基于中美比較視角的中國水資源開發(fā)進(jìn)展

梁書民，LUND Jay，HUI Rui，于智媛

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081；2.Department of Civil and Environmental Engineering，University of California at Davis，Davis 95616，USA）

基于中美比較視角的中國水資源開發(fā)進(jìn)展

梁書民1，LUND Jay2，HUI Rui2，于智媛1

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081；2.Department of Civil and Environmental Engineering，University of California at Davis，Davis 95616，USA）

對比分析中美兩國的水庫庫容變化、灌溉面積增長和用水結(jié)構(gòu)演化歷史，并將中國水資源開發(fā)數(shù)據(jù)同其他主要國家進(jìn)行比較，認(rèn)為中國用水總量將在農(nóng)業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水等剛性增長的推動(dòng)下再持續(xù)增長20年，提出加強(qiáng)水資源開發(fā)，開展西線大規(guī)模南水北調(diào)，提高西北地區(qū)水資源利用效率，統(tǒng)籌規(guī)劃西北地區(qū)的生態(tài)用水等對策建議，以實(shí)現(xiàn)西部水土資源開發(fā)、扶貧和改善生態(tài)環(huán)境等多贏。

水資源開發(fā)；水資源評價(jià)；水庫庫容；用水結(jié)構(gòu)；灌溉面積；中國；美國

我國水能資源豐富，高居世界第一位，2005年水能資源復(fù)查結(jié)果表明，水電理論蘊(yùn)藏電量為60829億kW·h/a，占全世界的15.2%；水電技術(shù)可開發(fā)電量為29 882億kW·h/a，占全世界的20.4%；水電經(jīng)濟(jì)可開發(fā)電量為17534億kW·h/a，占全世界的20.1%［1-3］。水電開發(fā)是目前我國水資源開發(fā)的主要方式。2007年世界水力發(fā)電量為30448億kW·h［4］，占經(jīng)濟(jì)可開發(fā)電量的34.9%；中國水力發(fā)電量為5 851.9億kW·h，占經(jīng)濟(jì)可開發(fā)電量的33.4%，中國的水電開發(fā)程度稍低于世界平均水平。據(jù)英國不列顛石油公司出版的《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)，2013年世界水力發(fā)電量為37820億kW·h，占經(jīng)濟(jì)可開發(fā)電量的43.3%；中國水力發(fā)電量為9116億kW·h，占經(jīng)濟(jì)可開發(fā)電量的52.0%，已經(jīng)高于世界平均水平，而且發(fā)電量遠(yuǎn)高于居第二至第五位的加拿大（3916億kW·h）、巴西（3854億kW·h）、美國（2719億kW·h）和俄羅斯（1812億kW·h）［5］。據(jù)2015年2月17日《中國電力報(bào)》的數(shù)據(jù)，2014年底我國水力發(fā)電量為10661億kW·h，占經(jīng)濟(jì)可開發(fā)電量的60.8%。這些數(shù)據(jù)表明我國的水電開發(fā)程度已經(jīng)很高，開發(fā)潛力逐步減小，剩余潛力主要分布于西南地區(qū)河流的中上游地區(qū)，正是大西線南水北調(diào)的水源區(qū)，水電開發(fā)和跨流域調(diào)水相結(jié)合將是我國未來水資源開發(fā)的主要發(fā)展目標(biāo)。本文通過一系列水資源開發(fā)利用數(shù)據(jù)的國際比較，認(rèn)為中國水資源豐富、開發(fā)潛力大，適度開發(fā)利用水能資源和水資源有利于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，并保障國家糧食安全、增強(qiáng)中國的綜合國力，加快我國向發(fā)達(dá)國家邁進(jìn)的步伐。

1　美國總庫容數(shù)據(jù)核算

美國是目前世界上最大的經(jīng)濟(jì)體，其水資源開發(fā)利用情況對中國具有重要借鑒意義。2009年10月在四川成都舉辦了第一屆堆石壩國際研討會(huì)，中國大壩協(xié)會(huì)秘書處在會(huì)上提交了題為《中國2008年水庫大壩統(tǒng)計(jì)、技術(shù)進(jìn)展與關(guān)注的問題簡論》的論文，介紹了截至2007年年底的中國大壩、世界大壩建設(shè)和水電發(fā)展進(jìn)展，對截至2007年年底的水庫大壩及水電發(fā)展進(jìn)行了匯總。論文列出美國水庫總庫容為135000億m3，并指出該數(shù)據(jù)“是美國大壩協(xié)會(huì)的確認(rèn)數(shù)，但仍有疑問，數(shù)字過大”［4］。為了解決這個(gè)疑問，筆者對美國的大壩建設(shè)和水庫庫容增長歷史進(jìn)行了研究。

