中国社会科学院经济文化研究中心《调查研究通讯》No.2001-4
2001年3月28日
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关于我国北方缺水形势的再思考
水源调配与国土整治课题组
在以往关于我国北方缺水状况的讨论中，所依据的大都是水资源的"平均理论"及其算法。我们在文献［1］中，对这种主流意见的谬误做了一定的清理。本文将依据一种"分区平均算法"和用水功能单元的分类，对我国北方及其各区的未来缺水形势进行讨论。
一、若干准备和前提
本节先对未来北方各区的人口变化趋势予以说明，然后给出一个相对完整的用水功能单元的分类及其相应的用水标准。
分区与人口
假设未来几十年我国人口的峰值在16亿至17亿之间，取其中值为16.5亿人。从1949年至1998年，我国北方（15省区市）的人口比重稳定在42%左右；为此，不妨设这一比重在未来50年略有增长，达到43%左右。如此，在2050年前后，北方和南方的人口分别为70950万人和94050万人，分别比1998年增长18530万人和21660万人。
北方15省区市可分为四大区，即西北干旱区，西北半干旱区，华北区和东北区。
西北干旱区：该区包括新疆青海全部，以及内蒙西部（阿拉善盟）和河西走廊（五地市），全区总面积约292万平方公里［2］。在1949年至1998年，该区人口比重由1.3%增至2.2%［3］；假设未来50年间该比重的提高速度保持不变，则至2050年，该区人口比重约为3.7%，人口总数为6105万人，比1998年的2729万人［4］增加3376万人。
西北半干旱区：该区包括陕西和宁夏全部，以及甘肃和内蒙大部（即去掉内蒙西部和河西走廊），总面积约124平方公里［5］。在1949年至1998年，该区人口比重由5.3%增至6.8%；如设未来50年间该比重的提高速度保持不变，则至2050年，该区人口比重约为8.7%，人口总数为14355万人，比1998年的8519万人增加5836万人［6］。
华北区：该区包括京、津、冀、晋、鲁、豫全部，总面积约70万平方公里。在1949年至1998年，该区人口比重由27.6%减至24.1%，如设未来50年该比重的减少程度保持不变，则至2050年，该比重为20.6%，人口总数为33990万人，比1998年的30097万人增加3893万人。
东北区：该区包括黑、吉、辽全部，总面积约80万平方公里。在1949年至1998年，该区人口比重由7.3%增至8.5%；如设该比重的提高速度在未来50年保持不变，则至2050年，该比重为9.9%，人口总数为16335万人，比1998年的10574万人增加5761万人。
用水功能单元的分类
从生产、生活和生态良性耦合的角度看问题，可把自然和人类社会的基本用水单元分成以下几大类。
大环境用水：为使现代化的生产和生活过程正常进行，要求有一个良好的生态大环境做基础，这是高质量生活和生产的有机组成部份，其理不言自明。这部分用水--如河道用水、河谷林用水……，就是用来满足人类这种较高级的用水需求。按通常的观点，地表水和可动用地下水总量的50%至60%应留给自然环境。
生产和生活小环境用水：这部分用水是为了保持有一个较好的居住和生产小环境，如农田及林镇防护林用水，它属于人类的基本用水需求。当区域降水较丰沛时，这部分用水可全部来自于天然降水；反之，就必须耗用一部分地表水和地下水。在干旱区，这类用水甚至要全部由地表水和地下水来满足。
农牧林业生产用水：为了满足人类生存和发展的需要，必须生产出足够的良质农牧林产品。当天然降水不足或因降水时空分布不均时，通常都需要对一部份农林牧作物进行灌溉；这种用水全部来自于地表和地下水。
非农产业（含工业）和城乡生活用水：目前这部份用水绝大部分来自于地表水和地下水。随着科学技术的发展，特别是实用海水淡化技术的成熟，可望有日益增大的部分来自于海洋；或许有一天人类能据此摆脱淡水资源不足的制约。
用水标准
我国多年平均降水量约630－640毫米，但全国位于这一降水均值区间的陆地国土面积不足10%［7］；降水量在400毫米以下的区域面积接近50%。因此，根据上述用水单元的功能分类，有必要对不同降水区域里的用水单元进行分别讨论。
