城市需水量管理基本參數(shù)

城市需水量管理基本參數(shù)分析

摘要：80年代以來(lái)，隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的實(shí)施，人民生活水平顯著提高，城市用水量迅速上升。截至1997年底，城市居民家庭人均日用水量已由1980年不足80升上升到135升；城市供水量已達(dá)到476億立方米。城市需水量已由改革開(kāi)放初期的噴發(fā)式上升過(guò)渡到平緩發(fā)展，并在近年出現(xiàn)下降的新趨勢(shì)。

關(guān)鍵字：城市需水量管理基本參數(shù)分析1.前言80年代以來(lái)，隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的實(shí)施，人民生活水平顯著提高，城市用水量迅速上升。截至1997年底，城市居民家庭人均日用水量已由1980年不足80升上升到135升；城市供水量已達(dá)到476億立方米。城市需水量已由改革開(kāi)放初期的噴發(fā)式上升過(guò)渡到平緩發(fā)展，并在近年出現(xiàn)下降的新趨勢(shì)。

盡管我國(guó)水資源總量列世界第六位；但人均擁有量?jī)H為世界平均水平的1/4。此外，我國(guó)淡水資源不論在地域和時(shí)空的分布相差極大且與城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人口分布極不協(xié)調(diào)。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在注重增加城市供水能力的同時(shí)，城市需水量管理未得到足夠的重視。低水價(jià)導(dǎo)致過(guò)高的用水需求造成大量的水資源浪費(fèi)，客觀上加重了城市水資源緊缺的局面。城市用水量無(wú)論在總量和單位消耗指標(biāo)上與我國(guó)面臨的有限的水資源極不協(xié)調(diào)。為確保21世紀(jì)城市可持續(xù)發(fā)展，使有限的水資源得到合理配置和有效利用，實(shí)施長(zhǎng)期有效的需水量管理是十分必要的。

本文在城市供水現(xiàn)狀分析基礎(chǔ)上，闡述了城市需水量管理概念；重點(diǎn)分析了城市居民生活需水量與水價(jià)和居民收入三者之間的關(guān)系；給出了家庭用水需求方程，利用城市家庭用水量需求曲線，計(jì)算了城市居民家庭用水需求的價(jià)格彈性和收入彈性并預(yù)測(cè)了到2007年城市家庭需水量的基本參數(shù)。2.城市供水現(xiàn)狀截至1997年底，全國(guó)共有設(shè)市城市668個(gè)，城市人口36699.4萬(wàn)人。城市日供水能力已由1949年的240.7萬(wàn)m3/日，增至20784.4萬(wàn)m3/日，城市供水總量達(dá)到476億m3，全年生產(chǎn)用水252.5億m3；生活用水175.4億m3，人均日生活用水量達(dá)到213.4升，其中居民家庭用水量110.8億m3，家庭用水占生活用水量的63.2%；用水人口達(dá)到22523.1萬(wàn)人，用水普及率為95.16%；城市供水能力已基本適應(yīng)現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的需要。3.近20年城市供水量變化趨勢(shì)分析自1978年以來(lái)，城市供水量變化基本可以分成三個(gè)階段：1984年以前的緩慢發(fā)展階段，1984年至1994年持續(xù)快速上升階段和1994年以后供水量窄幅波動(dòng)并逐年下降階段。由圖1和表1可見(jiàn)，現(xiàn)階段城市供水量已基本滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的需要。4.實(shí)施長(zhǎng)期水價(jià)和水需求管理戰(zhàn)略確保城市可持續(xù)發(fā)展據(jù)水利部的統(tǒng)計(jì)，80年代初，全國(guó)有300多個(gè)缺水城市，缺水比較嚴(yán)重的城市有114個(gè)，其中：35個(gè)城市屬于嚴(yán)重缺水城市。缺水城市的地理分布亦由北方和沿海地區(qū)擴(kuò)展到全國(guó)。