根據(jù)美國工程兵團(tuán)國家大壩清單項(xiàng)目（The U.S. Army Corps of Engineers，National Inventory of Dams，NID）統(tǒng)計(jì)，截至2013年美國境內(nèi)及領(lǐng)地注冊的水壩（壩高超過7.6 m，庫容超過6.2萬m3，或者是發(fā)生潰壩后會(huì)對下游造成嚴(yán)重影響的壩）總數(shù)超過87000座［6］；截至2004年年底按照壩高大于或等于15.24 m，或正常庫容大于或等于616.74萬m3，或最大庫容大于或等于3 083.71萬m3的條件取舍，符合條件的大壩數(shù)為8 121座，它們的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)由美國國家地圖冊項(xiàng)目（National Atlas of the United States）于2006年在網(wǎng)上公布［7］。依據(jù)下載的ARCVIEW地理信息系統(tǒng)文件，最大庫容數(shù)據(jù)項(xiàng)的合計(jì)是135759.4億m3，十分接近于美國大壩協(xié)會(huì)提供的總庫容135 000億m3，其中包括蘇必利爾湖的最大庫容119 648.0億m3，占總量的88.13%；余數(shù)為16111.4億m3，占總量的11.87%。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該庫容數(shù)據(jù)普遍存在多個(gè)大壩對應(yīng)一座水庫，庫容重復(fù)計(jì)算現(xiàn)象。

可見美國庫容計(jì)算存在兩個(gè)問題：一是蘇必利爾湖的死庫容計(jì)入水庫總庫容；二是在多壩一庫情況下，按大壩統(tǒng)計(jì)庫容存在庫容重復(fù)計(jì)算現(xiàn)象，二者均夸大了美國的總庫容量。在水庫庫容統(tǒng)計(jì)口徑上中國和美國不同，中國的總庫容相當(dāng)于美國的最大庫容，中國的興利庫容和死庫容之和相當(dāng)于美國的正常庫容；中國采用總庫容、米制和十進(jìn)制區(qū)分大中小型水庫，美國則采用正常庫容和最大庫容，用英制取舍不同大小的水庫。為解決美國庫容統(tǒng)計(jì)口徑和方法問題，便于比較兩國庫容的歷史發(fā)展情況，本文統(tǒng)一按照中國的水庫庫容分類方法和口徑，取總庫容（美國最大庫容）大于或等于1 000萬m3的大中型水庫來進(jìn)行水庫庫容發(fā)展歷史比較，蘇必利爾湖的容積不計(jì)入美國總庫容，并剔除美國庫容的多壩重復(fù)計(jì)算量。

按照新方法得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，美國1800—2000年200年間共建成大中型水庫2 715座，總庫容為9441.36億m3，正常庫容為6079.49億m3，其中1921年修建的蘇必利爾水庫總庫容和正常庫容均按照興利庫容86 344萬m3計(jì)算。20世紀(jì)30年代、50年代、60年代是美國3個(gè)大壩建設(shè)高峰期，分別建成總庫容1349億m3、1856億m3、2593億m3，分別對應(yīng)羅斯福新政時(shí)期、二戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)恢復(fù)期和冷戰(zhàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展競爭期（圖1）。另外據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）估計(jì)，1990年美國水庫正常庫容為5490億m3［8］，同筆者計(jì)算的結(jié)果6028億m3相近。

圖1　1905—2005年美國新增庫容與累計(jì)庫容

中國當(dāng)前的城鎮(zhèn)化水平僅相當(dāng)于美國1930年的水平，未來20～30年仍然處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，期間城鎮(zhèn)化對水電和水資源需求的剛性增長，將使水庫庫容同步擴(kuò)大。按照1995—2014年中國總庫容增長的趨勢預(yù)測，保守估計(jì)2030年中國總庫容將達(dá)到12 000億m3。中國西南地區(qū)水利水電資源豐富，主要河流如怒江、瀾滄江、金沙江、雅礱江等每條河流現(xiàn)已規(guī)劃了20級以上梯級開發(fā)，梯級大壩建設(shè)正在從下游向中上游逐步展開，大壩建設(shè)促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐乃姰a(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過水庫移民和交通建設(shè)大大促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)牧民的脫貧致富。中國西部地區(qū)水資源與人口、土地資源分布匹配程度極差，西北地區(qū)土地資源豐富，而西南地區(qū)水資源豐富；西北地區(qū)人口密度小，集中分布于綠洲地帶，而西南地區(qū)人口最稀少，集中分布于西藏的雅魯藏布江、拉薩河、年楚河和尼洋河谷地。在這種資源與人口分布格局下水資源開發(fā)利用需要大規(guī)模建設(shè)跨流域調(diào)水和跨地區(qū)移民工程，猶如美國西部水資源開發(fā)修建了許多跨流域調(diào)水工程，中國的大西線南水北調(diào)工程勢在必行。

