中國水資源供需模型及預測

高 珺，趙 娜，高齊圣

（1.南開大學 經濟學院，天津 300071；2.青島大學 經濟學院，青島 266071）

近年來，隨著國際淡水資源稀缺程度加重，國內可持續發展戰略的深入實施，“國家水資源安全戰略”已經引起人們越來越多的關注。中國水資源的安全問題十分嚴重，主要表現在兩個方面：第一，水資源供需矛盾嚴重。中國人均水資源占有量只有2200立方米，為全球13個貧水國家之一，居世界第121位。然而，中國卻是世界GDP增速最快的國家，水資源的嚴重匱乏無法滿足快速增長的經濟發展要求。第二，水資源分布嚴重失衡[1]。

1 水資源需求模型及預測

1.1 模型假設

采用市場供需模型來研究水資源的供需狀況，建立聯立方程模型。在水資源需求方面，主要影響因素有中國的GDP總量，第一、二、三產業結構比例，水價等指標。由于中國水價是由各地方政府自行制定，所以該模型用水電燃料價格指數代替水價。而在水資源供給方面，主要影響因素考慮跨流域調水量、替代性水源和水利用等[2]。跨水域調水方面考慮了中國正在實行的南水北調工程；替代性水源是指海水利用，由于中國海水技術淡化剛剛起步，相關數據不易獲得，因此，采用了火（核）發電時直接使用的海水量來表示替代性水源；水利用情況采用水消耗率指標來表示，即消耗總量占用水總量的百分比。

1.2 需求模型參數估計

通過綜合考慮影響我國水資源需求的各種因素，最終選取GDP，一、二、三產業結構比例和水價作為主要解釋變量，相關數據見表1[3,4]。

根據相關數據，本文建立如下線性回歸模型：

其中，Yq代表水需求量，GDP代表國民生產總值，為本文的關鍵解釋變量；其他變量為控制變量，agr代表第一產業比例，ind代表第二產業比例，p代表水電價格指數，下標t表示年份。模型的回歸系數α0,βi(i=1,2...4)可通過最小二乘估計方法得到：模型的回歸結果如下所示，括號內為t統計量值[5]。

表1 1997-2011年中國水需求量影響因素的相關數據

模型的擬合優度、參數顯著性、整體回歸方程的顯著性可通過R2、F檢驗和T檢驗完成。已知在95%的置信水平下，相關統計量的臨界值分別為：

上述需求模型是顯著可信的。影響中國水資源需求量的最主要因素是國民生產總值；產業結構調整對水需求量也有一定的影響作用，尤其是工業發展對用水量的影響程度明顯高于農業；由于水價政府控制性強、價格普遍較低，所以水價對需求量的影響不大。

1.3 2013～2025年需求預測

以GDP作為主要解釋變量，其它變量維持在2011年水平不變。根據中國國家發改委公布的2013年GDP增速的預測，并結合全球大背景下近年來中國GDP增速放緩的趨勢，本文在模型中將GDP增速設置為不同的取值來進行預測。假定 GDPt=G0(1+r)t,t=0,1,...,12 。這里，G0=551569.1代表2013年的GDP；GDP增速分段進行預測，即2017年以前，r=7%，而2017年以后，r=6%。將上述假設代入需求方程中得到中國2013～2025年的水需求量預測，見圖1。其中，=6236億m3，=7255億m3。

同時，考慮到中國未來經濟發展趨勢的不確定性，本文改變GDP增長速度r的取值，進行敏感性分析。分別選取r=6%、8%和9%，計算結果見下表2。

表2 水資源需求預測的敏感性分析(億m3)

圖1 2013～2025年中國的水需求量預測

2 水資源供給模型及預測

2.1 供給模型參數估計

通過綜合考慮影響我國水資源供給的各種因素，選取跨流域調水量、替代性水源和水利用率作為主要解釋變量[2]，相關數據見表 3[3,4]。

表3 1997～2011中國水供給量影響因素的相關數據

根據上面的數據，參照C-D生產函數的形式建立回歸模型[5]，得到水資源供給模型的估計結果為：

其中，Ys代表水供給量，trans代表跨流域調水量，sw代表替代性水源，av代表水消耗率，下標t表示年份。

已知在95%的置信水平下，相關統計量的臨界值分別為：

在95%置信水平下，上述模型顯著可靠。跨水域調水、替代性水源和耗水率都對水供給量有顯著影響。跨流域調水量每增加1%，水資源供給量平均增加0.06%；替代性水源每增加1%，水資源供給量平均增加0.056%；水消耗率每降低1%，水資源供給量平均增加0.05%。在所有要素彈性系數中，水供給對跨水域調水的彈性系數最大，說明跨流域調水戰略有利于增加水資源供給量，解決各地水資源不平衡問題。

