(shì)美國(guó)家庭供水水源除了來自公共供水系統(tǒng)外，部分供水由自供設(shè)施解決。2015年美國(guó)通過公共供水設(shè)施向2.83億人提供用水，供水量約為322億立方米。通過自取供水設(shè)施向4250萬人提供供水，供水量約為45億立方米，見圖11。
數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。圖11 1950-2015年美國(guó)家庭用水量變化態(tài)勢(shì)4.自供工業(yè)用水量變化態(tài)勢(shì)2015年美國(guó)自供工業(yè)用水量約為204億立方米，占比不足5%。自供工業(yè)用水水源主要來自地表水（占比約82%）。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)生產(chǎn)效率提高、工業(yè)循環(huán)用水增加等綜合作用下，1985-2015年美國(guó)工業(yè)用水減少了43%左右，見圖12。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。注：不同時(shí)期自供工業(yè)水統(tǒng)計(jì)口徑存在差異。圖12 1950-2015年美國(guó)自供工業(yè)用水量變化態(tài)勢(shì)法律法規(guī)和政策對(duì)保持用水穩(wěn)定或下降態(tài)勢(shì)起著關(guān)鍵性作用。如，1972年美國(guó)對(duì)《聯(lián)邦水污染控制法》（1948）進(jìn)行了重大調(diào)整和延伸，并更名為《清潔水法》（Clean Water Act，CWA）。該法是規(guī)范水資源保護(hù)的聯(lián)邦法規(guī)，旨在預(yù)防、減少和消除水污染，對(duì)用水約束效果比較明顯。例如，美國(guó)熱電用水最大，《清潔水法》對(duì)冷卻水取水技術(shù)及冷卻系統(tǒng)熱排放進(jìn)行了規(guī)定。此后，美國(guó)熱電廠更多地使用循環(huán)水或風(fēng)冷系統(tǒng)，熱電用水顯著降低。除了國(guó)家層面，美國(guó)各地方政府也會(huì)根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)制定有關(guān)法規(guī)政策，如，2014年加利福尼亞州發(fā)布《可持續(xù)地下水管理法案》（SGMA），旨在防止過度抽取地下水，保護(hù)地下水資源。《可持續(xù)地下水管理法案》要求地方機(jī)構(gòu)為高等和中等優(yōu)先級(jí)地下水使用區(qū)域制定地下水利用可持續(xù)性計(jì)劃，2040年前實(shí)現(xiàn)地下水可持續(xù)利用，使地下水開采利用受到約束和限制。
同時(shí)，美國(guó)水價(jià)政策對(duì)用戶自覺規(guī)范用水行為有著不可替代的影響。受水源調(diào)整、供水系統(tǒng)建設(shè)及維護(hù)成本增加等影響，美國(guó)水價(jià)每年隨之增長(zhǎng)。Circle of blue組織對(duì)美國(guó)社區(qū)供水系統(tǒng)排名前30的區(qū)域居民水費(fèi)情況進(jìn)行了典型調(diào)查（見圖13），調(diào)查結(jié)果顯示：2010年至2018年間，調(diào)查區(qū)域家庭水費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)，但增幅有所減緩。不同地區(qū)、不同月份、不同水源結(jié)構(gòu)和來源等水價(jià)變幅不等。如，2023年休斯頓4月份水價(jià)較2022年上漲15%（見圖14）。多年來，美國(guó)大部分區(qū)域水價(jià)都表現(xiàn)為增長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)美國(guó)勞工部的數(shù)據(jù)，2006-2016年間水費(fèi)年均上漲5.5%。美國(guó)家庭月賬單中供水、排水等服務(wù)費(fèi)中位數(shù)從2006年的44美元上升到2016年的77美元，增長(zhǎng)了75%。1998-2014年美國(guó)水費(fèi)增幅與CPI增幅對(duì)比見圖15。
注：圖中數(shù)據(jù)不含雨水費(fèi)或污水處理費(fèi)。圖13 2010-2018年美國(guó)典型區(qū)域四口之家水費(fèi)支付變化情況對(duì)比
圖14 2022年和2023年休斯頓4月份水價(jià)變化情況對(duì)比
圖15 1998-2014年美國(guó)水費(fèi)增幅與CPI增幅情況對(duì)比二、美國(guó)實(shí)際用水量變化態(tài)勢(shì)對(duì)我國(guó)的啟示（一）我國(guó)高效用水后發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯美國(guó)1980年用水達(dá)峰，當(dāng)年第一、二、三產(chǎn)業(yè)比重分別為0.9%、19%和80%左右[4]；1980-2022年，人口年均增速9.2‰；GDP（按可比價(jià)）年均增速2.61%；人均GDP（按可比價(jià)）年均增速1.68%[4]。我國(guó)2013年用水表現(xiàn)最高，當(dāng)年第一、二、三產(chǎn)業(yè)比重分別為10%、43.9%和46.1%；2013-2022年，人口年均增速3.9‰；GDP（按可比價(jià)）年均增速6.05%；人均GDP（按可比價(jià)）年均增速5.64%[4]。我國(guó)2022年三產(chǎn)比重分別為7.3%、39.9%、52.8%[7]。我們認(rèn)為，用水與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、自然條件及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展階段等各個(gè)方面緊密關(guān)聯(lián)，是多因素影響且動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)。人是發(fā)展的核心要素，水是支撐發(fā)展的基礎(chǔ)要素，從美國(guó)1980-2022年和我國(guó)2013-2022年時(shí)段的發(fā)展看，美國(guó)的年均人口增速遠(yuǎn)高于我國(guó)。我國(guó)向來重視制造業(yè)發(fā)展，由于國(guó)情不同，美國(guó)的三產(chǎn)結(jié)構(gòu)比重不一定適用于我國(guó)。此外，我國(guó)發(fā)展過程中，在科技進(jìn)步、工藝提升以及社會(huì)文明程度等方面與經(jīng)濟(jì)規(guī)模相當(dāng)時(shí)期的美國(guó)不可同日而語?？萍歼M(jìn)步等對(duì)節(jié)約用水有著較強(qiáng)的促進(jìn)作用，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的后發(fā)優(yōu)勢(shì)也會(huì)體現(xiàn)在用水效率上。如生活節(jié)水器具的普及，工業(yè)新材料、新工藝和新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，農(nóng)田節(jié)水綜合措施的鼓勵(lì)及推廣等。