沙特阿拉伯水需求與供給面臨的挑戰(zhàn)

[] O.K.M.

沙特阿拉伯(以下簡(jiǎn)稱沙特)位于中東地區(qū)，北緯16°22′和32°14′、東經(jīng)34°29′和55°40′之間，屬于熱帶和亞熱帶沙漠地區(qū)，夏季炎熱干燥，冬季異常寒冷。沙特的總面積約為200萬(wàn)m2，年人口增長(zhǎng)率將近3.4%。在過(guò)去的40 a里，人口從700萬(wàn)左右增加至2 700萬(wàn)左右。隨著人口增長(zhǎng)，城市化越來(lái)越嚴(yán)重。1970年，城市人口占總?cè)丝诘?0%左右；2000年，增加至80%左右。根據(jù)世界銀行的資料，20世紀(jì)70年代至今，沙特的各行各業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，居民生活水平也有了很大提高。

這種快速發(fā)展模式導(dǎo)致沙特農(nóng)業(yè)用水、生活用水和工業(yè)用水空前增加，這樣使預(yù)測(cè)未來(lái)20 a內(nèi)水資源可持續(xù)產(chǎn)量和總的用水需求量之間的差距具有重要意義。因此分別在樂觀、適中和悲觀3種情景下對(duì)沙特的水資源、用水需求和用于水務(wù)部門發(fā)展的政府策略進(jìn)行回顧，這3種情景可以反映沙特水務(wù)部門的發(fā)展?jié)摿?。通過(guò)研究結(jié)果可以洞察沙特未來(lái)水資源情況，為水資源可持續(xù)發(fā)展提供支持。

1 水資源狀況

沙特處于極端沙漠環(huán)境，本身沒有任何的天然地表水資源，例如江河或湖泊。2005年，年人均用水量為282 m3。根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織規(guī)定的相對(duì)缺水指數(shù)，該國(guó)水資源極度匱乏。目前，其正在利用兩種常規(guī)水資源和兩種非常規(guī)水資源來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水需求。常規(guī)水資源包括地下水和地表水，非常規(guī)水資源包括經(jīng)過(guò)處理的廢水和淡化的海水。

地下水是沙特唯一的可靠水源。根據(jù)世界銀行的資料，地下水含水層系統(tǒng)至少包括6個(gè)不可再生的含水層，該系統(tǒng)從北部邊界向南一直延伸到阿拉伯半島上的沙漠——空白之地，并向東從中心區(qū)延伸到阿拉伯海灣。含水層的水一般是半咸水，總?cè)芙夤腆w量可達(dá)300/百萬(wàn)，甚至超過(guò)10 000/百萬(wàn)。同位素分析表明，含水層中的不可再生地下水擁有10 000-32 000 a的歷史。還有一種可再生的地下水系統(tǒng)，主要包括位于該國(guó)西部和西南部地區(qū)的淺層潛水沖積含水層。根據(jù)世界銀行的資料可知，這些含水層通過(guò)海岸山脈年度地形降雨的滲透獲得補(bǔ)給。海岸山脈大峽谷中存在淺層潛水含水層，位于可再生含水層的水適于飲用，可以作為生活和農(nóng)業(yè)用水。地下水含水層系統(tǒng)的存儲(chǔ)量約為39 580億m3，該系統(tǒng)的平均年補(bǔ)給量約為 38.5億m3。年補(bǔ)給量對(duì)水資源規(guī)劃和管理有著深刻的影響，尤其是對(duì)一些水資源短缺的國(guó)家來(lái)說(shuō)，它代表含水層系統(tǒng)每年可再生、可持續(xù)的地下水資源產(chǎn)量。

