编者按：《2021年联合国世界水发展报告》提出，全球新水使用量在过去100年中增加了6倍，自20世纪80年代以来以每年约1%的速度增加。预计至2050年全球用水量仍将以类似的速度继续增长，且增长主要集中在中低收入国家，尤其是新兴经济体[1]。

为进一步把握好我国水资源未来需求趋势，我们深入分析研究了一些典型国家的用水态势变化情况及水资源管理经验，以期为我国做好水资源需求研判以及科学指导水工程规划建设提供参考。本公众号将研究成果以系列文章的方式陆续刊发，本文为系列研究之一，供业界同仁参考。

美国用水变化态势对我国的启示

姜富华 邢智慧 纪兴华

一、1950年以来美国用水量变化态势分析

（一）1950年以来美国用水量变化情况

2015年美国总用水量约为4449亿立方米，其中淡水约为3883亿立方米，占比为87%；咸水约为566亿立方米，占比为13%。

从1950年至2015年间美国总用水量的变化情况看，其总体呈先增后降的态势（见图1）。以1980年为转折点，1950-1980年间美国总用水量随着人口和经济的增长持续增长，1980年美国总用水量约为1950年的2.4倍；1980年以后，受产业结构调整、技术进步、用水效率提高等因素综合影响，美国总用水量呈现了总体下降的态势，2015年总用水量比用水高峰的1980年减少了约25%。

美国淡水取用量与总用水量变化态势一致（见图2）。1980-2015年间美国淡水总用水量下降了27%，此期间美国人口增长了约42%，GDP增长了5倍以上[2]。

数据来源：美国地质调查局统计。

注：①不同时段取水量统计口径略有差异；②取水量等于毛用水量。

图1 1950-2015年美国总取用水量及分类取用水量变化态势

数据来源：美国地质调查局统计。

图2 1950-2015年美国淡水取用水量与人口变化态势

有研究[3]绘制了以1950年为基准，至2010年美国GDP与用水量间的关系变化情况图（见图3）。蓝色线为实际GDP变化，橙色线为实际用水量变化，灰色线为考虑产业结构变化、不考虑技术改进情况下的预测用水变化。蓝色线与橙色线的剪刀走向表明：早在1980年，美国用水量已与GDP脱钩。蓝色线与灰色线、灰色线与橙色线的剪刀走向表明：导致脱钩的重要因素是用水效率提升和经济结构变化。

数据来源：数据来自[3]；1950=1

图3 1950-2010年美国总用水量与经济变化关系分析

（二）主要行业用水量变化情况

美国用水类别中，热电、灌溉、公共和自供工业用水量是排在前4名的用水户，其用水总量占美国总用水量的比重超过90%，见图4。本文重点分析多年来美国热电、灌溉、公共和自供工业用水的变化情况。

数据来源：美国地质调查局。

图4 2015年美国分类取用水量统计

1.热电用水变化态势

热电是美国最大的用水对象。2015年美国热电用水量约为1838亿立方米，占总用水量的41%左右，见图5。美国热电用水基本来自地表水，且以淡水为主。2015年美国热电用水量比2010年降低18%左右，用水效率由2010年的71.9升/千瓦时降低到2015年的56.8升/千瓦时。

数据来源：美国地质调查局。

图5 1950-2015年美国热电用水量变化态势

2.灌溉用水变化态势

美国灌溉用水量占总用水量的40%左右，仅次于热电用水。2015年美国灌溉面积超过3.5亿亩，其中喷灌、微灌面积比重分别为55%和8.6%左右，灌溉总用水量约为1630亿立方米（占总用水量的37%左右），地表和地下水源灌溉供水比重分别为52%和48%。由于降雨丰枯变化，美国灌溉水量年际间有波动，但从大的变化趋势看，1980年以来总体呈下降趋势，2015年灌溉水量比1980年减少了21%，见图6。

数据来源：美国地质调查局。

图6 1950-2015年美国灌溉用水量变化态势

灌溉用水受水资源条件、灌溉面积、种植结构、灌溉设施、灌溉效率等多种因素影响。据美国农业部统计，美国灌溉面积快速增长，从1890年的不足1821万亩增长到2017年的3.52亿亩左右，见图7。但与此同时，实际灌溉用水强度有所下降，1969-2017年单位面积平均灌溉水量从406立方米/亩下降至304立方米/亩，这是农业种植模式调整、灌溉设施与技术采用和灌溉效率提高等综合作用的结果。

数据来源：美国农业部。

图7 1890-2018年美国灌溉面积和单位面积灌溉用水量变化态势

美国灌溉用水结构不断变化，主要表现为玉米和大豆的灌溉面积显著增加。1964年美国主要灌溉农作物是棉花和牧草，玉米和大豆加起来不到1518万亩。2017年玉米灌溉面积超过7284万亩，大豆灌溉面积超过5463万亩，见图8。