2　中國水庫庫容變化

1949年以前，我國壩高在15m以上的水庫大壩只有22座［9］，1948年大中型水庫總庫容僅為200億m3。新中國成立至改革開放前，我國修建水庫大壩的主要目的是防洪、灌溉等［10］；改革開放以來，水力發(fā)電（兼顧防洪和灌溉）成為大壩建設(shè)的主要目的。新中國成立以來，中國的大壩建設(shè)經(jīng)歷了3個(gè)快速發(fā)展期，第1個(gè)快速發(fā)展期是1951—1965年，大中型水庫總庫容由1951年的200億m3躍升為1965年的2187億m3；第2個(gè)快速發(fā)展期是1966—1973年，“文化大革命”中前期水利建設(shè)得到加強(qiáng)，中國大中型水庫總庫容由1966年的2 273億m3躍升為1973年的3203億m3；第3個(gè)快速發(fā)展期始于1994年底三峽大壩的動(dòng)工修建，1998年長江流域大洪水進(jìn)一步加快了大壩建設(shè)步伐，到目前已經(jīng)延續(xù)20多年。隨著西南地區(qū)水電開發(fā)步伐的加快，這個(gè)大壩建設(shè)快速發(fā)展期還在延續(xù)中，預(yù)計(jì)十年之內(nèi)中國的大中型水庫總庫容有望超過美國（圖2）。

圖2　1905—2013年中美兩國大中型水庫總庫容比較

截至2014年底，中國的大中型水庫有4496座，總庫容7695億m3，為美國2000年大中型水庫總庫容的81.5%。比較每座大中型水庫平均總庫容，美國為3.477億m3/座，中國為1.712億m3/座，僅為美國的1/2。2014年美國人均大中型水庫總庫容約為2973m3，中國為562.6 m3，僅為美國的18.92%（1/6到1/5之間）。根據(jù)美國的經(jīng)驗(yàn)，大壩建設(shè)明顯受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程驅(qū)動(dòng)，大壩建設(shè)快速發(fā)展期起始于城鎮(zhèn)化率超過50%的20世紀(jì)30年代初，直到20世紀(jì)70年代初才結(jié)束，延續(xù)達(dá)40年。2014年底中國的城鎮(zhèn)化率達(dá)到54.77%，由于中國人口眾多，且仍然是發(fā)展中國家，受城鎮(zhèn)化快速發(fā)展帶來的對水資源的需求逐步增加，大壩建設(shè)方興未艾，自2015年起，快速發(fā)展期雖然不可能再延續(xù)40年，再延續(xù)20年是可能的。估計(jì)中國的大中型水庫總庫容2015年已達(dá)到8 000億m3，2035年達(dá)到12000億m3，按15億人口計(jì)算，2035年人均庫容達(dá)到800m3。美國2035年人均大中型水庫總庫容約降為2592m3（假設(shè)總庫容不變，人口增加到3.643億），到時(shí)中國約為美國的31%，介于1/4到1/3之間。

庫容調(diào)節(jié)系數(shù)β等于調(diào)節(jié)庫容除以水庫多年平均徑流量，調(diào)節(jié)庫容是正常蓄水位至死水位之間的水庫容積；β=8%～20%為不完全年調(diào)節(jié)，β=20%～30%為完全年調(diào)節(jié)，β大于30%為多年調(diào)節(jié)。美國國土面積為962.9萬km2，多年平均地表徑流量為29705億m3。2035年若美國大中型水庫的總庫容不變，仍然為9441億m3，為多年平均徑流量的31.78%；按調(diào)節(jié)庫容約相當(dāng)于總庫容的64.4%，美國調(diào)節(jié)庫容約為6080億m3，庫容調(diào)節(jié)系數(shù)為20.5%，可實(shí)現(xiàn)完全年調(diào)節(jié)。中國國土面積為960.0萬km2，多年平均地表徑流量為26706億m3，兩個(gè)指標(biāo)數(shù)值均同美國的相近。2013年中國大中型水庫總庫容合計(jì)為7599億m3，蓄水量（同調(diào)節(jié)庫容數(shù)值相近）合計(jì)約為3967.5億m3，蓄水量占庫容量的52.21%，庫容調(diào)節(jié)系數(shù)約為14.86%，僅可實(shí)現(xiàn)不完全年調(diào)節(jié)。按此估計(jì)，2035年中國大中型水庫庫容若達(dá)到12 000億m3，為多年平均徑流量的44.93%；調(diào)節(jié)庫容約為6265.2億m3，庫容調(diào)節(jié)系數(shù)將達(dá)到23.46%，稍高于美國，上升為完全年調(diào)節(jié)。