沙特全國(guó)平均年降水量不足100 mm，只在西南部地區(qū)偶爾出現(xiàn)過(guò)一次最大年降水量(550 mm)。平均蒸發(fā)率因地區(qū)而異，大體上，在東部和西部海岸地區(qū)2 500 mm /a到該國(guó)中心地區(qū)4 500 mm /a的范圍內(nèi)變化。沙特唯一的地表水體是間歇性的山洪，在每年11月到次年4月間在西部山區(qū)和西南部地區(qū)爆發(fā)。地表徑流量和持續(xù)時(shí)間由當(dāng)?shù)亟涤昴Ｊ胶偷匦螞Q定，降雨量在2百萬(wàn) ～2 400百萬(wàn)m3/a范圍內(nèi)變化。地表水調(diào)節(jié)大壩的數(shù)量從2004年210個(gè)增加至2009年302個(gè)，同一階段大壩總的蓄水能力從8億m3增加至13億m3。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃部文件，污水收集和處理系統(tǒng)目前大約覆蓋了沙特市區(qū)的42%，計(jì)劃到2014年將其覆蓋范圍擴(kuò)充至60%左右。對(duì)于沒有污水處理系統(tǒng)的地區(qū)，擬采用化糞池和污水池對(duì)廢水進(jìn)行處理。目前，沙特每年產(chǎn)生15億m3左右的廢水，而污水處理能力只有 7.3億m3左右。政府鼓勵(lì)對(duì)處理過(guò)的廢水進(jìn)行回用，沙特的許多城市已經(jīng)開始將處理后的廢水廣泛應(yīng)用于市區(qū)園林綠化和城市公園灌溉。目前，每年經(jīng)過(guò)處理后的廢水中，大約有 2.4億m3用于全國(guó)范圍內(nèi)的景觀和作物灌溉。

根據(jù)阿拉伯淡化水保護(hù)局提供的信息，沙特是世界上最大的淡化水生產(chǎn)國(guó)。在阿拉伯灣和紅海沿岸，淡化水保護(hù)局運(yùn)營(yíng)了30個(gè)海水淡化廠。這些海水淡化廠的產(chǎn)量目前已得到顯著提高，已經(jīng)從1980年的2億m3/a左右增加至2010年的10.5億m3/a。2010年，海水淡化的生產(chǎn)成本為 0.80美元/m3。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃部文件，政府已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)非常有前景的水資源開發(fā)計(jì)劃，作為2010～2014年間全國(guó)第9個(gè)發(fā)展計(jì)劃的一部分，即計(jì)劃增加總的地表水水庫(kù)容量，以期到2014年地表水水庫(kù)容量可以達(dá)到25億m3。這就意味著地表徑流的100%將予以規(guī)范，獲取的地表水將用于灌溉。第9個(gè)發(fā)展計(jì)劃結(jié)束后，私人水電生產(chǎn)商將會(huì)新建海水淡化廠以增加10.2億m3/a的額外產(chǎn)量。根據(jù)經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃部文件精神，計(jì)劃到2014年，使處理過(guò)的廢水利用量可以增加到4億m3/a。

基于沙特的第9個(gè)發(fā)展規(guī)劃，總結(jié)了2010年和規(guī)劃年2014年常規(guī)水資源和非常規(guī)水資源總的可持續(xù)產(chǎn)量。其中，2010年和2014年地下水可持續(xù)產(chǎn)量均為 38.5億 m3/a，地表水可持續(xù)產(chǎn)量分別為13億 m3/a和24億m3/a，常規(guī)水資源可持續(xù)總產(chǎn)量分別為 51.5億m3/a和 62.5億m3/a，處理廢水的可持續(xù)產(chǎn)量分別為 2.4億m3/a和4億m3/a，淡化水可持續(xù)產(chǎn)量分別為10.5億m3/a和 20.7億m3/a，非常規(guī)水資源可持續(xù)總產(chǎn)量分別為12.9億m3/a和 24.7億m3/a，總的水資源可持續(xù)產(chǎn)量分別為 64.4億m3/a和 87.2億m3/a。根據(jù)經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃部文件，為了實(shí)現(xiàn)這一樂觀的目標(biāo)，沙特計(jì)劃在2010～2014年間投資大約430億美元,用于發(fā)展國(guó)家水務(wù)和水資源。

2 需水情況

在過(guò)去的40 a里，沙特的各行各業(yè)都有了很大發(fā)展，人們的生活水平也有了很大提高，但是因此也造成生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水需求的迅速增長(zhǎng)。生活需水從1970年2億m3/a增加至2010年的20.63億m3/a，年增長(zhǎng)率為6%。2010年，人均生活用水量為205 L/d(LCD)。根據(jù)世界銀行以及經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃部資料，往年的平均水平更高，在260 ～300 LCD之間。沙特的工業(yè)部門由需水密集型產(chǎn)業(yè)組成，例如石油化工、化肥、礦業(yè)、水泥、鋼鐵以及食品和飲料生產(chǎn)，這些產(chǎn)業(yè)在過(guò)去的20 a里有了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。因此，工業(yè)需水從1990年的1.9億m3/a增加至2010年的8億m3/a，年增長(zhǎng)率為 7.5%。

