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供水保障
  2015-03-13 15:23  

引言

    中国水利部门主要关心的是提供足以满足群众生活与工业持续增长需要并保持基本粮食产量的供水水量。几十年来,在黄淮海流域越来越难以实现这些目标。如第三章所述,取水水量已经达到极限,由于地下水超采日趋严重,对下游经济与生态带来的危害越来越大,目前的用水水平(兴利耗水量与不可挽回损失之和)肯定难以为继。第四章评价了供需动态分析涉及的各种参数,以确定供需平衡的可行方案,确保可持续发展。
    主报告第四章的首要原则就是要认识到今后的需水量是无法满足的,除非水价从目前的较低水平(有的还有补助)提高到能够反映全部成本的水平。

需水量预测

    本项目通过最先进的模拟技术及一系列的研究课题回顾了现有的需水量预测成果,在考虑新的水价政策并认识黄淮海流域可供水量限制的基础上提出了今后需水量的最新测算结果。预测成果可概括如下:(a)需水量预测采用的未来物价与物价指数,(b)需求的价格弹性,(c)需求的收入弹性,(d)各部门的需水量结构,(e)城市与农村生活耗水量,(f) 黄淮海流域预测灌溉需水量,(g)计算国内生产总值与耗水量增长的假设条件,(h)需水量敏感分析以及(i)各部门占总需水量比重的变化。
    中等干旱年,黄淮海流域的总需水量将从2000年的1690亿m3增加到2050年的2040亿m3,同期灌溉需水量从1240亿m3增加到1250亿m3,城市工业需水量从182亿m3增加到331亿m3,其它还包括城市生活(从65亿m3增加到185亿m3)、农村生活(从54亿m3增加到64亿m3)和畜牧渔林业(从63亿m3增加到109亿m3)。在推荐的行动计划中提出的各项节水措施得到实施后,其中包括利用率提高10%、回用率从5%提高到15%、提高水价,中等干旱年需水量将从2000年的1690亿m3增加到2050年的1860亿m3,比水平年增加170亿m3

4.1 各部门需水量构成(中等干旱年,单位:10亿m3)

 

总需水量 (75% )

增长率

黄淮海流域

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

“2000-

2010”

“2010-

2030”

“2030-

2050”

“2050-

1997”

城市生活

6.49

7.04

9.19

11.67

13.96

16.30

18.52

2.70%

2.11%

1.42%

2.00%

城市工业

18.17

20.12

26.45

31.40

33.24

33.29

33.12

2.77%

1.15%

-0.02%

1.14%

农村生活

5.40

5.29

5.69

6.06

6.27

6.36

6.43

0.73%

0.48%

0.12%

0.33%

农村工业

3.72

4.60

5.97

7.37

8.27

8.68

9.40

2.63%

1.64%

0.65%

1.76%

工业灌溉

124.39

124.18

124.90

125.28

125.28

125.28

125.28

0.06%

0.02%

0.00%

0.01%

畜牧养殖

2.02

2.15

2.20

2.41

2.75

2.83

3.14

0.23%

1.13%

0.66%

0.84%

渔业/牧业

4.35

5.39

6.47

7.54

7.84

7.84

7.84

1.84%

0.96%

0.00%

1.12%

合计

164.55

168.76

180.86

191.73

197.61

200.58

203.72

0.69%

0.44%

0.15%

0.40%

4.2 需水量与增长、水价等因素的敏感分析

黄淮海流域总需水量 (10亿m3/年)

 

来水频率

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

 
                 

平均差

国内生产总值增长影响

             

75%

164.5

168.8

181.2

192.5

199.3

203.7

209.2

5.4

75%

164.4

168.8

180.9

191.7

197.6

200.6

203.7

-

75%

164.5

168.7

180.6

191.0

196.0

197.8

199.0

-4.8

工业增长影响

             

75%

164.5

169.1

183.0

197.2

206.9

213.3

218.8

15.1

75%

164.4

168.8

180.9

191.7

197.6

200.6

203.7

 

75%

164.5

168.5

179.0

187.7

191.6

192.9

194.5

-9.2

城市发展影响

             