據(jù)預(yù)測(cè)，到2000年，我國(guó)城市化水平將達(dá)到35%，到2010年將達(dá)到45%。城市化進(jìn)程的加快必將對(duì)城市用水提出更為迫切的要求。因此，必須實(shí)施長(zhǎng)期水價(jià)和水需求管理戰(zhàn)略確保城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。表-1城市用水量量統(tǒng)計(jì)年份供水總量（萬(wàn)噸）生活供水總量（萬(wàn)萬(wàn)噸）生產(chǎn)供水總量（萬(wàn)萬(wàn)噸）197878750727585443850119798322013092064620661980883427339130479935198196994336782351842819821011319391422537290198310659594219685561881984117647446565161235319851280238519493653427198627739217069711916119198729846977597022063356198833858478738002345634198939366489306192830377199038234251001021259790619914085073115992927011611992429843711729292856051199345023411282543291538419944894620142245331360991995481565315814512736256199646606521670673261814519974760652175400025250005.城市家庭用水需求價(jià)格彈性和收入彈性據(jù)《中國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展報(bào)告》有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市供水量和需水量數(shù)據(jù)如下表所示：表2城市居民家庭用水水量與家庭收收入組合分析析年份供水總量

（萬(wàn)m33）家庭收入

（元/月月）用水人口

（萬(wàn)人）綜合用水指標(biāo)

（升升/人/日）生活用水指標(biāo)

（升升/人/日）家庭用水指標(biāo)

（升升/人/日）198512802382439424.3372151911990382342544415611.16711761111996466065212922199758020813519974760000155022523.1579213135注：家庭收入為當(dāng)年價(jià)。資料來(lái)源〈中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒〉，1997。

根據(jù)上表分析，1996年以來(lái)，城市綜合用水指標(biāo)、家庭用水指標(biāo)基本穩(wěn)定在580升和135升的水平，說(shuō)明城市供水量已滿足當(dāng)前居民家庭收入水平上的需水量要求。由于水價(jià)長(zhǎng)期偏離市場(chǎng)的均衡價(jià)格，低于城市供水的長(zhǎng)期邊際成本，導(dǎo)致同期城市供水行業(yè)已由盈利變?yōu)樘潛p。僅1996年全行業(yè)虧損額就達(dá)1.2億元（含補(bǔ)貼收入7.7億元），虧損面高達(dá)35.7%。因此，分析水價(jià)、家庭收入相對(duì)變化引起的需水量相對(duì)變化，根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況確定最優(yōu)用水水平，對(duì)于制定長(zhǎng)期需水量管理是十分必要的。

5.1城市家庭用水需求價(jià)格彈性的特點(diǎn)

現(xiàn)階段我國(guó)城市家庭用水主要是室內(nèi)生活用水，因此家庭用水需求價(jià)格彈性有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

A不會(huì)由于水價(jià)的變動(dòng)引起需水量的大量增加或大幅減少，需求價(jià)格彈性表現(xiàn)為缺乏彈性。

B水費(fèi)支出占家庭收入的比例很小，通常不到1%，水價(jià)提高，對(duì)居民生活影響較小。

C家庭收入提高，居民愿意支付比現(xiàn)行水價(jià)更高的水價(jià)。

5.2城市家庭用水需求價(jià)格彈性與需求曲線

根據(jù)家庭用水的特點(diǎn)，其需求價(jià)格彈性可以表述為：水價(jià)的相對(duì)變動(dòng)所引起的需水量的相對(duì)變動(dòng)，即其需水量的變化率與水價(jià)變化率之比：式中Pe––––城市家庭用水需求價(jià)格彈性

