沙特阿拉伯水需求與供給面臨的挑戰

[] O.K.M.

沙特阿拉伯(以下簡稱沙特)位于中東地區，北緯16°22′和32°14′、東經34°29′和55°40′之間，屬于熱帶和亞熱帶沙漠地區，夏季炎熱干燥，冬季異常寒冷。沙特的總面積約為200萬m2，年人口增長率將近3.4%。在過去的40 a里，人口從700萬左右增加至2 700萬左右。隨著人口增長，城市化越來越嚴重。1970年，城市人口占總人口的50%左右；2000年，增加至80%左右。根據世界銀行的資料，20世紀70年代至今，沙特的各行各業發生了翻天覆地的變化，居民生活水平也有了很大提高。

這種快速發展模式導致沙特農業用水、生活用水和工業用水空前增加，這樣使預測未來20 a內水資源可持續產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種情景下對沙特的水資源、用水需求和用于水務部門發展的政府策略進行回顧，這3種情景可以反映沙特水務部門的發展潛力。通過研究結果可以洞察沙特未來水資源情況，為水資源可持續發展提供支持。

1 水資源狀況

沙特處于極端沙漠環境，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。根據聯合國教科文組織規定的相對缺水指數，該國水資源極度匱乏。目前，其正在利用兩種常規水資源和兩種非常規水資源來滿足日益增長的生活、工業和農業用水需求。常規水資源包括地下水和地表水，非常規水資源包括經過處理的廢水和淡化的海水。

地下水是沙特唯一的可靠水源。根據世界銀行的資料，地下水含水層系統至少包括6個不可再生的含水層，該系統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，并向東從中心區延伸到阿拉伯海灣。含水層的水一般是半咸水，總溶解固體量可達300/百萬，甚至超過10 000/百萬。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，主要包括位于該國西部和西南部地區的淺層潛水沖積含水層。根據世界銀行的資料可知，這些含水層通過海岸山脈年度地形降雨的滲透獲得補給。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，可以作為生活和農業用水。地下水含水層系統的存儲量約為39 580億m3，該系統的平均年補給量約為 38.5億m3。年補給量對水資源規劃和管理有著深刻的影響，尤其是對一些水資源短缺的國家來說，它代表含水層系統每年可再生、可持續的地下水資源產量。

沙特全國平均年降水量不足100 mm，只在西南部地區偶爾出現過一次最大年降水量(550 mm)。平均蒸發率因地區而異，大體上，在東部和西部海岸地區2 500 mm /a到該國中心地區4 500 mm /a的范圍內變化。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月間在西部山區和西南部地區爆發。地表徑流量和持續時間由當地降雨模式和地形決定，降雨量在2百萬 ～2 400百萬m3/a范圍內變化。地表水調節大壩的數量從2004年210個增加至2009年302個，同一階段大壩總的蓄水能力從8億m3增加至13億m3。

根據經濟和計劃部文件，污水收集和處理系統目前大約覆蓋了沙特市區的42%，計劃到2014年將其覆蓋范圍擴充至60%左右。對于沒有污水處理系統的地區，擬采用化糞池和污水池對廢水進行處理。目前，沙特每年產生15億m3左右的廢水，而污水處理能力只有 7.3億m3左右。政府鼓勵對處理過的廢水進行回用，沙特的許多城市已經開始將處理后的廢水廣泛應用于市區園林綠化和城市公園灌溉。目前，每年經過處理后的廢水中，大約有 2.4億m3用于全國范圍內的景觀和作物灌溉。

根據阿拉伯淡化水保護局提供的信息，沙特是世界上最大的淡化水生產國。在阿拉伯灣和紅海沿岸，淡化水保護局運營了30個海水淡化廠。這些海水淡化廠的產量目前已得到顯著提高，已經從1980年的2億m3/a左右增加至2010年的10.5億m3/a。2010年，海水淡化的生產成本為 0.80美元/m3。

根據經濟和計劃部文件，政府已經構建了一個非常有前景的水資源開發計劃，作為2010～2014年間全國第9個發展計劃的一部分，即計劃增加總的地表水水庫容量，以期到2014年地表水水庫容量可以達到25億m3。這就意味著地表徑流的100%將予以規范，獲取的地表水將用于灌溉。第9個發展計劃結束后，私人水電生產商將會新建海水淡化廠以增加10.2億m3/a的額外產量。根據經濟和計劃部文件精神，計劃到2014年，使處理過的廢水利用量可以增加到4億m3/a。