某個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)完全年調(diào)節(jié)或多年調(diào)節(jié)所需要的庫容調(diào)節(jié)系數(shù)大小決定于當(dāng)?shù)氐膹搅髯儾钕禂?shù)Cv的大小，而Cv的大小又取決于氣候條件和地域面積［11］。實(shí)現(xiàn)同樣的徑流調(diào)節(jié)在Cv值較大的地區(qū)需要較大的庫容調(diào)節(jié)系數(shù)，如干旱半干旱地區(qū)；較大地域內(nèi)的Cv值較小，從濕潤區(qū)向干旱區(qū)跨流域調(diào)水可以有效降低干旱區(qū)的Cv值。中國北方和蒙古的Cv值較大，為0.23；亞洲東南部（包括中國南方和日本）的Cv值較小，為0.09；美國本土的Cv值居中，為0.17；亞洲西部和非洲北部的Cv值最大，在0.34～0.35之間。日本水資源豐富，Cv值同中國南方相當(dāng)，同中國總體上不具有可比性。目前世界上總庫容系數(shù)（總庫容同多年平均徑流量的比值）在100%以上的國家有津巴布韋、埃及、加納、伊拉克、塔吉克斯坦、烏干達(dá)、敘利亞、坦桑尼亞；在60%以上的國家有吉爾吉斯斯坦、贊比亞、萊索托、肯尼亞、土耳其、哈薩克斯坦、阿塞拜疆、摩洛哥；在40%以上的國家有南非、突尼斯、蘇丹、利比亞、阿爾及利亞、西班牙、烏茲別克斯坦、科特迪瓦、沙特阿拉伯、阿拉伯聯(lián)合酋長國；在29%以上的國家有莫桑比克、墨西哥、美國、烏克蘭、保加利亞、約旦、加拿大；而中國的總庫容系數(shù)為28.46%［12］。中國的總庫容系數(shù)到2035年若達(dá)到44.93%，將明顯高于美國，但是仍然低于主要高值國如埃及、南非、西班牙和烏茲別克斯坦。

衡量水資源利用的指標(biāo)主要有3種：①水能資源利用率，即水能資源開發(fā)量占水能資源經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量的比例；②水資源利用率，即取水量占水資源總量的比例；③庫容調(diào)節(jié)系數(shù)，即調(diào)節(jié)庫容占江河徑流總量的比例。其中水資源利用率最為常用，俄羅斯人謝克洛莫羅夫?qū)⑺Y源利用率Kw分為5個(gè)等級：Kw小于10%為低負(fù)荷水資源利用；Kw在10%～20%之間為中負(fù)荷水資源利用；Kw在20%～40%之間為高負(fù)荷水資源利用；Kw在40%～60%之間為超高負(fù)荷水資源利用；Kw大于60%為災(zāi)難性超高負(fù)荷水資源利用；Kw大于100%則需要跨流域調(diào)水來滿足本地的用水需求。按照謝氏的研究和預(yù)測，1995年非洲北部、中亞處于災(zāi)難性超高負(fù)荷水資源利用等級，亞洲西部、亞洲南部屬于超高負(fù)荷水資源利用等級，亞洲外高加索、歐洲南部、原蘇聯(lián)南歐部分、中國北方和蒙古、歐洲中西部、北美洲中部屬于高負(fù)荷水資源利用等級；2025年非洲北部、中亞、亞洲西部、亞洲南部處于災(zāi)難性超高負(fù)荷水資源利用等級，亞洲外高加索、歐洲南部、原蘇聯(lián)南歐部分、中國北方和蒙古、歐洲中西部、北美洲中部屬于高負(fù)荷水資源利用等級；其余地區(qū)均處于中低負(fù)荷水資源利用等級［13-14］。2013年中國總用水量為6183億m3，全國平均Kw值為22.1%，其中北方地區(qū)（河南省、山東省、陜西省、青海省及其以北省區(qū)）的Kw值為38.3%，南方地區(qū)的Kw值為17.2%。國務(wù)院2012年確立的2030年用水量控制紅線為7 000億m3，Kw值為26.0%，均處于高負(fù)荷水資源利用等級的低值區(qū)；若通過大規(guī)?？缌饔蛘{(diào)水使2050年用水總量在2013年基礎(chǔ)上增加50%，達(dá)到9 274.5億m3，Kw值將上升為34.5%，處于高負(fù)荷水資源利用等級的高值區(qū)，但是水資源利用率等級沒有改變。

