我國水資源現狀與用水策略初探

摘 要：淡水資源的匱乏，嚴重制約著國家經濟與社會的發展。以2025年的水資源狀況為研究對象，利用二次指數平滑法對2025年的用水需求進行預測，結合我國水資源現狀，從海水淡化、延伸南水北調、加強水資源保護三方面提出我國今后的用水策略。研究表明：高新海水淡化技術可降低成本，有效解決沿海地區用水問題；將南水北調中線從石家莊延至太原，在山西境內將中線和汾河連接，可緩解山西的缺水問題；占水量和降水量對用水量的影響顯著，建議通過“階梯水價”，加強水資源管理與保護，進而可實現節約用水的目的。

關健詞：海水淡化 南水北調 淡水資源

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0120-03

Present situation and policy of water resources in China

Zou Lanqing

（NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY ，School of Electrical﹠Electronic Engineering，Beijing，100000，China）

Abstract：The development of the national economic and social has been seriously restricted due to lack of fresh water resources.Water resources condition in 2025 is the research target in this paper，and the secondary exponential smoothing method is used to forecast the water demand in 2025，then a good water strategy include sea water desalination，extended south-to-north water transfer and protection of water resources is put forward to solve water problem.The researches show that new desalination technologies can reduce the cost，and are effective in solving the problem of water in coastal areas； and extending the middle route of south-to-north water transfer from Shijiazhuang to Taiyuan，connecting middle route and Fen River in Shanxi，is an effective way to solve the water tension caused by deficiency in Shanxi；and the place that where possession of water and rainfall capacity is large can consume more water，so implementing "price ladder" is suggested to achieve the purpose of save water.

Key Words：Sea water desalination；South-to-north water transfer；Fresh water resource

淡水資源是基礎自然資源，系生態環境建設的控制因素，同時又是戰略性經濟資源，為綜合國力的有機組成部分[1]。水對全球環境和發展的影響越來越大，也成為了各國政府面臨的一個重要課題。

而我國長期持久和快速增長的水資源問題主要體現在兩方面：一是嚴重的水資源短缺，人均可利用水資源僅為900 m3，且分布極不平衡。中國大多數城市水資源需求與供給相差達6.0×109 m3。二是嚴重的水體污染。大多數城市的地下水都不同程度地遭受了污染。持續加重的污染降低了水質，銳化了水資源短缺的矛盾，更威脅著居民飲水安全和健康。

為此，以2025年用水需求為研究對象，從調運、海水淡化和保護等方面出發，綜合考察經濟、物理和環境的影響，確定行之有效和效益可觀的用水策略，為相關管理部門制定用水決策提供技術參考。

1 2025年用水需求與供應量的預測

2025年用水需求量預測基于以下基本假設：（1）2025年以前無戰爭發生。（2）忽略氣候變化和災害的影響。（3）持續增長的水消費是常數。（4）不同地區單位海水淡化價格相同。預測方法采用二次指數平滑法，用EXCEL作為回歸分析軟件。

二次指數平滑法是對一次指數平滑值作再一次指數平滑的方法。它不能單獨地進行預測，必須與一次指數平滑法配合，建立預測的數學模型，然后運用數學模型確定預測值。這種方法的原理是基于一次指數平滑法利用滯后偏差模式，尋找曲線的延伸發展的趨勢，建立直線趨勢的預測模型。

下表為2003年至2011年的用水總量、一次和二次指數平滑值（如表1）。

Excel繪制的一次和二次指數平滑曲線如下。

圖1和圖2中，R2代表線性模擬精度，顯然，二次指數平滑值模擬的精度比一次指數平滑值模擬的精度更大，更接近1，達到0.989，表明年份與用水量存在極好的線性關系。根據前文建立的用水需求量模型為：

y=9.989×（x-2003）+513.9 （1）

模型表明年份與用水量存在極好的線性相關。由此可求可得2025年的用水需求：7.33685×1011 m3。

研究表明：中國有能力滿足2025年的用水需求，然而，由于水資源分布不均，我國仍將面臨嚴重的水資源短缺問題。

2 中國的水資源分布

水資源短缺程度通常由每年人均水資源占有量衡量[2]。查閱中國國家統計局的統計資料，以少到多的次序繪制中國每年人均水資源占有量的圖表，結果顯示：青海和西藏的人均水資源占有量分別為12892.5 m3/y、156602.7 m3/y，遠遠高出其他省份，因此，根據數據分析需要，忽略青海和西藏，其余29省、自治區人均水資源占有量（香港、澳門和臺灣除外）如圖3所示。