75%

164.55

168.80

181.07

192.17

198.15

201.09

204.15

0.43

75%

164.42

168.76

180.86

191.73

197.61

200.58

203.72

 

75%

164.55

168.75

180.79

191.43

196.86

199.81

202.95

-0.78

人口增长影响

             

75%

164.5

168.8

181.2

192.5

199.3

203.7

209.2

5.43

75%

164.4

168.8

180.9

191.7

197.6

200.6

203.7

 

75%

164.5

168.7

180.6

191.0

196.0

197.8

199.0

-4.76

水价调整影响

             

75%

164.55

168.61

180.09

190.05

194.71

196.21

197.37

-6.35

75%

164.42

168.76

180.86

191.73

197.61

200.58

203.72

 

75%

164.55

168.92

181.63

193.40

200.50

204.96

210.12

6.40

表4.3 各方案需水量变化 (10亿m3/年 )

 

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

 

   

水平年

     

 

95% 保证率

190.59

192.46

205.20

216.34

221.82

224.73

228.03

75% 保证率

166.62

168.74

180.96

192.03

197.51

200.42

203.72

50% 保证率

153.34

155.73

167.76

178.83

184.31

187.22

190.52

25% 保证率

144.75

147.31

159.25

170.65

175.78

178.69

181.99

 

   

灌溉效率提高10%

 

 

95% 保证率

190.59

192.46

200.94

206.74

208.39

211.30

214.60

75% 保证率

166.62

168.74

177.44

184.00

186.44

189.35

192.65

50% 保证率

153.34

155.73

164.49

171.54

174.18

177.09

180.39

25% 保证率

144.75

147.31

156.23

164.02

166.52

169.43

172.73

 

   

灌溉效率提高10% + 回用

 

95% 保证率

190.59

192.46

200.94

206.74

208.39

211.30

214.60

75% 保证率

166.62

168.74

177.44

184.00

186.44

189.35

192.65

50% 保证率

153.34

155.73

164.49

171.54

174.18

177.09

180.39

25% 保证率

144.75

147.31

156.23

164.02

166.52

169.43

172.73

 

   

灌溉效率提高10% + 回用+ 提价

95% 保证率

190.59

192.46

199.70

204.83

205.50

206.86

207.84

75% 保证率

166.62

168.74

176.20

182.09

183.55

184.91

185.89

50% 保证率

153.34

155.73

163.25

169.63

171.29

172.65

173.63

25% 保证率

144.75

147.31

154.99

162.08

163.63

164.99

165.97

供水量预测

    此前最重要的两次供水量预测分别是由IPDDI(1992)IWHR(1993)完成的,其结论是今后的缺水问题必须通过调水(流域内调水和跨流域调水)等增源节流综合措施来解决。
为了实现优化水资源分配,本次研究开发了一个黄淮海流域专用模型系统。模型研究结果表明,在中等干旱年,黄淮海流域2000年总供水量为1318亿m3,预计2050年增加到1457亿m3,说明当地地表水、地下水和“少量调水”的新增供水量很有限。因此,说黄淮海流域的供水已经达到极限,所以只有南水北调才能基本上满足目前及今后的需水量。基本调水方案2010年可新增水量122亿m3,2050年新增199亿m3

表4.4 黄淮海流域供水水源(75%保证率)

   

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

2000

2030

2050

黄淮海流域

地表水

26.86

27.43

28.92

30.12

30.74

31.26

31.81

21%

21%

22%

 

当地水

41.95

40.56

41.63

43.19

43.49

43.94

44.59

31%

30%

31%

 

地下水

46.58

49.77

52.26

52.63

52.64

52.93

52.9

38%

36%

36%

 

调水

13.06

14.01

18.04

18.42

18.5

18.51

16.39

11%

13%

11%

 

合计

128.44

131.78

140.86

144.36

145.36

146.64

145.67

100%

100%

100%

表4.5 水平年总供水量(特估水年)(10亿m3/年)

 

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

海河

31.17

31.95

32.67

32.33

33.15

32.89

32.63

淮河

54.57

55.37

59.69

60.07

60.41

60.62

60.48

黄海

36.40

36.95

38.59

39.27

39.68

39.99

40.18

合计

122.13

124.27

130.94

131.67

133.24

133.50

133.28

表4.6 南水北调调水量(10亿m3/年)