数据来源：美国农业部。

图8 1964-2017年美国主要农作物灌溉面积变化态势

同时，美国越来越注重高效节水灌溉技术的运用。美国农业灌溉主要集中在西部17州。1984年美国西部17州露天灌溉农田中使用高效节水灌溉系统的比重为37%，2018年该比例提高至72%，见图9。

数据来源：美国农业部。

图9 1984-2018年美国西部17州露天农田灌溉模式变化态势

3.公共用水量变化态势

美国公共供水对象主要包括家庭、商业和工业，以及部分公共服务用水等。2015年美国公共供水量约为539亿立方米（其中地表水源供水比重约为61%），占供水总量的12%左右。1950年以来，美国公共供水与总用水量、灌溉等用水总体呈先增后降的态势一样，但高峰用水出现时间后延至2005年，2015年美国公共供水量较2005年减少12.2%，见图10。公共供水中家庭供水比重最大，接近60%。

数据来源：美国地质调查局。

图10 1950-2015年美国公共供水量变化态势

美国家庭供水水源除了来自公共供水系统外，部分供水由自供设施解决。2015年美国通过公共供水设施向2.83亿人提供用水，供水量约为322亿立方米。通过自取供水设施向4250万人提供供水，供水量约为45亿立方米，见图11。

数据来源：美国地质调查局。

图11 1950-2015年美国家庭用水量变化态势

4.自供工业用水量变化态势

2015年美国自供工业用水量约为204亿立方米，占比不足5%。自供工业用水水源主要来自地表水（占比约82%）。

在产业结构调整、工业生产效率提高、工业循环用水增加等综合作用下，1985-2015年美国工业用水减少了43%左右，见图12。

数据来源：美国地质调查局。

注：不同时期自供工业水统计口径存在差异。

图12 1950-2015年美国自供工业用水量变化态势

（三）美国用水管理情况

法律法规和政策对保持用水稳定或下降态势起着关键性作用。如，1972年美国对《联邦水污染控制法》（1948）进行了重大调整和延伸，并更名为《清洁水法》（Clean Water Act，CWA）。该法是规范水资源保护的联邦法规，旨在预防、减少和消除水污染，对用水约束效果比较明显。例如，美国热电用水最大，《清洁水法》对冷却水取水技术及冷却系统热排放进行了规定。此后，美国热电厂更多地使用循环水或风冷系统，热电用水显著降低。除了国家层面，美国各地方政府也会根据地区特点制定有关法规政策，如，2014年加利福尼亚州发布《可持续地下水管理法案》（SGMA），旨在防止过度抽取地下水，保护地下水资源。《可持续地下水管理法案》要求地方机构为高等和中等优先级地下水使用区域制定地下水利用可持续性计划，2040年前实现地下水可持续利用，使地下水开采利用受到约束和限制。

同时，美国水价政策对用户自觉规范用水行为有着不可替代的影响。受水源调整、供水系统建设及维护成本增加等影响，美国水价每年随之增长。Circle of blue组织对美国社区供水系统排名前30的区域居民水费情况进行了典型调查（见图13），调查结果显示：2010年至2018年间，调查区域家庭水费持续增长，但增幅有所减缓。不同地区、不同月份、不同水源结构和来源等水价变幅不等。如，2023年休斯顿4月份水价较2022年上涨15%（见图14）。多年来，美国大部分区域水价都表现为增长的趋势。根据美国劳工部的数据，2006-2016年间水费年均上涨5.5%。美国家庭月账单中供水、排水等服务费中位数从2006年的44美元上升到2016年的77美元，增长了75%。1998-2014年美国水费增幅与CPI增幅对比见图15。

注：图中数据不含雨水费或污水处理费。

图13 2010-2018年美国典型区域四口之家水费支付变化情况对比

图14 2022年和2023年休斯顿4月份水价变化情况对比

图15 1998-2014年美国水费增幅与CPI增幅情况对比

二、美国实际用水量变化态势对我国的启示

（一）我国高效用水后发优势明显

美国1980年用水达峰，当年第一、二、三产业比重分别为0.9%、19%和80%左右[4]；1980-2022年，人口年均增速9.2‰；GDP（按可比价）年均增速2.61%；人均GDP（按可比价）年均增速1.68%[4]。我国2013年用水表现最高，当年第一、二、三产业比重分别为10%、43.9%和46.1%；2013-2022年，人口年均增速3.9‰；GDP（按可比价）年均增速6.05%；人均GDP（按可比价）年均增速5.64%[4]。我国2022年三产比重分别为7.3%、39.9%、52.8%[7]。