3　灌溉面積的增長比較

灌溉率是灌溉面積同耕地面積之比值。為計(jì)算灌溉率，需要知道灌溉面積和耕地面積兩組數(shù)據(jù)。中國的灌溉面積統(tǒng)計(jì)歷年序列完整，且準(zhǔn)確可靠。同水利建設(shè)發(fā)展軌跡相似，1949年以來灌溉面積的發(fā)展大致存在3個(gè)快速發(fā)展期：1951—1965年灌溉面積由1853萬hm2波動(dòng)上升為3307萬hm2；1966—1976年灌溉面積由3156萬hm2快速上升為4500萬hm2；1988—2014年灌溉面積由4440萬hm2穩(wěn)定上升為6454萬hm2。

筆者曾經(jīng)撰文對中國歷年的耕地面積按照國土資源部的統(tǒng)計(jì)口徑進(jìn)行校正。大致是受新中國建國初期大面積開墾宜農(nóng)荒地的影響，中國的耕地面積由1951年的10820萬hm2波動(dòng)增加到1965年的極大值13887萬hm2，此后墾荒停止，耕地面積逐年下降，到2003年減少到12 340萬hm2，2008年減少到12173萬hm2，這期間1999—2003年受退耕還林和城鎮(zhèn)擴(kuò)張占用耕地的影響，為耕地面積迅速減少期［15］。但是2009年國土資源普查的結(jié)果是中國擁有耕地面積13 540萬hm2，明顯多于國土資源部2008年統(tǒng)計(jì)的12173萬hm2，多了1 367萬hm2；比1996年國土資源詳查數(shù)據(jù)13 007萬hm2多了533萬hm2。伴隨耕地面積增加的是2003年以來農(nóng)作物播種面積的波動(dòng)增加。為還原本次耕地面積增加的逐年數(shù)據(jù)，假設(shè)中國耕地面積在2003年之前與國土資源部1996年以來的歷年耕地統(tǒng)計(jì)值相同，2004年退耕還林基本完成后開始逐年均勻增加到2009年的13540萬hm2，2010年后隨著農(nóng)作物播種面積的增加而等面積增加到2014年的14253萬hm2，于是可以得到1951—2014年完整的耕地面積變化序列（序列1），有別于國土資源部2003—2008年的歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（序列2）。這樣計(jì)算得出的中國農(nóng)田灌溉率的歷年變化情況類似于灌溉面積變化的趨勢，農(nóng)田灌溉率由1951年的17.1%上升到1966年的24.3%，以及1976年的33.4%，1977—1988年期間變化不大?；诟孛娣e序列1的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的中國2014年的灌溉率為45.3%。

美國早在北美殖民地時(shí)期就開始了向西部地區(qū)的移民墾荒活動(dòng)。1783年英國把阿巴拉契亞山以西至密西西比河這一大片印第安人所有的土地，開放給了美國。美國于1785年通過的土地條例按低價(jià)出售公有土地，于1787年通過《西北準(zhǔn)州地區(qū)條例》，從而使“舊西北部”（包括今俄亥俄州、印第安納州、伊利諾伊州、密歇根州、威斯康星州）的土地得到迅速殖民開發(fā)。1830年美國通過了《印第安人遷移法》，把印第安人遷到密西西比河以西，西進(jìn)殖民事業(yè)開始迅速發(fā)展，“舊西北部”（包括今肯塔基州、田納西州、亞拉巴馬州、密蘇里州、密西西比州、阿肯色州、路易斯安那州）的土地得到種植園奴隸主的開發(fā)，成為棉花的主要產(chǎn)地。美國南北戰(zhàn)爭期間林肯總統(tǒng)通過了《宅地法》，接近于無償分配美國西部國有土地給廣大移民，大大促進(jìn)了西進(jìn)墾荒運(yùn)動(dòng)。受西進(jìn)墾荒運(yùn)動(dòng)的影響，美國耕地面積由1820年的780萬hm2增加到1870年的4147萬hm2，和1929年的峰值14540萬hm2。1930年之后，受1929年經(jīng)濟(jì)大蕭條和20世紀(jì)30年代沙塵暴影響，耕地面積于1934年一度下降到11960萬hm2，之后美國的耕地面積在波動(dòng)中恢復(fù)到2012年的12 747萬hm2。1929年之前，美國西部的移民把精力集中于開墾荒地，農(nóng)田灌溉未受到重視，1910年灌溉面積僅為453萬hm2，灌溉率僅為4.34%；20世紀(jì)30年代沙塵暴以來，美國開始重視在西部干旱半干旱區(qū)發(fā)展農(nóng)田灌溉，1949年灌溉面積達(dá)到1047萬hm2，灌溉率達(dá)到7.48%；之后又經(jīng)歷了二戰(zhàn)后20年的灌溉面積快速增長期，到1969年灌溉面積達(dá)到1580萬hm2，灌溉率達(dá)到14.33%。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，由于水資源過度開發(fā)，出現(xiàn)了奧加拉拉地下含水層（Ogallala Aquifer）水位快速下降，地下水資源枯竭現(xiàn)象，灌溉面積增加速度變緩，然而由于采取了一系列的水資源管理措施，如加強(qiáng)取水許可審批和水權(quán)管理，采取嚴(yán)格措施加強(qiáng)地下水管理，加強(qiáng)生態(tài)水權(quán)保護(hù)，積極開展地下水回灌等，實(shí)現(xiàn)了水資源的可持續(xù)合理利用，2007年灌溉面積達(dá)到峰值2293萬hm2，灌溉率達(dá)到18.28%。2012年美國的灌溉面積為2260萬hm2，灌溉率為17.72%［16］。

