北京市用水结构变化趋势及驱动力分析
收稿日期:2002-08-20；修订日期:2002-10-29
基金项目：中国科学院地理科学与资源研究所创新项目(编号:CXIOG 2A00207202、CXIOG 2E01208203202)资助。作者简介：刘宝勤(1978～)，男，山西临县人，硕士，研究方向为水资源承载力。E 2mail :liubq @igsnrr.ac
北京市用水结构变化趋势及驱动力分析
刘宝勤，姚治君，高迎春
(中国科学院地理科学与资源研究所，北京　100101)
  摘要：城市用水结构的合理确定与科学预测是制定水资源发展利用规划的前提和基础，对于实现区域水资源的合理配置，乃至社会经济的协调发展均具有重要意义。该文在分析北京市工、农业和生活用水等在结构上的变化及其规律的基础上，系统阐明了造成这种变化的主要驱动力因子，并探讨了未来用水结构的发展趋势及其对未来水资源供需形势的影响，旨在为协调水资源与社会经济发展的关系、制定合理的水资源利用体系、促进可持续发展提供依据。
关键词：北京；水结构；驱动力
中图分类号:F3231213(201)  文献标识码:A  　文章编号:1007-7588(2003)02-0038-06
TREN D AN D DRIVING FORCES OF WATER CONSUME D STRUTURE CHANGES IN BEIJING
LIU Bao 2qin ,Y AO Zhi 2jun ,G AO Y ing 2chun
(Institute o f G eographical Sciences and Natural Resources Research ,C AS ,Beijing 100101,China )
Abstract :Recognizing and forecasting the water consumed structure rationally and scientifically is essential to establish the water resources exploitation and utilization planning ,which is also very im portant to realize the rational allocation of water resources and the harm onious development of society and economy.In this paper ,through analyzing the change of water resources consumed structure ,including industrial ,agricultural and daily domestic water consumed ,major driving forces of the change are explored systematically.Then the trend of water consumed structure in the future and its in fluence on balance between water supply and demand are discussed.The purpose of the paper is to provide scientific basis for the harm onious development between socio 2economy and water resources ,for the establishment of rational water utilization system ,and for the sus 2tainable development in Beijing.
K ey w ords :Beijing ;W ater consumed structure ;Driving forces
1　用水结构变化分析
北京市地处海河流域，属温带半干旱半湿润
季风气候区，多年平均降水量595mm ，年均降水
总量99196×108m 3
，当地自产年均水资源量
39199×108m 3，人均水资源量约400m 3[1]
，是全国人均值的1Π8，世界人均值的1Π30，远远低于国际
公认的人均1000m 3
的缺水下限，在世界大城市和首都中名列百位之后。近年来，随着人口增长，经济发展，人民生活水平提高，特别是我国北方地区遭遇连续干旱的情况下，供水形势更加日
趋紧张。作为一个加快向国际化大都市迈进的城市，水资源已经成为约束首都社会经济及城市发展的重要因子。111　水资源利用现状
北京市平水年、枯水年和特枯水年的当地可供水量为4412×108
儿童节祝福
m 3
、37124×108
m 3
什么是无症状感染者和3112×108
m 3
。从近10a 水资源供需分析来看，基本上
处于水资源需求大于供给的态势。2000年属于偏枯水年份，平均降雨量43818mm ，产水系数为
0123，产水模数10104×104m 3・km -2
，水资源总量
25卷第2期2003年3月资　源　科　学RES OURCES SCIE NCE V ol.25,N o.2Mar.,2003