（q2-q1）––––需水量的變動(dòng)量

（p2-p1）––––水價(jià)的變動(dòng)量

p––––水價(jià)的絕對(duì)量

q––––需水量的絕對(duì)量

按照需求法則，需水量與水價(jià)成反向變動(dòng)，Pe為負(fù)值。根據(jù)需求價(jià)格彈性為缺乏彈性的特點(diǎn)，其絕對(duì)值0＜|Pe|＜1。隨著水價(jià)增加，需求價(jià)格彈性逐漸增大。如圖3所示，按照1997年城市家庭用水需求曲線計(jì)算，當(dāng)水價(jià)為4元/m3時(shí)，需求價(jià)格彈性為-0.18，當(dāng)水價(jià)為4元/m3時(shí)，為-0.64。由1997年城市家庭人均日用水量135升推算，平均水價(jià)為0.55元/m3，相應(yīng)家庭用水需求價(jià)格彈性為-0.18，也就是說(shuō)當(dāng)年水價(jià)提高或下降10%，家庭用水量減少或增加1.8%。計(jì)算結(jié)果表明，1997年城市家庭平均水價(jià)遠(yuǎn)低于市場(chǎng)供求達(dá)到均衡的水平。如果水價(jià)調(diào)整到0.9元/m3，即：水價(jià)提高64%時(shí)，城市家庭人均需水量降至125升。家庭人均用水量降低2.8%。我國(guó)城市家庭用水需求價(jià)格彈性如下表所示：表3家庭用水需求價(jià)價(jià)格彈性(以1997年可比價(jià)格格計(jì)算)平均水價(jià)（元/mm3）價(jià)格彈性平均水價(jià)（元/mm3）價(jià)格彈性0.502.50-0.530.75-0.242.75-0.551.00-0.303.00-0.571.25-0.333.25-0.591.50-0.383.50-0.611.75-0.433.75-0.632.00-0.474.00-0.642.25-0.50注:需求價(jià)格彈性為00.25元/m3水價(jià)增量計(jì)計(jì)算的點(diǎn)彈性性。5.3城市家庭用水需求收入彈性

家庭用水需求收入彈性可以表述為：家庭收入的相對(duì)變動(dòng)所引起的需水量的相對(duì)變動(dòng)，即其需水量的變化率與家庭收入變化率之比：式中（p2-p1）––––水價(jià)的變動(dòng)量

Ie––––家庭用水需求收入彈性

（q2-q1）––––需水量的變動(dòng)量

（I2-I1）––––家庭收入的變動(dòng)量

I––––家庭收入的絕對(duì)量

q––––需水量的絕對(duì)量在相同水價(jià)時(shí)，低收入家庭用水需求收入彈性大于高收入家庭，水價(jià)提高對(duì)低收入家庭影響大于高收入家庭。需求收入彈性隨著家庭收入的提高而降低，依據(jù)1997年城市家庭平均月收入1550元計(jì)算，需求收入彈性為0.74，同期最高家庭月平均收入為2491元，其需求收入彈性為0.69。也就是說(shuō)，在1997年家庭收入的基礎(chǔ)上，家庭收入每提高10%，家庭需水量相應(yīng)增加7.4%。平均水費(fèi)支出僅占家庭收入0.45%，即使最低收入戶亦僅占其全部家庭收入的0.53%。分析結(jié)果表明，提高水價(jià)對(duì)居民生活水平不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。（詳見(jiàn)表4）表41997年家家庭用水需求求收入彈性按收入等級(jí)劃分的的收入等級(jí)家庭收入

元/月人均需水量

LCDDIe水費(fèi)支出占家庭收收入百分比最低收入戶87687.240.770.53低收入戶1089103.120.760.50中等偏下戶1255114.850.750.48中等收入戶1466129.050.740.46中等偏上戶1736146.180.730.44高收入戶2021163.160.710.43最高收入戶2599194.440.690.406.家庭用水需求方程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)居民收入和其他因素不變，需水量是所有可能價(jià)格的函數(shù)。水價(jià)高時(shí)家庭用水量少，水價(jià)低時(shí)，用水量多。因此，需求曲線的坡度向右方下斜。水價(jià)增加不會(huì)導(dǎo)致水量同比例增加，需求曲線為非線性需求曲線。根據(jù)家庭用水的特點(diǎn)，家庭用水需求曲線上任意點(diǎn)切線的價(jià)格彈性為：