 

2000

2010

2020

2030

2040

2050

中线

0

7.01

11.95

11.95

11.95

11.95

东线

0

5.21

7.49

7.49

7.49

7.49

合计

0

12.22

19.44

19.44

19.44

19.44

今后水资源平衡

    中等干旱年,黄淮海流域的总缺水量将从水平年2000年的377亿m3增加到2050年的565亿m3。特枯年(P=95%)的缺水量显然比较大,而中等干旱年(P=75%)会有所下降。水平年优先用户的缺水量将由62亿m3增加到2050年的175亿m3,同年灌溉缺水量将从325亿m3增加到411亿m3
    即便采取上述改进措施,P=75%的中等干旱年和P=95%的特枯年缺水量也分别达到565亿m3和85亿m3。要改善这种局面,必须采取其它一些措施,包括(a)灌溉效率再提高10%,(b)优先用户的回用率提高5%~15%,(c)实际水价每年再提高10%,还有(d)通过南水北调每年新增供水量约197亿m3。经计算,2050年优先用户的缺水量将从175亿m3降到21亿m3,总缺水量将从567亿m3降到301亿m3。解决缺水问题最有效的办法有(a)南水北调(减少21%)、(b)提高利用率(减少14%)和(c)提高水价(减少8%)。

表4.7 黄淮海流域水平年供需平衡与需水量(75%保证率)

 

 

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

黄淮海流域

总需水量

164.5

168.8

180.9

191.7

197.6

200.6

203.7

 

总供水量

128.4

131.8

140.9

144.4

145.4

146.6

145.7

 

优先用户取水

4.9

5.6

7.6

10.9

12.5

13.1

14.8

 

灌溉取水量

32.2

32.1

32.5

36.7

38.7

39.8

41.7

 

总取水量

37.2

37.7

40.1

47.6

51.2

52.9

56.5

表4.8 南水北调后的黄淮海流域供需平衡与取水量 (中等干旱年)

 

 

1997

2000

2010

2020

2030

2040

2050

黄淮海流域

总需水量

166.62

168.74

176.20

182.09

183.55

184.91

185.89

 

总供水量

128.74

130.41

142.65

152.51

154.69

155.23

155.86

 

优先用户取水

5.75

6.35

3.59

1.49

0.79

1.02

1.15

 

灌溉缺水

32.13

32.49

29.97

28.11

28.08

28.66

28.91

 

总缺水量

37.88

38.84

33.56

29.60

28.87

29.68

30.06

表4.9 各项减少缺水措施的效果

 

减少缺水

 

灌溉缺水

优先用户

总取水量

水平年

-

-

-

用水量提高10%

19%

-

14%

回用率提高15%

-7%

26%

4%

提价10%

6%

16%

8%

南水北调东线

5%

21%

9%

南水北调小计

6%

26%

12%

合计

30%

88%

47%

水资源与缺水的经济价值

    万家寨引黄工程等多个工程已经通过投入-产出分析对黄淮海流域水资源的经济价值进行了估算。
    不考虑跨流域调水,黄淮海流域各部门的供水经济价值将从2000年的2540亿元增加到2050年的3430亿元。灌溉占2050年供水总值的35%,城市工业占30%,其它占35%。丰水年可供生产/出售的水量较大,所以经济价值较高。经计算,水平年缺水的经济价值将从2000年的294亿元增加到2050年的460亿元。
    通过模型(黄淮海流域模型系统)对各种水文条件下的水资源优化分配进行了评估,以便按经济目标功能减轻缺水程度。采用模型对整改措施实现的需水削减量进行了运算,以便计算年均经济损失及缺水贴现值。水平年的年均缺水损失将从2000年的600亿元增加到2050年的1100亿元(见图4.3)。这么大的损失是无法承受的。通过提高灌溉效率、改善污水回用率、提高水价等综合整改措施,可以把年均损失稳定在570~590亿元,但还是很高。南水北调可以把损失降到200亿元,主要是农业生产损失。实际上应该加快南水北调的步伐,尽快减少缺水损失。所以研究中考虑了南水北调方案(见图4.4)。水平年的缺水贴现值(12%的贴现率)为6455亿元,但采取各项措施后可降到4123亿元。根据缺水削减量及其成本和效益对各项措施的效果进行了计算(见表4.10)。结果表明减少缺水量的总投资为2170亿元,其中提高利用率占50%,南水北调和污水回用分别只占30%和20%。实施各项措施可带来2330亿元经济效益。
    解决缺水问题的各项措施效益/成本比为1.4(污水回用)至3.1(南水北调)不等,其中不含提高利用率。
    总的研究成果:即便按12%的贴现率,缺水量削减成本(2170亿元)也低于贴现效益(2330亿元),所以必须实施跨流域调水等各项整改措施。这样才能保证大幅度削减优先用户的缺水量(见图4.1和4.2),把农业缺水量控制在允许范围之内。