为16186×108m3。全市总用水量40140×108m3，其中农业用水16149×108m3(农田灌溉用水13180×108m3，林牧渔业用水2169×108m3)，占40182%；工业用水10152×108m3，占26104%；生活用水13139×108m3(城镇10119×108m3，农村312×108m3)，占33114%。
112　近20a用水结构变化分析
北京市用水结构及其变化大体可按工、农业和生活用水等3个方面进行分析。20世纪80年代初至90年代初，北京市用水总量呈明显下降趋势，年均减少总用水量01087×108m3(表1)。进入20世纪90年代以来，年用水总量间的变幅则急剧缩小，介于稳定的40×108m3～43121×108m3之间，但用水结构则逐年变化，且变化的趋势特征十分明显，总体上可归结为以下几方面。
表1　北京市用水结构变化
T able1　Ch ange of w ater comsumed structure of B eijing(%,×108m3)总用水量
工业用水农业用水生活用水
用水量比重用水量比重用水量比重198042108131532108241465811341129179
19904111212134301012117452187710417112
19964312112164291251916845155101892512
199740126112713218112451011111427167
199840147101842617917139421971212430124
19994117110156251321814544123121730145
20004014101522610416149401821313933114 1980年～1990年均增长-01087-01105-01188-01247-014780126501666 1990年～2000年均增长-01065-01165-01361-01477-110950157711456 1996年～2000年均增长-01562-01424-01642-01638-0194601511588
  注：用水资料取自于历年《水资源公报》。
11211　农业用水比重缩小，呈继续缩减态势　自20世纪80年代以来，农业用水作为北京市的用水大户，其用水量的减少趋势最为明显，由1980年的24146×108m3降至2000年的16149×108m3,1980年～1990年、1990年～2000年和1996年～2000年年均减少量分别为01247×108m3、01477×108m3和01638×108m3。农业用水占全市总用水量的比重也呈下降趋势，由1980年的58113%降为2000年的40182%，近5a 则平均以01946%的份额下降，其下降趋势仍无停止迹象。
11212　工业用水呈减少趋势，近年趋于稳定　工业用水亦呈负增长态势,1980年用水量和占总用水量比重中分别为1315×108m3及32108%，到2000年下降为10152×108m3和26104%，年均递减01142×108m3，但近年来这种下降趋势已明显减缓。1997年～2000年工业用水总量介于1015×108m3～1110×108m3之间，变幅为415%。11213　城市及生活用水持续增加　与工、农业用水情况相反，城市及生活用水量从1980年的4112×108m3迅速递增为2000年的13139×108m3，所占比重从9179%增长到33114%，而且不同阶段的年均增加量呈逐步上升趋势。1980年～1990年、1990年～2000年和1996年～2000年城市及生活用水量年均增加量分别为01265×108m3、01577×108m3和015×108m3，相应占总用水量比重的年均增加值分别为01666%、11456%和11588%。
2　影响用水结构变化的驱动力分析
211　工业用水变化驱动力因子分析
工业用水按行业用水特点划分为电力工业用水和一般工业用水，这里指的工业用水为取用的新鲜水量，不含企业内部的重复利用水量。21111　工业产值、用水定额、重复利用率对工业用水变化的影响　工业用水量及其变化主要由整个工业产业的产值、用水定额及重复利用率等
93
25卷第2期刘宝勤等：北京市用水结构变化趋势及驱动力分析
所决定，它们之间的关系可用式(1)来表示，而其
它影响因子则通过改变这几项因子来间接反映。
Q =q ×N ×(1-η
)(1)式中,Q 为用水量(108m 3);q 为用水定额(m 3
・10-4元);N t 为工业产值(108
元);η为重复利用率(%)。
由公式1可看出，工业用水量与工业产值和用水定额呈正相关关系，而与重复利用率负相关，工业产值的增长始终要求增加取水量，用水定额的减小与重复利用率的提高则有助于工业用水量的降低。工业用水变动是这3项因子综合作用之下产生的平衡结果。
根据北京市社会经济年鉴资料经计算得出，近20a 来，北京市工业产值一直呈迅速增长的势态，年均增速达14102%，但与此同时由于生产工艺水平和节水技术的发展，作为工业用水变动主要驱动因子的用水定额和重复利用率，火电工业从1985年的210×104
m 3
・10-4
元和88164%变
为1996年的115×104m 3・10-4
元和8915%，而一
般工业更是从1980年的61519m 3・10-4
元和
56174%变为1998年的20610m 3・10-4元3
和88131%(图1)，其综合作用结果是工业用水从1980年的1315×108
m 3递减到1998年的10184
×108m 3
，保持稳中有降的趋势
。
图1　一般工业用水重复利用率和