我们先从降水均值区域入手，设立一个参照系，然后据此对偏离均值的情况进行分区调整。
在500毫米到700毫米降水的均值区域里，大环境用水的标准可以地表水和地下水总量的50%为限（国际上通常为60%以上）。在均值区中，生产和生活小环境用水的绝大部分乃至全部，可用天然降水予以满足；除个别极度干旱的年份，这类用水单元可不耗用地表水。
根据《1999年中国水资源公报》，当年我国总用水量为5591亿方，人均用水量444方；其中人均农田灌溉和林牧渔业用水307方（所占比例近70%），人均工业用水92方，人均城乡生活用水45方。据此，我们不妨设未来50年，我国人均农林牧渔业用水保持在300方左右，人均工业用水100方，人均城乡生活用水100方。即以人均500方农、工、生活用水作为保持高度现代化生产和生活水平的中下限用水标准；实际上，这是一个并不宽裕的用水标准［8］。
上述参照系是以600毫米的降水均值区域为基础的。当降水远离这一均值时，各区用水单元的情况就会发生很大的变化。下面我们来看一个例子。
由文献［9］可知，1999年我国北方五片农田灌溉亩均用水量约372方，南方四片约418方，两者相差仅为10%左右。但若加上土壤水，情况就大有分别（北方五片平均降水为430毫米，南方四片平均降水为1025毫米）；前者变为683方，后者变为1101方，两者的差距扩大为60%左右。这个例子说明，在作物水份生产率相同的情况下，要产出同样多的农作物，降水多的地区应少浇水，而降水少的地区必须多浇水。类似的分析可推广到生活和生产小环境用水单元中去。
如果假设640毫米降水大体均匀分布在我国各大区，那么我们可以只依据上述参照系对我国未来50年北方缺水情况作出一个估计。北方水资源总量约为5450亿方［10］，其中50%留给大环境，还余2725亿方，我们称之为宜用水资源。由于降水在640毫米左右，故而生产和生活小环境用水由天然降水即可满足（经验表明：有400毫米以上降水，即可满足这类用水单元的需要）；2050年我国北方人口约为70000万人，以此乘以500方，得数为3500亿方；3500亿方减去2725亿方，缺口为775亿方。然而，由于上述假设对于我国而言基本不成立，这种推断结论便大大低估了我国北方缺水的严重程度。在下文中，我们将对此作出分析。
二、北方及各区缺水趋势略析
通过上述准备，我们可以对北方及其各大区的缺水趋势作出一个概略的估计。
西北干旱区
水资源总量：青海、新疆为1509亿方，减去青海流向西南的近400亿方，再减去流出国境的伊犁河和额尔斯河的50%的水量--约120亿方，降为990亿方；加上河西和内蒙西部的100亿方，则该区可得水资源总量约为1100亿方。从中扣去60%的大环境用水（由于是干旱地区，故该比例由前述的50%上调），于是该区宜用地表水和地下水总量为440亿方。
该区年均降水量约为100毫米，由文献［11］可知，与前述参照系相比，人均农牧业用水应由300方上调为660方，人均生产和生活小环境用水应上调为220方（地表和地下水），再加上人均200方的工业、非农产业和生活用水200方；总计人均地表水和地下水的合理用量为1080方，比参照系多出近600方。
需要说明的是，从功能上说，干旱区人均使用1080方水并不比参照系中的人均500方多，因为后者的各用水单元中使用了580方土壤水替代了地表水；而前者由于很少土壤水，只能多用地表水。
至2050年，该区总人口约6150万人，合理用水总量约为660亿方。660亿方减去440亿方，得数为220亿方。这是对2050年西北干旱区水资源缺口的一个偏低估计。
如果考虑到未来几十年全国，退耕还林、还草、还湖，以及非农用地进一步扩大，将减少耕地5亿亩左右［12］；该区提供补偿3亿亩人工草场和耕地，则该区水资源缺口将进一步扩大。下面对此略作分析：以补足400毫米降水为界，每亩需浇水300毫米--200方，3亿亩×200方/亩＝600亿方。这样，该区水资源缺口由220亿方扩大至820亿方。