即：

由于需求曲線任意點(diǎn)切線需求價(jià)格彈性（橫軸公式）：Pe=(q1-q)/q需求方程：當(dāng)qq1,q1→最低用水量時(shí)P=P1因此，家庭用水需求方程：家庭用水需求方程實(shí)踐使用中必須經(jīng)過(guò)供水損失修正。利用該方程開(kāi)發(fā)的城市家庭需水量計(jì)算模型可以用來(lái)預(yù)測(cè)水價(jià)變動(dòng)引起的城市家庭需水量的變化和消費(fèi)者支付愿望。如果1998年家庭用水平均水在1997年平均水價(jià)0.55元/m3基礎(chǔ)上調(diào)整到0.9元/m3，其后8年內(nèi)每年提高10%，供水損失率15%，家庭收入增長(zhǎng)率為4%，通貨膨脹率3%，用水人口年增長(zhǎng)率為2%，城市家庭人均日需水量到2004年基本可保持在1997年需水量水平（1997年城市居民家庭不同收入等級(jí)需求曲線和2000年、2005年和2007年城市家庭用水需求曲線見(jiàn)圖3、圖4。依據(jù)前述條件分析，如果我國(guó)城市家庭需水量得到很好管理，1997年的城市供水量可以滿足2000年家庭用水量的需求，至2007年城市用水人口如果增加到2.89億人，即：比1997年增加30%，城市家庭需水量?jī)H增加33億m3，比1997年增加32.11%；同期水價(jià)以1997年可比價(jià)格計(jì)算增加167%；水費(fèi)支出占家庭收入的百分比同期增加1.83倍，占家庭收入的0.84%。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)衡量，水費(fèi)支出占家庭支出的比例仍然屬于較低水平。實(shí)施有效的城市家庭需水量和水價(jià)管理戰(zhàn)略，充分利用水價(jià)的杠桿調(diào)節(jié)作用，不僅可以緩解下世紀(jì)初城市水資源短缺的矛盾，而且可以獲得得極大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。表5家庭用水需水量預(yù)預(yù)測(cè)年家庭收入人均需水量LCDD平均水價(jià)（1997年不變價(jià)價(jià)格）IePe19971550134.500.550.74-0.1819981612125.000.870.73-0.2619991677129.650.850.73-0.2520001744125.031.070.73-0.2920011814129.811.040.72-0.2920021886134.731.010.72-0.2820031962128.771.270.72-0.3320042040133.791.240.71-0.3220052122138.961.200.71-0.3220062207144.271.170.70-0.3120072295136.801.470.70-0.36注：水價(jià)為1997年可比價(jià)格表6家庭用水需水量量量預(yù)測(cè)年用水人口

（億人）人均日需水量(LL/cd)年需水量

（億m33）水費(fèi)支出占收入的的百分比19972.221341090.46%19982.271251040.65%19992.331301100.63%20002.391251090.74%20012.451301160.71%20022.511351240.69%20032.581291210.80%20042.651341300.78%20052.731391380.76%20062.811441480.73%20072.891371440.84%7.城市供水的長(zhǎng)期邊際成本（費(fèi)用）從理論上講，如果資源能夠得到有效分配，其價(jià)格必須等于提供該資源極其服務(wù)的長(zhǎng)期邊際成本（費(fèi)用）。所謂“邊際成本”不是指為當(dāng)前該系統(tǒng)提供資源和服務(wù)的費(fèi)用，而是指系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有水量已得到全部充分利用須提供下一個(gè)同樣規(guī)模水量（單位增量水量）的成本（單位增值成本）。

當(dāng)水價(jià)低于城市供水的長(zhǎng)期邊際成本（費(fèi)用）時(shí)，必然產(chǎn)生過(guò)量需求。因此，必須長(zhǎng)期持續(xù)的提高城市供水水價(jià)，使城市供水價(jià)格趨向于長(zhǎng)期邊際效益與長(zhǎng)期邊際成本達(dá)到平衡時(shí)的價(jià)格水平，從而提高城市用水效率。表7石家莊市城市供水水長(zhǎng)期邊際成成本估算實(shí)例例水源開(kāi)發(fā)輸水凈水管網(wǎng)改造污水處理可變成本產(chǎn)水量年萬(wàn)元萬(wàn)元萬(wàn)元萬(wàn)元萬(wàn)元萬(wàn)元萬(wàn)m3/年156625662335