用水定额动态变化趋势
Fig 11　T rend of industrial water 2reused 2rate
and water consumed quota
21112　产业结构升级对工业用水的影响　产业
结构升级等是促成工业产值上升而用水量稳中有降的另一重要原因。对于城市的用水需求，尤其是对工业用水的需求，以往许多预测明显偏大的一个主要原因在于没有正确的分析产业结构
变化及其它因素对于用水的影响。如北京市曾
预测1995年～2000年工业需水量将以6%的速度递增，而实际上从1989年至今，工业用水量反
而减少了1215%[5]
。从理论上讲，在产业结构不变的情况下，因受行业用水局限，重复利用率和用水定额在达到一定水平后将趋于稳定，工业产值基本与用水量呈正比关系(见式1)，产值的提高必然以用水量的增加为代价，那么北京市工业用水也就不会出现近几年的负增长态势。推而广之，发达国家工业普遍存在的用水零增长或负增长的现象也就无从解释。事实上，根据发达国家的经验，工业用水的减少与产业结构的演进紧密相连，工业类型在由劳动-资本密集型向技术-知识密集型转变的同时，发达国家的工业用水
停止增长甚至下降[3]
。
产业结构演进对于工业用水的影响包括2个方面：首先是整个国民经济产业结构的升级，即国内生产总值(G DP )的一、二、三产业构成中第一、二产业所占比重的下降与第三产业所占比重升高。随着经济的发展，北京市三次产业结构发生很大的变化，由原来第二产业占绝对优势的“二、三、一”型变成现在的“三、二、一”型，比重由1988年的910%∶5319%∶3711%变为2000年的316%∶3811%∶5813%，工业所占比重持续下降。
其次是工业内部产业结构的演进。指在第二产业内部，劳动-资本密集型的纺织、冶金、石油化工等行业逐步让位于技术-知识密集型的电子、新材料等新兴行业，其结果直接造成了高耗水行业萎缩和工业用水量的减少。80年代以来，北京市为适应首都特点和建设国际大都市的需要，对工业行业结构进行了较大的调整，高新
技术产业飞速发展，其产值占全市工业产值比重，由1995年的1517%上升至1998年的2216%，超过了冶金和化工行业的总和；大耗水行业产值的比重，由1980年的5113%下降到1998年的2618%。表2列出了1985年～1990年和1991年～1996年前六位的主导产业的产值及用水情况，两个时段相比，前六位主导产业6a 累
计产值由624144×108元增加到1903191×108
元，但用水情况却未发生明显的变化，甚至有所
04资　源　科　学25卷第2期
下降，取水量减少了0116×108m3。
表2　北京市工业主导产业与取水量变化
T able2　Ch ange of dominant industry and w ater2used
amount in B eijing(×108元,×108m3)
1985年～1990年1991年～1996年
怎么制作
产值取水量产值取水量
位居前六位行业62414441219031914104
占总工业比(%)21194717425146141
  除了产业结构的调整外，北京市近年来十分注重环境保护建设，更高要求的环境标准对工业清洁水
的取用与污水排放进行了更严格的限制，推动了工业用取水量的减少。同时随着市场机制的不断完善，其内在调节作用通过经济杠杆如：供水价格的提高和收取排污费等，也促使工业用水利用率不断提高。
212　农业用水变化驱动力因子分析
农业用水包括灌溉用水和林牧渔业用水两部分，其中灌溉用水占农业用水的90%以上，它与节水技术、灌溉面积和作物结构等有关。21211　节水对农业用水的影响　北京市近年来农业节水效果显著，彻底消除了大水漫灌和稻田窜灌等灌溉方式，特别是80年代后期以来，喷灌的面积以年均1133×104hm2的速度发展,1995年喷灌占有效灌溉面积的3412%,1998年达4019%；节水灌溉面积由1980年的31452×104hm2发展到1998年的2513×104hm2(图2)，灌溉实际用水由1980年的3017×108m3降至2000年的13180×108m3。因灌溉用水份额较大，尽管近年来林牧渔等项用水有所提高，但农业用水量仍呈现下降趋势。
21212　城市化对农业用水的影响　城市化对于农业用水的影响可分为两个方面，一是卫星城和乡镇大量兴建及旅游度假村增加将使农村生活用水量大幅增长，加上农村乡镇企业发展，使原来供给农业用水的水源转化为非农业用水，发生“农转非”现象；二是城市扩张以及各项建设占地，造成耕地及其灌溉面积缩减，一定程度地减少了农业用水量。80年代以来市区面积扩张速度:1980年～1985年为10km2・a-1,1985年～1989年为1211km2・a-1,1989
年～1995年为
图2　节水灌溉面积变化趋势
Fig12　Change of water2saving irrigated area
815km2・a-1，同时边缘区以及外围各县城市化也极为迅速。据有关资料分析[4]，近20a间，城市化是北京市耕地流失的主要原因之一。1980年北京市耕地面积为42158×104hm2，有效灌溉面积为34100×104hm2,1990年分别下降为41127×104hm2和33150×104hm2,2000年已经分别降至32192×104hm2和32127×104hm2，由此可见，城市化所带来的灌溉面积的减少是农业用水下降的又一主要原因。