水田比例高和北方平原和谷地的冬小麥、夏玉米兩熟制是中國農(nóng)田灌溉率高于美國的主要原因；美國耕地多分布于降水量豐富的東部地區(qū)，中國西部綠洲耕地面積較大也是中國灌溉面積大于美國的原因之一。而根本原因在于中國人均耕地資源貧乏，需要發(fā)展多熟制和農(nóng)田灌溉提高糧食單產(chǎn)來滿足對糧食的巨大需求。從人均農(nóng)業(yè)用水量國際比較來看，中國的人均灌溉用水量（288 m3，2013年）遠(yuǎn)低于美國（649 m3，2005年）、巴基斯坦（1 015 m3，2009年）和印度（596 m3，2009年）［17］，有待進(jìn)一步提高。

4　用水結(jié)構(gòu)演化比較

2013年中國總用水量為6183億m3，其中農(nóng)業(yè)用水量為3922億m3，工業(yè)用水量為1406億m3，生活用水量為750億m3，生態(tài)用水量為105億m3［18］。2005年美國總用水量為5 671億m3，其中農(nóng)業(yè)用水量為1921億m3，工業(yè)用水量為3086億m3，生活用水量為664億m3，生態(tài)用水量無全國數(shù)據(jù)［19］（圖3）。比較中美兩國用水量變化，可以發(fā)現(xiàn)具有如下特征：①總用水量中美兩國相當(dāng)，但是美國已由1980年的峰值6133億m3下降并穩(wěn)定下來，中國仍在逐年增加，2013年已經(jīng)超過了美國的總用水量的峰值。②中國的農(nóng)業(yè)用水量高于工業(yè)，農(nóng)業(yè)用水呈逐年增加趨勢，工業(yè)用水處于峰值階段，而美國的工業(yè)用水量高于農(nóng)業(yè)，工農(nóng)業(yè)用水量均由1980年的峰值下降并穩(wěn)定下來。③中美兩國的生活用水量相當(dāng)，且都在緩慢增長，美國每年增加8億m3，中國每年增加14億m3。④中美均有生態(tài)用水，中國自2003年以來有生態(tài)用水量統(tǒng)計(jì)值，筆者目前還找不到美國全國的生態(tài)用水統(tǒng)計(jì)值，但據(jù)筆者對加利福尼亞州水資源利用研究，美國生態(tài)用水量較大，但多可被下游的社區(qū)重復(fù)利用，統(tǒng)計(jì)口徑較難統(tǒng)一，故缺乏全國數(shù)據(jù)。⑤美國工業(yè)用水量偏高，筆者核實(shí)美國的工業(yè)用水統(tǒng)計(jì)口徑同中國一致，均包括熱力發(fā)電耗用的淡水，不包括工業(yè)使用的海水量，美國偏高可能是由于其熱力發(fā)電耗用淡水的循環(huán)利用率較低，而中國的循環(huán)利用率較高，多被再利用于洗浴用水，冬季居民區(qū)取暖，溫室加熱，或冷卻后循環(huán)使用。

1997—2013年中國的農(nóng)業(yè)用水總量呈“V”形變化，經(jīng)歷了一個(gè)從下降到恢復(fù)的過程，農(nóng)業(yè)用水總量由1997年的3 920億m3下降為2003年的3 433億m3，又逐步上升為2013年的3922億m3，其間的大壩建設(shè)和庫容增加的目的由水力發(fā)電和非農(nóng)業(yè)用途為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗Πl(fā)電、非農(nóng)業(yè)用途和農(nóng)業(yè)用途并重。但是，中國的食物（谷物和油料）自給率由1997—2002年的平均99.1%下降為2003年的97.4%和2014年的84.2%，表明2003—2013年期間農(nóng)業(yè)用水量的增加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足中國糧食油料生產(chǎn)對水資源的需求。