1974～2006年，政府對(duì)農(nóng)業(yè)部門加強(qiáng)了補(bǔ)貼力度，以改善農(nóng)村社區(qū)生活水平。政府補(bǔ)貼導(dǎo)致耕地面積大幅度增加，主要用于密集型灌溉作物的種植，例如小麥；灌區(qū)面積從1971年不足40萬(wàn)hm2增加至1992年162萬(wàn)hm2左右。過(guò)高的農(nóng)業(yè)用水需求以及由此誘發(fā)的地下水資源枯竭問題，使政府部門作出重大決策，決定重新調(diào)整農(nóng)業(yè)部門。例如，決定逐步淘汰對(duì)小麥等需水密集型作物的種植，因而使總耕地面積從1992年的峰值163萬(wàn)hm2下滑至2009年的85萬(wàn)hm2；總灌溉需水量從1990年的峰值185億m3/a下降至2010年的150億m3/a，下降率為1.05%。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃部文件，在2010～2014年的第9個(gè)發(fā)展計(jì)劃中，政府預(yù)測(cè)生活需水量的年增長(zhǎng)率為 2.1%。由于政府大力支持將工業(yè)作為國(guó)家未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，因此2010～2014年間，工業(yè)需水量的年增長(zhǎng)率保持在5.5%。此外，政府在這個(gè)階段以每年 3.7%的速率進(jìn)一步減少農(nóng)業(yè)需水量。2010年，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水的需水量分別為 20.63億、8億、150億m3/a，需水總量為178.63億m3/a；1990～2010年，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水量以及需水總量的平均年增長(zhǎng)率分別為6%、7.5%、-1.05%和 0.14%；2010～2014年，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水量以及需水總量的計(jì)劃年增長(zhǎng)率分別為2.1%、5.5%、-3.7%和-2.6%。可以看出，在過(guò)去20 a里，需水總量略有上升。在2010～2014年間，需水總量以每年 2.6%的速率減少，造成減少的原因，主要是由于樂觀地計(jì)劃以每年3.7%的速率降低農(nóng)業(yè)用水需求。

3 未來(lái)情景模擬

2010年，需水總量大約為178.63億m3，而全年水資源可持續(xù)產(chǎn)量約為 64.4億m3。因此，水資源可持續(xù)產(chǎn)量和需水總量之間的差距大約為115億m3。為了預(yù)測(cè)未來(lái)20 a內(nèi)需水總量和水資源可持續(xù)產(chǎn)量之間的差距，基于樂觀、適中和悲觀3種假設(shè)，開發(fā)了3種需水方案；同時(shí)也預(yù)測(cè)了未來(lái)水資源可持續(xù)產(chǎn)量，并對(duì)需水方案和可持續(xù)水資源產(chǎn)量開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

分別計(jì)算了3種情景下的需水總量和水資源可持續(xù)產(chǎn)量之間的差距。在計(jì)算過(guò)程中，生活需水和工業(yè)需水可以通過(guò)淡化水和地下水得以滿足，農(nóng)業(yè)需水可以通過(guò)利用處理后的廢水、地表水和地下水得到滿足。2010年被認(rèn)為是實(shí)施方案的第一年，這一年的用水需求和資源產(chǎn)量這些信息可以直接從水電部門獲取。

樂觀情景是基于2010～2014年沙特發(fā)展計(jì)劃中記錄的政府對(duì)水務(wù)部門制定的發(fā)展計(jì)劃。在該情景中，假設(shè)生活和工業(yè)需水量分別將以每年 2.1%和 5.5%的速率增加，農(nóng)業(yè)需水量將以每年 3.7%的速率減少。樂觀情景之所以稱為樂觀，是因?yàn)樗紤]到在過(guò)去的20 a里，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水量的平均增長(zhǎng)率分別為6%、7.5%和 21.05%。

適中情景是根據(jù)歷年人口增長(zhǎng)率、生活水平以及未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)需要制定的。在未來(lái)20 a里，年人口增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將接近歷史值的3.4%。目前需水量約為205 LCD，該情景假設(shè)人均需水量以每年1%的速率減少，這就需要強(qiáng)化需水管理措施，例如加強(qiáng)公眾宣傳以倡導(dǎo)節(jié)約用水、完善當(dāng)前水資源關(guān)稅制度以及增加水資源分配體系的職能。該方案假設(shè)工業(yè)需水量每年將以 5.5%的速率增加，農(nóng)業(yè)需水量將以每年2%(該速率是歷史速率的兩倍)的速率減少。