21213　农村产业结构调整对农业用水的影响　农业产业结构的调整包括农村经济和农业生产等结构调整。农村经济结构是指一、二、三产业的数量比，农业生产结构是指大农业内部各部分之间的数量比，如农牧比、粮经比等。由于三次产业以及农业内部各产业之间用水量差别很大，农业产业结构的调整必然导致农业用水的变化。近年来，北京市农业产业结构的变化呈现3个明显趋势:①在农村国内生产总值构成中，农业所占比重下降，而来自于非农业的比重持续上升，三产所占比重由1988年的910%:5319%: 3711%变为2000年的316%∶3811%∶5813%;　
②农业总产值构成中，畜牧业产值比重明显上升，而种植业产值比重明显下降，从1980年的6818%下降到2000年的4812%;　③在种植业内部，耗水型作物种植面积大幅度减少，水稻和小麦的种植面积由1980年的5122×104hm2和18179×104hm2减少为2000年的1141×104hm2和12117×104hm2。
从这几个变化趋势可以看出，北京市农业产业结构正在逐步向节水型农业的方向调整，其结
14
25卷第2期刘宝勤等：北京市用水结构变化趋势及驱动力分析
果必然是推动着农业用水量的降低。
213　生活用水变化驱动因子分析
生活用水包括城镇生活用水和农村生活用水。其中城镇生活用水中又包括居民家庭用水和公共用水(含商业、建筑业、流动人口、生态环境、旅游用水等)。农村生活用水包括农民家庭用水和家养牲畜用水。
人口增长、人均生活用水量的提高，以及城市环境建设是带动生活用水迅速递增的主要驱动因素。
由于城市化水平的不断提高及外来人口的增加，北京市人口从1980年的90413×104人增加到2000年的1278×104人，年均增长率为117%。而生活用水定额的变化一方面直接反映了居民生活水平的变化，同时亦是促进生活用水迅速递增的直接驱动因子之一，北京市人均生活用水量已从1980年的14017L・d-1增加到2000年25916L・d-1,20a间增加了近一倍，年均递增313%。近年来北京市亦十分注重城市和环境保护建设，城市环境建设用水增长迅速，以城市绿地面积为例，北京市绿地面积已经从1980年的407411hm2发展到2000年的7140hm2，人均绿地面积从5114m2增加到917m2。此外，服
务业的蓬勃发展也带动了公共服务设施公共用水的急速上升。
3　未来北京市用水结构变化趋势及影响
311　未来北京市水资源状况分析送元二使安西 王维
匮怎么读北京市现状水资源开发程度已达95%，预计今后境内自产水量变化不大。地表水资源可随调蓄和联合调度能力增加而有所增加，但地下水资源已多年超采，能够保持现有资源量不使地下水位继续下降已是最好的结果。密云、官厅两大水库目前和今后很长一段时间内都将是北京主要的水源，但来水减少之势不可逆转。现在北京的出境水大部分是污水和雨洪水，深度开发利用这部分水资源，使之成为可能利用的新水源，是缓解北京市严重缺水的重要措施。跨流域引水是从根本上解决北京市水资源短缺的方案，但在近期不可能实现，因此，北京市未来的水资源状况不容乐观，在没有外来水源引入的条件下，供水量不会发生明显的变化(表3)。
表3　北京市水资源供需平衡
T able3　B alance betw een w ater supply and dem and in B eijing
(×108m3)项  目
2005年2010年
50%75%95%50%75%95%
供水量411333717934109401883715433199
污水回用311531153115311531153115
雨洪利用010301020101010501030102
联合调度010001001100010001001100
合  计441514019638125441084017238116
工业需水101841018410184121161211612116
农业需水141121515215152131121410314103
生活需水141571415714157161071610716107
合  计391534019340193411354212642126
供需平衡41980103-21682173-1154-4110 312　用水结构变化趋势分析
什么时候进伏按照北京市发展规划，未来工业依然会保持较高的发展速度，而目前工业用水重复利用率已经达到了很高的水平，要进一步提高非常困难，未来工业用水继续保持负增长势态不太可能。但是根据首都经济的发展定位，即向结构优化、布局合理、技术密集、高度开放、资源节约、环境洁净发展的经济格局，未来产业结构的调整将进一步深化，从而促使工业综合用水定额大幅下降，同时随着市场机制的健全，对环境质量要求的提高，合理水价和更严格的环境标准也将限制工业取水量的增加。因此预计未来短时期内工业用水量仍将稳定在10×108m3～12×108m3或在此基础上略有增加。
北京市农业用水利用率在国内是比较高的，灌溉水利用系数为015，但与发达国家的018甚至019相比，尚存在相当差距，预计未来农业节水仍然有相当大的潜力。同时北京市城市化仍旧处于加速时期，特别是获得2008年奥运会主办权为北京市带来了新的投资热潮，势必将进一步推动其城市化发展进程，造成灌溉面积的萎缩以及部分农业水源向城市供水的转移。此外，目前农业产业结构与北京市建设国际化大都市的战略目标不相适应，从发达国家农业发展的热点
24资　源　科　学25卷第2期

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