基于沙特的第9個發展規劃，總結了2010年和規劃年2014年常規水資源和非常規水資源總的可持續產量。其中，2010年和2014年地下水可持續產量均為 38.5億 m3/a，地表水可持續產量分別為13億 m3/a和24億m3/a，常規水資源可持續總產量分別為 51.5億m3/a和 62.5億m3/a，處理廢水的可持續產量分別為 2.4億m3/a和4億m3/a，淡化水可持續產量分別為10.5億m3/a和 20.7億m3/a，非常規水資源可持續總產量分別為12.9億m3/a和 24.7億m3/a，總的水資源可持續產量分別為 64.4億m3/a和 87.2億m3/a。根據經濟和計劃部文件，為了實現這一樂觀的目標，沙特計劃在2010～2014年間投資大約430億美元,用于發展國家水務和水資源。

2 需水情況

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

1974～2006年，政府對農業部門加強了補貼力度，以改善農村社區生活水平。政府補貼導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；灌區面積從1971年不足40萬hm2增加至1992年162萬hm2左右。過高的農業用水需求以及由此誘發的地下水資源枯竭問題，使政府部門作出重大決策，決定重新調整農業部門。例如，決定逐步淘汰對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hm2下滑至2009年的85萬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%。

根據經濟和計劃部文件，在2010～2014年的第9個發展計劃中，政府預測生活需水量的年增長率為 2.1%。由于政府大力支持將工業作為國家未來經濟發展的動力，因此2010～2014年間，工業需水量的年增長率保持在5.5%。此外，政府在這個階段以每年 3.7%的速率進一步減少農業需水量。2010年，生活、工業和農業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、工業和農業需水量以及需水總量的平均年增長率分別為6%、7.5%、-1.05%和 0.14%；2010～2014年，生活、工業和農業需水量以及需水總量的計劃年增長率分別為2.1%、5.5%、-3.7%和-2.6%。可以看出，在過去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劃以每年3.7%的速率降低農業用水需求。

3 未來情景模擬

2010年，需水總量大約為178.63億m3，而全年水資源可持續產量約為 64.4億m3。因此，水資源可持續產量和需水總量之間的差距大約為115億m3。為了預測未來20 a內需水總量和水資源可持續產量之間的差距，基于樂觀、適中和悲觀3種假設，開發了3種需水方案；同時也預測了未來水資源可持續產量，并對需水方案和可持續水資源產量開發標準進行了詳細闡述。

分別計算了3種情景下的需水總量和水資源可持續產量之間的差距。在計算過程中，生活需水和工業需水可以通過淡化水和地下水得以滿足，農業需水可以通過利用處理后的廢水、地表水和地下水得到滿足。2010年被認為是實施方案的第一年，這一年的用水需求和資源產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年沙特發展計劃中記錄的政府對水務部門制定的發展計劃。在該情景中，假設生活和工業需水量分別將以每年 2.1%和 5.5%的速率增加，農業需水量將以每年 3.7%的速率減少。樂觀情景之所以稱為樂觀，是因為它考慮到在過去的20 a里，生活、工業和農業需水量的平均增長率分別為6%、7.5%和 21.05%。

適中情景是根據歷年人口增長率、生活水平以及未來經濟和社會需要制定的。在未來20 a里，年人口增長率預計將接近歷史值的3.4%。目前需水量約為205 LCD，該情景假設人均需水量以每年1%的速率減少，這就需要強化需水管理措施，例如加強公眾宣傳以倡導節約用水、完善當前水資源關稅制度以及增加水資源分配體系的職能。該方案假設工業需水量每年將以 5.5%的速率增加，農業需水量將以每年2%(該速率是歷史速率的兩倍)的速率減少。