表4.10 贴现缺水降幅及其成本与效益

措施

降幅(%)

效益 (%)

成本 (%)

提价

17

11.7

0

回用与治污

9

23.5

18

提高利用率

30

11.7

51

南水北调东线

19

26.0

9

南水北调中线

26

27.1

21

合计

100

100.0

100

贴现值(10亿元)

233

217

图 4.1: 黄淮海流域优先用户缺水状况,保证率P95,基本情景

图 4.2: 黄淮海流域优先用户缺水状况,保证率P95,灌溉效率提高10%+重复用水+提高水价+南水北调

图 4.3: 黄淮海流域因缺水造成的经济损失(10亿元/年)

图 4.4: 黄淮海流域因缺水造成的经济损失现值( 2000-2050)

 

供需平衡行动计划

    上述研究的结论是整个流域今后的需水量永远都不能完全得到满足。但由于降水时空分布不均,而且实际上无论是地表水还是地下水均无法在流域内完全流动,所以会出现有的地区供过于求而有的地区供不应求的现象。
    以下措施为行动计划的主要内容,如果能付诸实施,可以削减各部门的缺水量:

  • 灌溉系统的效率再提高10%;

  • 各优先用户的污水回用率从5%提高到15%;

  • 水价在现有基础上每年再提高10%;

  • 通过南水北调增加供水量194亿m3

    行动计划如图4.5所示。请注意,该计划将废除现有的做法(虚线),采取新的措施(红线)。
    其它预案包括流域内水量分配和跨部门水量分配。
    总之,华北地区在地理位置、基础设施和文化教育等方面具有明显的经济优势,但在水、土资源上也存在严重的劣势。中国政府必须清醒地认识到缺水问题正在严重威胁着持续发展,以及能实现可持续发展的行动方略和计划的实施。由于存在体制方面的制约,要做到这一点并不容易,但却是完全可行的,中国政府必须面对现实,采取对策,尤其是进行必要的体制改革,使中央和地方各级政府进行有效的配合。

环境影响评价的必要

    特别是南水北调项目实施前必须有详细的环境影响评价,确保识别、限制并消除各种不利环境和社会影响。比如,估计丹江口水库加高大约需要移民19万人,另外中线还要移民3万人。虽然东线基本上定下来了,沿现有运河布置线路,但新建泵站征地较多,所以也有少量移民。已经发现长江有蜗牛,如果不采取适当的控制措施,血吸虫病可能成为东线沿线的一个公共卫生影响。同时,由于大运河沿线分布有大量的城市,所以东线还可能出现水质问题。
    已经完成了各方案的初步环境影响评价,初步概算中考虑了整改措施及其相关费用,以利环境影响的控制。初步概算中考虑的移民投资为100亿元,另外还有血吸虫病以及其它公共卫生等环保投资50亿元。目前正在利用国内、外(世行、JBIC等)投资实施水污染防治措施,大幅减少进入大运河的排污量。如果这些措施不行,国家还得新建污水截流和处理设施,确保全部污水都得到合理回收、处理、排放。
    此外,随着沿线城市供水量的增加,必须改善废水处理设施,改进管理体制,保证设施的持续运行。第七章介绍的治污行动计划就是根据南水北调后的新增供水量和排污量制定的。


4.5: 现有及行动计划提议的城、乡及农业综合水资源利用与废水利用


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