悲觀情景是假設(shè)過(guò)去20 a的歷年需水趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)下去，年人口增長(zhǎng)率為3.4%，需水量為205 LCD。工業(yè)用水需求將以歷史年增長(zhǎng)率 7.5%繼續(xù)增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)用水需求將以每年1.05%的速率下降。

基本上，各部門的需水情況將遵循歷史趨勢(shì)。結(jié)合2013年水資源可持續(xù)產(chǎn)量、2014年計(jì)劃水資源產(chǎn)量和未來(lái)發(fā)展?jié)摿?，包括加?qiáng)中水回用、提高地表水利用率、擴(kuò)大淡化水的生產(chǎn)等，對(duì)未來(lái)水資源產(chǎn)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)?？沙掷m(xù)地下水產(chǎn)量為 38.5億m3/a，而目前地表水產(chǎn)量?jī)H為13億m3/a。根據(jù)沙特第9個(gè)發(fā)展計(jì)劃，截止2014年，地表水產(chǎn)量將逐漸增加至一個(gè)極限，即24億m3/a。沙特計(jì)劃將海水淡化廠的生產(chǎn)量從當(dāng)前的 10.5億m3/a逐步提高至2014年的20.7億m3/a。2013年處理的廢水產(chǎn)量為2億m3/a，到2014年將逐步提高至4億m3/a。研究假設(shè)在2014年以后，處理的廢水產(chǎn)量的年增長(zhǎng)率將為10%，這一增長(zhǎng)將通過(guò)對(duì)污水收集和處理系統(tǒng)的擴(kuò)張以及回用產(chǎn)生。目前，占沙特市區(qū)40%的地區(qū)已經(jīng)擁有污水收集和處理系統(tǒng)。

4 結(jié)果和分析

借用Excel表格建立和分析了3種情景下的不同情況。預(yù)測(cè)沙特2010，2015，2020，2025年和2030年的人口分別為27.6百萬(wàn)、32.6百萬(wàn)、38.5百萬(wàn)、45.5百萬(wàn)和53.8百萬(wàn)。2030年，人口將會(huì)增加一倍左右。

2010年，地下水、地表水、淡化水和處理的廢水的供水能力，以及總的供水能力分別為 38.5億、13億、10.5億、2億m3/a和64億m3/a；2015年，分別為 38.5億、24億、20.7億、4.4億m3/a和 87.6億m3/a；2020年，分別為 38.5億、24億、20.7億、7.09億m3/a和 90.29億m3/a；2025年，分別為 38.5億、24億、20.7億、11.41億m3/a和 94.61億m3/a；2030年，分別為38.5億、24億、20.7億、18.38億m3/a和101.58億m3/a?？偖a(chǎn)量將從2010年64億m3/a增加至2030年101.58億m3/a，引起增長(zhǎng)的原因除了地表水產(chǎn)量增加外，還有非常規(guī)水資源產(chǎn)量的增加。

樂觀情景下，需水預(yù)測(cè)結(jié)果如圖1所示。圖中顯示了截止2030年的生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水量。結(jié)果表明，需水量呈明顯減少的趨勢(shì)，從2010年180億m3/a減少至2030年120億m3/a。造成減少的原因主要是由于每年以 3.7%的速率減少了農(nóng)業(yè)需水量，生活需水和工業(yè)需水每年分別增加10億m3和15億m3。

圖1 樂觀情景下需水預(yù)測(cè)結(jié)果

圖2顯示了適中情景下截止2030年的生活、農(nóng)業(yè)和工業(yè)需水量。結(jié)果表明，需水總量有一定程度的減少，從2010年180億m3/a減少至2030年156 億m3/a。造成減少的原因主要是由于假設(shè)農(nóng)業(yè)需水量每年以2%的速率減少，生活和工業(yè)需水量在預(yù)測(cè)期內(nèi)每年分別增加12億m3和15億m3。

圖2 適中情景下需水預(yù)測(cè)結(jié)果

圖3顯示了悲觀情景下截止2030年的生活、農(nóng)業(yè)和工業(yè)需水量。結(jié)果表明，需水總量從2010年180億m3/a增加至2030年196億m3/a。引起增長(zhǎng)的原因主要是由于生活和工業(yè)需水量的顯著增加，兩者在預(yù)測(cè)期內(nèi)每年分別大約增加20億m3和25億m3，加之農(nóng)業(yè)需水每年以1%的速率緩慢下降。悲觀情景可以將歷史和當(dāng)前持續(xù)的水資源管理實(shí)踐轉(zhuǎn)化為未來(lái)的潛在結(jié)果。