圖3　1950—2013年中美兩國用水量變化比較

圖4　1950—2005年美國人均用水量變化

中美兩國的人均用水量變化趨勢大致與各自的用水總量變化趨勢相同（圖4、圖5），從人均數(shù)量對比來看，美國的人均用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國。中國人口（13.61億）是美國（2.96億）的4.60倍，而美國人均用水總量是中國的4.22倍，人均工業(yè)用水量是中國的10.10倍，人均生活用水量是中國的4.07倍，人均農(nóng)業(yè)用水量也明顯高于中國，是中國的2.25倍（表1）。比較兩國的人均灌溉面積，美國是0.0723 hm2，中國（2013年）是0.046 7 hm2，可見美國人均糧食產(chǎn)量高于中國，除人均耕地面積因素外，人均灌溉面積也是關(guān)鍵因素。

圖5　1997—2013年中國人均用水量變化

表1　中美兩國人均用水量比較m3

中美用水量比較得出的共同結(jié)論是城鎮(zhèn)居民用水隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展穩(wěn)步增加，工業(yè)用水隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變從峰值緩慢下降；美國農(nóng)業(yè)用水由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過剩而趨于穩(wěn)定；然而中國的農(nóng)業(yè)用水將隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展、居民收入增加和糧食需求剛性增長而持續(xù)增加至少20年。

2003—2013年期間中國農(nóng)業(yè)用水增加值占總用水量增加值的56.6%，這期間節(jié)水灌溉技術(shù)在干旱半干旱區(qū)快速推廣，農(nóng)業(yè)用水增加，灌溉面積迅速擴(kuò)大，有力支撐了中國糧食產(chǎn)量10年連續(xù)增長。古代大禹靠治水平天下，秦國興修鄭國渠和都江堰而統(tǒng)一中國，漢唐盛世通過發(fā)展水利富民強(qiáng)國。元代農(nóng)學(xué)家王禎總結(jié)歷代農(nóng)本思想曾言“農(nóng)，天下之大本?！?934年毛澤東曾言“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”。習(xí)近平總書記最近指出“解決13億人吃飯問題，要堅(jiān)持立足國內(nèi)?！惫P者判斷，通過發(fā)展水利提高糧食自給率將是未來20年農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向，2011年中央一號(hào)文件提出“未來10年的水利投資將達(dá)到4萬億元”就是很好的例證。建設(shè)大西線南水北調(diào)工程，可以保證未來20～30年中國灌溉用水穩(wěn)定增加，使西北地區(qū)豐富的宜農(nóng)荒地資源得到開發(fā)，實(shí)現(xiàn)我國食物基本自給，同時(shí)通過水資源合理配置實(shí)現(xiàn)區(qū)域均衡發(fā)展，大大增強(qiáng)我國的綜合國力。

5　結(jié)論與對策建議

美國原國務(wù)卿基辛格曾斷言“誰控制了糧食，誰就控制了人類”。當(dāng)代中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，人民收入水平迅速提高，水資源供給瓶頸越來越突出，食物自給率以每年1個(gè)百分點(diǎn)的速度快速下降，水資源短缺和糧食供給不足成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的最大障礙。通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和提高水的循環(huán)利用率可以降低工業(yè)用水總量；城鎮(zhèn)化人口增加造成的生活用水剛性需求也可以部分通過提高生活用水的循環(huán)利用率得到滿足；唯獨(dú)農(nóng)業(yè)用水的剛性需求越來越大，而節(jié)水灌溉的邊界效益呈遞減趨勢，農(nóng)業(yè)用水量的增加將是我國未來水資源供給總量增加的主要推動(dòng)因素。目前人民對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度與時(shí)俱增，“三北”地區(qū)的生態(tài)環(huán)境改善也有賴于生態(tài)用水供給量的不斷增加。鑒于中國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展態(tài)勢還將持續(xù)20年，中國的農(nóng)業(yè)用水量、生活用水量和生態(tài)用水量均將穩(wěn)定增加，雖然工業(yè)用水總量可能穩(wěn)定或略有下降，但總用水量將持續(xù)增加至少20年。