西北半干旱区
水资源总量：陕、甘、宁、蒙四省区水资源总量为1233亿方，减去河西和内蒙西部的100亿方，约为1133亿方。扣除55%的大环境用水，该区宜用水资源总量为510亿方。
该区年均降水量约为300毫米，由［13］可知，与前述参照系相比，人均农牧业用水应上调为527方，人均生活和生产小环境用水上调为73方，再加上人均200方的工业、非农产业和生活用水；总计人均地表水和地下水的合理用量为800方，比参照系多300方。
至2050年，该区人口约14355万人，合理用水总量约为1148亿方。1148亿方减去510亿方，得数638亿方。这即为该区未来50年的水资源缺口。
华北区
华北6省市的水资源总量约为1180亿方，扣除50%的大环境用水，全区宜用水资源总量为590亿方。
该区年均降水量约600毫米，由［14］可知，与参照系相比，人均农林牧业用水仍为300方，人均生产、生活小环境用水可完全依靠天然降水来满足，地表水用量为零；再加上人均200方的工业、非农产业和生活用水；总计人均地表水和地下水的合理用量为500方，与参照系相同。
至2050年，该区人口约33990万人，合理用水总量约为1700亿方，与该区宜用水资源总量590亿方相比，亏缺1110亿方。
东北区
东北三省的水资源总量约为1530亿方，扣除50%的大环境用水，全区宜用水资源总量约765亿方。
该区年均降水量约550毫米左右，由［15］可知，与参照系相比，人均农林牧业用水上调为333方，人均生产、生活小环境所用地表水用量为零，再加上人均200方的工业、非农产业用水，总计人均地表水和地下水的合理用量为533方，与参照系基本相同。
至2050年，该区人口约为16335万人，合理用水总量约870亿方；与该区宜用水资源总量765亿方相比，亏缺105亿方。
北方缺水总量
将上述北方四大区的水资源缺口相加，得数为2073亿方至2673亿方。这个数字与前述对全国使用一个参照系所得出的数字775亿方，相差2至3倍。
如果再考虑到由西北半干旱区和东北区提供2亿亩左右的人工草场和耕地作为全国退耕还林还草等的补偿，北方水资源缺口有可能扩大到3000亿方左右。
三、进一步的讨论
通过上述分析和计算，在2050年前后，我国北方水资源合理用量可达4378亿方至5305亿方，这已经接近北方水资源总量的边界（5450亿方）。与其宜用水资源总量（2305亿方）相比，缺口高达2028亿方至3000亿方。这是不是有些危言耸听？如果情况确实如此，应如何弥补这样的巨大缺口？对此，我们在下面做点进一步的讨论。
华北区域的启示
华北6省市水资源总量约1180亿方，1998年该区人口为30097万人，人均水资源392方，2050年前后，该区人口增至33990万人，人均水资源降至347方。这说明，如按人均500方作为现代化生产、生活的用水标准，华北区把全部水资源吃干喝尽，还差520亿方，大环境用水根本无从谈起。
实际情况正是如此！例如，海滦河流域片1999年用水量428亿方［16］，而其水资源总量仅为421亿方［17］，利用率超过100%。天津用水已无法靠引滦入津解决，只好紧急从黄河调水。黄河流域片1999年用水量403亿方［18］，占其水资源总量（744亿方［19］）的54.2%；其远景将向海河片看齐。
至于说到华北区有多少条河流完全断流、多少片湖泊干涸，地下水常年超采所造成的大面积地面沉降等事实，人们更是耳熟能详，无需多言了。
现在我们再来看看1949年的数字，那时华北6省市人口仅为14503万人，人均水资源813方，至少有一半以上的水资源可为大环境所用；所以才有"芦定桥下水滔滔，……"之说，那时海河每年入海水量约有50亿方，而现在则少得可怜。
这些情况表明，如不从外区域调水，华北区在走向现代化的过程中，把自己的水资源吃光喝尽，将不会是太遥远的事情。
华北区给人们的启示是：我国北方在走向现代化的过程中，亦将步海河片和华北区的后尘--把自己本地的水资源吃光喝尽。