悲觀情景是假設過去20 a的歷年需水趨勢將會持續下去，年人口增長率為3.4%，需水量為205 LCD。工業用水需求將以歷史年增長率 7.5%繼續增長，農業用水需求將以每年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。結合2013年水資源可持續產量、2014年計劃水資源產量和未來發展潛力，包括加強中水回用、提高地表水利用率、擴大淡化水的生產等，對未來水資源產量進行了預測。可持續地下水產量為 38.5億m3/a，而目前地表水產量僅為13億m3/a。根據沙特第9個發展計劃，截止2014年，地表水產量將逐漸增加至一個極限，即24億m3/a。沙特計劃將海水淡化廠的生產量從當前的 10.5億m3/a逐步提高至2014年的20.7億m3/a。2013年處理的廢水產量為2億m3/a，到2014年將逐步提高至4億m3/a。研究假設在2014年以后，處理的廢水產量的年增長率將為10%，這一增長將通過對污水收集和處理系統的擴張以及回用產生。目前，占沙特市區40%的地區已經擁有污水收集和處理系統。

4 結果和分析

借用Excel表格建立和分析了3種情景下的不同情況。預測沙特2010，2015，2020，2025年和2030年的人口分別為27.6百萬、32.6百萬、38.5百萬、45.5百萬和53.8百萬。2030年，人口將會增加一倍左右。

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。總產量將從2010年64億m3/a增加至2030年101.58億m3/a，引起增長的原因除了地表水產量增加外，還有非常規水資源產量的增加。

樂觀情景下，需水預測結果如圖1所示。圖中顯示了截止2030年的生活、工業和農業需水量。結果表明，需水量呈明顯減少的趨勢，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%的速率減少了農業需水量，生活需水和工業需水每年分別增加10億m3和15億m3。

圖1 樂觀情景下需水預測結果

圖2顯示了適中情景下截止2030年的生活、農業和工業需水量。結果表明，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農業需水量每年以2%的速率減少，生活和工業需水量在預測期內每年分別增加12億m3和15億m3。

圖2 適中情景下需水預測結果

圖3顯示了悲觀情景下截止2030年的生活、農業和工業需水量。結果表明，需水總量從2010年180億m3/a增加至2030年196億m3/a。引起增長的原因主要是由于生活和工業需水量的顯著增加，兩者在預測期內每年分別大約增加20億m3和25億m3，加之農業需水每年以1%的速率緩慢下降。悲觀情景可以將歷史和當前持續的水資源管理實踐轉化為未來的潛在結果。

圖3 悲觀情景下需水預測結果

3種情景下需水總量預測結果如下：

(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年實際需水量180億m3/a為起點。可以看出，樂觀情景下需水總量顯著減少，這很難根據歷史水資源實踐模式來實現。適中情景下需水總量逐漸減少，這是比較真實的結果，可以通過在生活、工業和農業部門深入貫徹用水需求管理措施以及完善淘汰非經濟作物的政策加以實現。如果悲觀情景發生了，需水總量每年將增加20億m3左右。如果將當前的水資源管理實踐延續下去，這種情況一定會實現，并會引起地下水資源的過度消耗。

分別計算了3種情景下截止2030年需水總量與水資源可持續產量之間的差距。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產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業需水減少幅度的差異引起的。目前，沙特農業部門需水量占需水總量的85%,政府計劃每年以 3.7%的速率來減少農業需水量，研究結果證明了這種方法的有效性。即使農業需水量僅僅減少一小部分，也會對需水總量產生重要的積極影響，并有助于縮小需水和供水之間的差距。

5 結論和建議

沙特正面臨著長期的水資源短缺問題。用水需求遠遠超過常規水資源和非常規水資源的可持續產量。2010年，水資源可持續產量和需水總量之間的差距大約為115億m3，這一差距可以通過消耗不可再生的地下水資源得到彌補。

(1) 通過設置樂觀、適中和悲觀3種情景，來預測未來20 a內可持續水資源產量和需水總量之間的差距，研究預測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測值，后者為悲觀情景下的預測值。為此，可以做出這樣合理的推斷，沙特的天然水資源在未來20 a內將不能達到可持續的水平。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，水務部門實施用水需求管理有著潛在的積極影響。

(2) 3種情景下差距持續減小，主要是由于農業需水量的減少。在過去的20 a里，農業需水量以平均每年 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) 實施更多的技術和經濟措施來努力提高農業用水效率，不是作為一種選擇，而應是當務之急。

(4)對于確定和評價適用于沙特的最有效的技術、經濟和社會措施以降低農業用水需求，仍有待于開展進一步研究。