圖3 悲觀情景下需水預(yù)測(cè)結(jié)果

3種情景下需水總量預(yù)測(cè)結(jié)果如下：

(1) 悲觀情景下，2010，2015，2020，2025年和2030年的需水總量分別為178.62億、178.15億 、180.27億、185.76 億m3/a和 195.69 億m3/a；

(2) 適中情景下，分別為178.62億、169.23億、162.28億、157.93億m3/a和156.41億m3/a；

(3) 樂觀情景下，分別為178.63億、157.57億、141.95 億、131.25 億m3/a和 125.17億m3/a。

3種情景都是以2010年實(shí)際需水量180億m3/a為起點(diǎn)?？梢钥闯?，樂觀情景下需水總量顯著減少，這很難根據(jù)歷史水資源實(shí)踐模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。適中情景下需水總量逐漸減少，這是比較真實(shí)的結(jié)果，可以通過(guò)在生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)部門深入貫徹用水需求管理措施以及完善淘汰非經(jīng)濟(jì)作物的政策加以實(shí)現(xiàn)。如果悲觀情景發(fā)生了，需水總量每年將增加20億m3左右。如果將當(dāng)前的水資源管理實(shí)踐延續(xù)下去，這種情況一定會(huì)實(shí)現(xiàn)，并會(huì)引起地下水資源的過(guò)度消耗。

分別計(jì)算了3種情景下截止2030年需水總量與水資源可持續(xù)產(chǎn)量之間的差距。情景不同，差距大小也不相同。悲觀情景下，2010，2015，2020，2025年和2030年需水總量與水資源可持續(xù)產(chǎn)量之間的差距分別為114.62億、90.55億、89.99億、91.15億m3/a和94.11億m3/a；適中情景下，分別為114.62億、81.63億、72億、63.32億m3/a和54.83 億m3/a；樂觀情景下，分別為 114.63 億、69.97億、51.66 億、36.63 億m3/a和 23.59 億m3/a。3種情景下的差距變化主要是由于不同情景中農(nóng)業(yè)需水減少幅度的差異引起的。目前，沙特農(nóng)業(yè)部門需水量占需水總量的85%,政府計(jì)劃每年以 3.7%的速率來(lái)減少農(nóng)業(yè)需水量，研究結(jié)果證明了這種方法的有效性。即使農(nóng)業(yè)需水量?jī)H僅減少一小部分，也會(huì)對(duì)需水總量產(chǎn)生重要的積極影響，并有助于縮小需水和供水之間的差距。

5 結(jié)論和建議

沙特正面臨著長(zhǎng)期的水資源短缺問題。用水需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)水資源和非常規(guī)水資源的可持續(xù)產(chǎn)量。2010年，水資源可持續(xù)產(chǎn)量和需水總量之間的差距大約為115億m3，這一差距可以通過(guò)消耗不可再生的地下水資源得到彌補(bǔ)。

(1) 通過(guò)設(shè)置樂觀、適中和悲觀3種情景，來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)20 a內(nèi)可持續(xù)水資源產(chǎn)量和需水總量之間的差距，研究預(yù)測(cè)2030年的差距變化范圍為 23.59億～94.11億m3/a，其中前者為樂觀情景下的預(yù)測(cè)值，后者為悲觀情景下的預(yù)測(cè)值。為此，可以做出這樣合理的推斷，沙特的天然水資源在未來(lái)20 a內(nèi)將不能達(dá)到可持續(xù)的水平。樂觀情景和悲觀情景下的差距變化約為70億m3/a，從這一差距可以看出，水務(wù)部門實(shí)施用水需求管理有著潛在的積極影響。

(2) 3種情景下差距持續(xù)減小，主要是由于農(nóng)業(yè)需水量的減少。在過(guò)去的20 a里，農(nóng)業(yè)需水量以平均每年 1.05%的速率減少，這主要是由于政府決定淘汰小麥等需水密集型作物的種植所引起的。

(3) 實(shí)施更多的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)措施來(lái)努力提高農(nóng)業(yè)用水效率，不是作為一種選擇，而應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急。

(4)對(duì)于確定和評(píng)價(jià)適用于沙特的最有效的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)措施以降低農(nóng)業(yè)用水需求，仍有待于開展進(jìn)一步研究。