其间唯一的区别在于：华北（及东北）区降水还有600毫米，只要不滥垦滥伐，自然植被能够恢复和生长，区域大环境依靠天然降水的滋润（华北区的天然降水总量约有4000亿方，扣去约1200亿方的地表水，还有近3000亿方）还不致于过份恶化。
但对于西北区域而言，情况就完全不同了。那里降水稀少，一旦本地的水资源被吃光喝尽，我国西部的生态屏障必将彻底崩溃，沙漠将继续东进南下，其后果不问可知。
或许有人会说，控制这些地区的人口增长和流入可以减轻当地水资源的压力，如此便可为大环境留下所需的用水；其实，这只是一种天真的想法。华北和海河的故事说明：只要一个地方还有水有地，那里的人口就会增加；至于大环境用水，那是长远的事、更大人群的事、下一代人的事；可谓不良的外部性使然。历史正是这样在告诉未来。
北方应以开源为主
1999年北方用水总量约2300亿方（即松辽、海河、黄河、内陆河四片用水2035亿方，再加上淮河用水量的一半--300亿方左右，见［20］）；至2050年约达4842亿方（取前述4378亿方和5305亿方的中值），需增加100%以上。1999年南方用水总量约为3300亿方，至2050年约达4703亿方（以人均500方用水，乘以其人口数94050万人），增加40%左右。
由此可见，就全国而言，对水资源实行开源节流并重的方针是完全正确的。而从南北方分别而论，北方应实行开源为主、注重节流的方针，南方应实行节流为主、辅以开源的方针。此乃南北方的差异使然。
目前北方用水总量已达2300亿方，约为其水资源总量的43%，其宜用水资源总量已全部使用，再在本地开源，便只有挤占大环境用水，这种前景的后果在前文已有描述。
由于未来50年北方水资源的缺口高达2000亿方至3000亿方，其中值亦达2500亿方。这样一个数字虽仍在南方富余水量的范围之内（南方水资源总量约22000亿方，以取用37%为限--考虑那里还有通航用水等需要，其宜用水资源总量在8100亿方，扣除南方自用水量4700亿方，还富余3400亿方）；但受地形、调蓄能力等诸多因素限制，东、中、西三线及大西线有较大把握可能北调的水量大约在2000亿方左右；再多从南方向北方调水，其经济性可能会明显下降。
由此看来，北方沿海（如辽东半岛、山东半岛、环渤海地区）和华北平原一部应将从海洋调水纳入开源考虑范围，并宜早作打算。特别令人高兴的是，在这方面，我国已有较成熟的技术支持。据我国核技术专家李兆桓的多年研究，我国核能海水淡化取得突破的规模方案有3亿方、6亿方和10亿方（均以年度计算），每方水的成本可控制在1元人民币左右［21］。
总之，以多渠道开源为主、注重节流，就能从根本上解水资源高度短缺对我国北方社会经济发展的制约。如此，还北方山川壮美之本色，实可期也！
引文和注释
［1］水源调配与国土整治课题组："中国区际水资源的比较与算法"，刊于中国社科院经济文化研究中心主编《调查研究通讯》NO.2001－1。
［2］邓英淘、王小强、崔鹤鸣：《西部大开发方略--再造中国续篇》，文汇出版社，2001年1月。
［3］根据新疆、青海的人口比重推算全区。
［4］同［2］
［5］同［2］
［6］同［2］
［7］同［1］
［8］为对照起见，可看一下日本的情况：日本与我国的北方大体处于同纬度地区，而其年均降水量约1000毫米。在20世纪九十年代前后，日本总用水量已基本进入零增长区间。九十年代初，日本总用水量约914亿方，人口约12500万人，人均用水731方，人均农业用水469方，人均生活用水134方，人均工业用水128方。有关日本的用水情况来源于刘昌明等著：《中国21世纪水问题方略》（科学出版社，1998年）。
［9］同［1］
［10］刘昌明、何希吾等著：《中国21世纪水问题方略》，科学出版社，1998年。
［11］同［1］
［12］同［2］
［13］同［1］
［14］同［1］
［15］同［1］
［16］中国水利部：《1999年中国水资源公报》。
［17］陈传友等："中国下世纪缺水形势分析与藏水北调工程"，参天水利资源工程研考会《工作通报》NO.2000－4。
［18］同［16］
［19］同［17］
［20］同［16］
［21］徐培英："向大海要水喝"，经济参考报，2000年10月22日。