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，質(zhì)量和效益將會(huì)替代規(guī)模和增速成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要問題，綠色生產(chǎn)生活方式將會(huì)成為發(fā)展的主基調(diào)。上述對(duì)比變化在研究我國(guó)用水規(guī)律時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注。（二）提高灌溉用水效率可支撐農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展全要素生產(chǎn)率（TFP）=總產(chǎn)出/總投入。美國(guó)農(nóng)業(yè)部經(jīng)濟(jì)研究局通過對(duì)10項(xiàng)產(chǎn)出和12項(xiàng)投入進(jìn)行測(cè)算，分析了幾十年來美國(guó)農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率變化情況。結(jié)果表明，1948-2017年美國(guó)農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率以年均1.47%的速度增長(zhǎng)，其中總產(chǎn)出年均增速約為1.53%，總投入變化較小，見圖16。隨著美國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新及其廣泛應(yīng)用，其農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量和總產(chǎn)值大幅增加，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)土地和勞動(dòng)力等傳統(tǒng)要素投入的需求大大減少。1948-2017年美國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)力和土地投入分別下降了76%和28%。數(shù)據(jù)來源：美國(guó)農(nóng)業(yè)部。圖16 1948-2016年美國(guó)農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率變化態(tài)勢(shì)有研究發(fā)現(xiàn)[5]，過去40年我國(guó)農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值（扣除物價(jià)因素后）年平均增長(zhǎng)5.4%。同期，化肥、農(nóng)藥、機(jī)械等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入年均增長(zhǎng)2.4%，產(chǎn)值增長(zhǎng)率減去由要素投入帶來的增長(zhǎng)率就等于全要素生產(chǎn)率的增長(zhǎng)率。40年來我國(guó)農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率年均增長(zhǎng)率達(dá)3%，對(duì)農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)起到極其重要的作用。美國(guó)和我國(guó)的實(shí)踐證明，科學(xué)化、精細(xì)化的灌溉方式是農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)效率提升的成效之一，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物產(chǎn)量增長(zhǎng)，灌溉用水量減少。隨著我國(guó)人口老齡化進(jìn)程加速，未來我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)模式走規(guī)?；I(yè)化之路是必然趨勢(shì)，綜合節(jié)能、節(jié)肥、節(jié)省人力、提升耕地質(zhì)量和提高糧食產(chǎn)量、保護(hù)環(huán)境等現(xiàn)實(shí)要求，我國(guó)提高灌溉用水效率空間很大。
（三）我國(guó)政策措施對(duì)節(jié)約用水的作用還會(huì)增強(qiáng)美國(guó)通過制定水資源保護(hù)等法律法規(guī)以及水價(jià)等政策，運(yùn)用行政和經(jīng)濟(jì)手段約束和引導(dǎo)水資源高效利用，對(duì)促進(jìn)全社會(huì)節(jié)約用水起到了關(guān)鍵性作用。我國(guó)也一直重視水資源管理。特別是2012年以來，通過完善相關(guān)法規(guī)政策，不斷健全水資源管理和節(jié)約用水制度等措施，以提高水資源利用水平。如，通過全面實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，加強(qiáng)需求管理和用水總量控制；通過實(shí)施全民節(jié)水行動(dòng)計(jì)劃，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)等各領(lǐng)域，城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、社區(qū)、家庭等各層面，生產(chǎn)、生活、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)，動(dòng)員全社會(huì)深入、持久、自覺的行動(dòng)，以高效的水資源利用支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展；通過制定節(jié)水型社會(huì)建設(shè)五年規(guī)劃，明確目標(biāo)，運(yùn)用多種政策工具保障目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)等。但受多種因素影響，我國(guó)水價(jià)偏低，進(jìn)一步深化水權(quán)、水價(jià)等制度，發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制和價(jià)格杠桿在優(yōu)化水資源配置、節(jié)約保護(hù)水資源等方面作用的空間還很大。進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，完整、準(zhǔn)確、全面貫徹新發(fā)展理念，持續(xù)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，必須堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，強(qiáng)化綠色發(fā)展，資源環(huán)境對(duì)節(jié)約用水的約束和要求還將進(jìn)一步提升，政策措施對(duì)節(jié)水的促進(jìn)作用還會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。注：本文中采用的數(shù)據(jù)由于資料來源不同，運(yùn)用時(shí)會(huì)有些許差異，但不影響分析結(jié)果。