我们认为，用水与经济、社会、自然条件及经济社会发展阶段等各个方面紧密关联，是多因素影响且动态变化的复杂系统。人是发展的核心要素，水是支撑发展的基础要素，从美国1980-2022年和我国2013-2022年时段的发展看，美国的年均人口增速远高于我国。我国向来重视制造业发展，由于国情不同，美国的三产结构比重不一定适用于我国。此外，我国发展过程中，在科技进步、工艺提升以及社会文明程度等方面与经济规模相当时期的美国不可同日而语。科技进步等对节约用水有着较强的促进作用，经济社会发展的后发优势也会体现在用水效率上。如生活节水器具的普及，工业新材料、新工艺和新技术的广泛应用，农田节水综合措施的鼓励及推广等。

我国已经进入高质量发展阶段，质量和效益将会替代规模和增速成为经济发展的首要问题，绿色生产生活方式将会成为发展的主基调。上述对比变化在研究我国用水规律时应该重点关注。

（二）提高灌溉用水效率可支撑农业高质量发展

全要素生产率（TFP）=总产出/总投入。美国农业部经济研究局通过对10项产出和12项投入进行测算，分析了几十年来美国农业全要素生产率变化情况。结果表明，1948-2017年美国农业全要素生产率以年均1.47%的速度增长，其中总产出年均增速约为1.53%，总投入变化较小，见图16。随着美国农业技术创新及其广泛应用，其农业总产量和总产值大幅增加，而农业生产对土地和劳动力等传统要素投入的需求大大减少。1948-2017年美国农业生产劳动力和土地投入分别下降了76%和28%。

数据来源：美国农业部。

图16 1948-2016年美国农业全要素生产率变化态势

有研究发现[5]，过去40年我国农业总产值（扣除物价因素后）年平均增长5.4%。同期，化肥、农药、机械等农业生产投入年均增长2.4%，产值增长率减去由要素投入带来的增长率就等于全要素生产率的增长率。40年来我国农业全要素生产率年均增长率达3%，对农业增长起到极其重要的作用。

美国和我国的实践证明，科学化、精细化的灌溉方式是农业技术进步和生产效率提升的成效之一，实现了农作物产量增长，灌溉用水量减少。随着我国人口老龄化进程加速，未来我国农业生产和经营模式走规模化、专业化之路是必然趋势，综合节能、节肥、节省人力、提升耕地质量和提高粮食产量、保护环境等现实要求，我国提高灌溉用水效率空间很大。

（三）我国政策措施对节约用水的作用还会增强

美国通过制定水资源保护等法律法规以及水价等政策，运用行政和经济手段约束和引导水资源高效利用，对促进全社会节约用水起到了关键性作用。我国也一直重视水资源管理。特别是2012年以来，通过完善相关法规政策，不断健全水资源管理和节约用水制度等措施，以提高水资源利用水平。如，通过全面实行最严格水资源管理制度，加强需求管理和用水总量控制；通过实施全民节水行动计划，在农业、工业、服务业等各领域，城镇、乡村、社区、家庭等各层面，生产、生活、消费等各环节，动员全社会深入、持久、自觉的行动，以高效的水资源利用支撑经济社会可持续发展；通过制定节水型社会建设五年规划，明确目标，运用多种政策工具保障目标的实现等。但受多种因素影响，我国水价偏低，进一步深化水权、水价等制度，发挥市场机制和价格杠杆在优化水资源配置、节约保护水资源等方面作用的空间还很大。

进入高质量发展阶段，完整、准确、全面贯彻新发展理念，持续推进生态文明建设，实现“双碳”战略目标，必须坚持系统观念，强化绿色发展，资源环境对节约用水的约束和要求还将进一步提升，政策措施对节水的促进作用还会进一步增强。

注：本文中采用的数据由于资料来源不同，运用时会有些许差异，但不影响分析结果。

参考文献

[1] 2023年联合国世界水发展报告[R].全球水伙伴组织,2023-03-23.

[2] Landon T Marston et al. Environmental Research Letters. Reducing water scarcity by improving water productivity in the United States. 25 August 2020.

[3] Peter Debaere. UVA Darden Ideas To Action. The challenge of raising water productivity,22 March 2018.

[4] 世界银行数据库[DB/OL].世界银行.

[5] 黄季焜.提升我国农业全要素生产率：重要性、紧迫性和政策建议[EB/OL].清华三农论坛2021,2021-01-09.

http://www.nongxianfeng.com/news/show-1543.html.

[6] 水利部.我国节水灌溉面积达到5.67亿亩[EB/OL].人民网,2021-07-08.

http://finance.people.com.cn/n1/2021/0708/c1004-32151805.html.

[7] 中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报[R].国家统计局,2023-02-28.