2.2 2013～2025年供給預測

中國正在實施的南水北調工程規劃中的東線、中線和西線到2050年調水總規模為448億m3，其中東線148億m3，中線130億m3，西線170億m3。整個工程將根據實際情況分期實施。

按照南水北調工程規劃，2013年末東線和中線一期工程完成，初步具備調水60億m3。到2025年：東線工程全部完工，實現148億m3調水目標，中線工程存在不確定性。以trans作為主要解釋變量，其它變量維持2011年水平不變。假定 transt=trans0(1+r)t,t=0,1,2,...,12 ，這里trans0=137.69+60=199.7代表2013年調水量(其中137.69是按照1997～2012年期間數據計算的已經具備的平均調水量，60是南水北調工程東線和中線一期完成后增加的調水量)。

假定2025年東線、中線工程全部完成，對應增長率r=20%，代入供給方程得到中國2013～2025年的水供給量預測，見圖2。其中：s2013=6186億m3，s2025=7057億m3。

圖2 2013～2025年中國水供給量預測

同時，考慮到中線工程是否完成存在不確定性，本文探討在中線未完成情況下的供水量預測，進行敏感性分析。假定至2025年，中線工程完成量為80億m3、100億m3，對應增長率為r=13%，r=14%，計算結果見下表4。

表4 水資源供給預測的敏感性分析(億m3)

3 未來水資源供需平衡分析

結合全球未來經濟發展趨勢和中國實際[6]，在水資源需求模型中，假設中國的GDP增速在2017年以前為7%，在2017年以后下降到6%；并且，在水資源供給模型中假設南水北調東線、中線工程能夠順利完工，從而實現跨流域調水增長速度20%的目標。按照上述水資源需求和供給模型計算，中國未來2013～2025年期間水資源供需平衡情況見圖3和表5。總體來說，供需缺口是越來越大的。但考慮到國家十二五規劃中提到要大力發展海水淡化技術，而海水淡化作為替代性水源也是影響中國水供給量的主要因素，從1997～2011年過去數據看，平均利用海水275.6億m3，2011年達到640.4億m3。，如果考慮海水直接利用和淡化利用完全可抵消供需缺口。

表5 水資源供求預測的敏感性分析(億m3)

圖3 2013-2025年中國水資源供需平衡預測分析

4 結論與政策建議

第一，積極調整產業結構，大力引進節水技術，降低水消耗率。大力發展高技術產業，適度發展現代制造業，轉變農業增長方式，促進農業規模化、現代化、市場化經營，發展高效現代農業；逐步退出現有的高能耗、高物耗、低附加值以及破壞人文生態環境的行業，嚴格控制并逐步淘汰資源開采型產業，限制并淘汰落后的工藝與裝備，提倡工業循環用水。

第二，建立合理的水資源定價機制，控制水資源需求。未來應采取市場化定價，提高水價對水資源需求的調節程度，即通過價格機制促進節水。

第三，大力開展海水淡化技術、增加水資源供給量。目前中國利用海水淡化技術提供的水資源占比例較少，海水淡化技術并不發達。在剛剛出臺的“十二五”規劃中，中國提出了大力發展海水淡化技術，進行替代性水源開發的戰略。中國應當借鑒以色列和美國等國家的經驗，在一定范圍內增加政府對海水淡化技術研發的資金投入，通過政策傾斜等方式促進海水淡化產業的興起。

第四，通過跨流域調水和虛擬水交易平衡全國各地區的水資源。我國南澇北旱，通過跨流域調水，如南水北調工程，可有效解決中國南北水資源不平衡的問題。跨流域調水工程結合虛擬水交易，從國內農業生產條件較好、糧食生產富足的省份進口糧食，減少本地區的糧食生產以及由糧食生產帶來的水資源短缺壓力和生態壓力，從而實現區域水資源的可持續利用。

[1]錢正英等.中國可持續發展水資源戰略研究綜合報告[J].中國水利，2000,（8）.

[2]王浩，秦大庸.王建華.流域水資源規劃的系統觀和方法論[J].水利學報，2002，（8）.

[3]中國統計局.中國統計年鑒1997～2012[EB/OL].http://www.stats.gov.cn/.

[4]中國水利部.中國水資源公報1997～2012[EB/OL].http://www.mwr.gov.cn/

[5]李子奈，潘文卿.計量經濟學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6]周姣，史安娜.南水北調東、中線受水區水資源、經濟和生態和諧發展模型[J].水利經濟，2007,（5）.