28493584671361131

31132471935995148416238

42831427118352554715425

52832614597904612572

628354411523599132798621907283544115262413271971438082835441152624132729576570928354411526241327394287601028354411526241327492810950112835441152624132749281095012283544115262413274928109501328354411526241327492810950142835441152624132749281095015283544115262413274928109501628354411526241327492810950172835441152624132749281095018283544115262413274928109501928354411526241327492810950202835441152624132749281095021283544115262413274928109502228354411526241327492810950232835441152624132749281095024283544115262413274928109502528354411526241327492810950262835441152624132749281095027283544115262413274928109502828354411526241327492810950292835441152624132749281095030283544115262413274928109503128354411526241327492810950經(jīng)濟(jì)折現(xiàn)率100%

24393169243446618352460893696382132單位成本（元/mm3）0.300.210.420.220.560.452.16依照上述計(jì)算結(jié)果分析，該市現(xiàn)行水價(jià)遠(yuǎn)低與供水的長(zhǎng)期邊際成本，只有連續(xù)提高水價(jià)才能夠消除過(guò)量需求，達(dá)到供求平衡。否則，將面臨更為嚴(yán)重的城市供水和水資源短缺局面。8.水價(jià)和需水量動(dòng)態(tài)管理按照市場(chǎng)供求法則，水價(jià)上升，需水量將下降，收入增加需水量將增加。在全世界范圍內(nèi)，如果忽略價(jià)格因素而不對(duì)需水量加以約束，不計(jì)成本的向城市無(wú)償提供供水在任一城市都是不可持續(xù)的。因此，在我國(guó)這樣一個(gè)人均水資源極為有限的國(guó)家加強(qiáng)水價(jià)和需水量管理應(yīng)作為城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。在我國(guó)由于提高城市供水水價(jià)受到政府和各種因素約束，雖然政府采取提供財(cái)政補(bǔ)貼的辦法解決低水價(jià)給供水企業(yè)造成的財(cái)政虧損，但是從經(jīng)濟(jì)學(xué)原理出發(fā)，這種做法在實(shí)踐中是十分不可取的。水價(jià)不僅應(yīng)當(dāng)反映供水企業(yè)的財(cái)務(wù)成本，更重要的水價(jià)應(yīng)當(dāng)是給用戶提供水資源豐缺的信號(hào)。當(dāng)水價(jià)受到限制（管制價(jià)格），水價(jià)不僅低于市場(chǎng)的均衡價(jià)格，而且低于供水的長(zhǎng)期邊際成本時(shí)，用戶體驗(yàn)不到水資源的緊缺，用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際的需水量。依據(jù)這種低水價(jià)時(shí)的用水量預(yù)測(cè)未來(lái)的需水量，城市必然將面臨嚴(yán)重的水資源緊缺。

水價(jià)和需水量管理動(dòng)態(tài)管理的目的就是使水價(jià)趨向于市場(chǎng)均衡的價(jià)格。如圖5所示，以1997年城市供水曲線和估算的長(zhǎng)期邊際成本曲線（供給曲線）為例：1997年家庭用水水價(jià)為0.55元/m3，城市家庭人均日用水量為135升（Q1），需水量大于供水量，市場(chǎng)產(chǎn)生短缺。滿足需水量（Q1）的長(zhǎng)期邊際成本約為2.2元/m3，如果水價(jià)提高到長(zhǎng)期邊際成本的水平，用水量將大幅降低，此時(shí)需水量過(guò)剩，水價(jià)將降低到達(dá)到（Q2），循環(huán)上述過(guò)程，市場(chǎng)供求最終達(dá)到均衡。由于需水量曲線隨著收入的增加向右上方平移，供水曲線隨著邊際成本的提高向