依據以上信息，將我國31個省、自治區分為水資源短缺程度不同的四級，如表2所示。

3 用水策略初探

我國水資源短缺可以劃分為資源短缺型和質量短缺型兩大類。資源短缺型省份中，遼寧、天津、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東屬沿海省份，天津、北京、河北和山東屬極端短缺省份，遼寧、江蘇屬嚴重短缺省份，廣東和浙江屬輕度短缺省份。針對不同地區，依據其不同的地理、經濟和其他因素制定不同的策略。可通過海水淡化解決沿海地區用水短缺問題，利用南水北調解決河南、河北、北京、天津和江蘇的缺水問題，并充分研究擴展該工程效能，解決更多地區的用水問題。對于那些質量短缺型省份，應制定系統的水質凈化和存儲措施與手段。

3.1 海水淡化

3.1.1 海水淡化單價

（1）理論成本。

海水淡化的總成本（TC）包括：運行成本和維護費用（RMC）以及年度投資回收分配（AIC）。

（2）

運行成本和維護費用包含員工工資和管理費用（SC）、藥物和其他消耗品（DC）、總能耗成本（EC）（包括電、汽油等）、膜更新成本（MC）（海水反滲透淡化周期為三年），以及年度維修成本（通常取維修成本的2%）（AC）。

（3）

年度投資回收分配等于總投資（IC）乘以投資償還利率（IR）。

（4）

每噸海水淡化的成本（ADC）等于總成本除以年度實際產量（AY）。

（5）

年度實際總出水量（AY）=負載系數（LF）×365天×單日出水量（DY）。

（6）

（2）實際成本分析與規劃。

以天津大港電廠為例，國內唯一引進的多級閃蒸海水淡化裝置安裝在天津大港電廠，采用多級閃蒸加離子交換的工藝以提供鍋爐補給水，現已運行近15年，積累了大量的運行數據。多級閃蒸產出的淡水綜合成本為6.68 元/t[2]。

雖然這個價格高于我國公民用水單價，但遠低于我們的預測。如今，中國已經具備開發新的海水淡化機器的能力，在未來幾年，我們可通過其他高科技技術來降低費用。

3.2 南水北調

3.2.1 調水策略

南水北調是緩解中國北方水資源嚴重短缺局面的重大戰略性工程[3]。我國南澇北旱，南水北調工程通過跨流域的水資源合理配置，大大緩解我國北方水資源嚴重短缺問題，促進南北方經濟、社會與人口、資源、環境的協調發展。本文的研究將基于南水北調中線和東線跨流域合理的水資源配置，考慮實際地形和其他因素，通過其余的運輸渠道，將多余的水資源調至山西。

3.2.2 干旱地區調水

南水北調沿線省份直至2025年的水資源短缺量估算結果如下：天津，4.65×108 m3/y；北京，7.24×108 m3/y；河北，3.947×109 m3/y；山西，1.494×109 m3/y；山東，4.512 ×109 m3/y；河南，4.613×109 m3/y；甘肅，2.475 ×109 m3/y；寧夏，1.482×109 m3/y。

3.2.3 調水范圍

中線和東線調水總量為278億立方米。東線148億立方米，中線130億立方米，西線170億立方米。

中線可解決天津、北京、河北、河南缺水問題，東線可解決山東的缺水問題，西線可解決甘肅和寧夏的缺水問題。

目前西線未建，需要編制預算。對于中線，可以從石家莊延至太原，在山西境內將中線和汾河連接，進而緩解山西的缺水問題，整個工程可根據實際情況分段完成。到2025年，南水北調工程將滿足以上省份的用水需求。

3.3 水資源保護

中國水資源非常有限，節約用水和提高利用率至關重要。然而，現代的工業生產中，不可避免地會產生工業水污染，進而導致水資源的浪費和利用率降低。因此，水資源保護的關鍵即為阻隔凈化污染水體，避免其對相鄰河流和海水的污染。

4 結論

以2025年的水資源狀況為例展開的系列研究，可對我國未來水資源的利用與管理提供理論參考。研究表明以下幾點。

（1）2025年我國用水需求為7.33658×1011 m3，但由于水資源分布不均，仍將造成局部嚴重缺水。

（2）海水淡化注重技術創新，可降低成本，有效解決沿海地區缺水問題。

（3）將南水北調中線從石家莊延伸至山西，與汾河相連，是緩解山西因分布不均造成的水資源短缺的有效途徑。

（4）對水資源充沛地區，應加強污水處理，通過實行“階梯價格”，促進節約用水。

參考文獻

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