為滿足我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)對水資源的需求，提出以下對策建議：①進(jìn)一步加強(qiáng)水資源開發(fā)。“巧婦難為無米之炊”，水資源開發(fā)是解決我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展資源瓶頸的關(guān)鍵；中國處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，對生活用水和農(nóng)業(yè)用水的剛性需求逐年增加，至少在20年內(nèi)中國用水總量將處于穩(wěn)定增長態(tài)勢，水資源開發(fā)具有迫切性和長期性的特點(diǎn)。在提倡節(jié)約用水、提高水資源循環(huán)利用率的同時(shí)應(yīng)不斷加強(qiáng)水資源的開發(fā)力度，增加水資源的供給總量，提高供給保障水平。②統(tǒng)籌規(guī)劃西南地區(qū)的水資源開發(fā)和大西線南水北調(diào)。西南地區(qū)水資源豐富，利用率低，開發(fā)前景廣闊；西北地區(qū)水資源缺乏，但土地資源豐富，礦產(chǎn)資源開發(fā)潛力巨大。在開發(fā)西南地區(qū)水能資源的同時(shí)規(guī)劃將水資源通過引水隧洞自流引向西北地區(qū)，通過跨流域調(diào)水解決西北地區(qū)的缺水問題，可以總體上增加水資源有效供給量。③提高西北地區(qū)的水資源利用效率，挖掘西北地區(qū)現(xiàn)有地表水和地下水資源潛力。西北地區(qū)當(dāng)前水資源利用效率很低，農(nóng)業(yè)用水中高效節(jié)水灌溉技術(shù)遠(yuǎn)未推廣普及，通過節(jié)水?dāng)U大灌溉面積的潛力很大，估計(jì)在灌溉用水總量不變的情況下，通過推廣普及膜下滴灌技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水50%、灌溉面積翻一番的理想目標(biāo)。非農(nóng)業(yè)用水的循環(huán)利用率也有提高潛力。西北地區(qū)地表水利用強(qiáng)度大，但仍然有增加調(diào)節(jié)庫容，提高用水保障水平的潛力。內(nèi)蒙古和西北地區(qū)部分地域的地下水開發(fā)潛力較大，可結(jié)合農(nóng)牧業(yè)開發(fā)，加強(qiáng)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推廣高效節(jié)水灌溉，進(jìn)一步開發(fā)利用地下水資源。④東北、華北和西北“三北”地區(qū)因水資源缺乏，生態(tài)環(huán)境惡化，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃生態(tài)用水、農(nóng)業(yè)用水和非農(nóng)業(yè)用水的配置，提高非農(nóng)業(yè)用水的循環(huán)利用率，合理分配農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水，并在農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水的各個(gè)環(huán)節(jié)推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，減少無效滲漏和地面蒸發(fā)。⑤西南地區(qū)水資源開發(fā)同西北地區(qū)的土地資源開發(fā)與扶貧相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多贏。以西南地區(qū)水資源開發(fā)中的水庫移民為契機(jī)，通過大西線南水北調(diào)開發(fā)西北地區(qū)的土地資源，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)、扶貧與生態(tài)保護(hù)的多贏，使西南地區(qū)的水力資源和西北的土地資源得到開發(fā)，中國的糧食安全得到保障，西南山區(qū)的貧困人口的經(jīng)濟(jì)收入得到提高，西北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到改善，內(nèi)陸邊疆得到鞏固。

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Advances of China's water resources exploitation based on comparison between China and USA

LIANG Shumin1，LUND Jay2，HUI Rui2，YU Zhiyuan1
（1.Institute of Agricultural Economics and Development，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China；2.Department of Civil and Environmental Engineering，University of California at Davis，Davis 95616，USA）

In this paper，we compare the changes of reservoir storage capacity，the increase of irrigation area，and evolution of water utilization structure between China and the USA，and compare the data of water resources exploitation of China with those of several major countries.We conclude that China's total water utilization volume will continuously increase in the next 20 years，driven by the rigid growth of agricultural water utilization，household water utilization，and ecological water utilization.We also present the countermeasures and suggestions，which include strengthening the water resources exploitation，carrying out large-scale western route projects of the South-to-North Water Diversion Project，improving the utilization efficiency of water resources in the northwestern regions，and making overall plans for the ecological water utilization in the northwestern regions，in order to achieve multiple-win outcomes involving the land and water resources exploitation in western China，poverty alleviation，and the improvement of the ecological environment.

water resources exploitation；water resources assessment；reservoir storage capacity；water utilization structure；irrigation area；China；USA

TV213

A

10067647（2016）05001307

10.3880/j.issn.10067647.2016.05.003

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-IAED-2015-07）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（0052015004-1）

梁書民（1966—），男，研究員，博士，主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與資源經(jīng)濟(jì)研究。E-mail：liangsm@caas.net.cn

（20151010 編輯：鄭孝宇）