何国华 赵勇 王浩 何凡 李海红 秦长海 朱翰林
摘要：人口规模结构是决定水资源需求的关键因子，在人口总量负增长的重大变化背景下，中国经济社会需水如何演变直接关系到水资源管理宏观决策。本文通过分析中国人口城乡结构、年龄结构对经济社会需水的影响规律，构建了基于人口特征的需水变化曲线，并在此基础上预测了经济社会需水演变态势及峰值时点。研究结果表明：中国经济社会需水峰值可能出现在2042年，达峰规模约为7 300亿m3;2050年之前，城镇地区需水总量将会持续增加，农村地区需水峰值将于2030年左右出现。经济社会需水规模是决定区域用水特征的边界条件，研究认为在中国经济社会需水还未到达拐点、国际贸易环境动荡加剧的背景下，未来中国供水保障还应该保持一定的弹性和韧性。
关键词：需水峰值;人口负增长;城乡结构;年龄结构;需水变化曲线
中图分类号：TV213.4
文献标志码：A
文章编号：1001-6791（2024）02-0220-12
收稿日期：2023-09-06;网络出版日期：2024-02-02
网络出版地址：https：//link.cnki.net/urlid/32.1309.P.20240201.0935.002
基金项目：国家重点研发计划资助项目（2021YFC3200204）;国家自然科学基金资助项目（52109042）
作者简介：何国华（1990—），男，甘肃庆阳人，高级工程师，博士，主要从事国家水网、水-能源-粮食纽带关系研究。
E-mail：hegh@iwhr.com
通信作者：赵勇，E-mail：zhaoyong@iwhr.com
人口特征是决定水资源需求格局的基础性、全局性要素，关系到国家经济社会发展的大局。2022年，中国人口总量较2021年减少85万人，是近61 a来中国人口首次出现负增长;65岁以上人口占比首次超过14%，进入深度老龄化社会。人口格局重大变化对需水态势产生的影响及其作用机理已经成为中国水资源需求管理研究的重要课题。
对需水规模和特征进行有效预测是水资源中长期开发利用和管理的前提。从国家尺度看，目前中国普遍采用的需水预测方法有趋势分析法和用水定额法，无论采用何种方法，人口要素都是预测是否准确的关键因子［1-2］。1998年国家计委和水利部编制《全国水中长期供求计划》，预测2000年和2010年全国人口总量分别为12.75亿、14亿人，城镇化率分别为31.9%、39.5%，在此基础上利用趋势分析法和定额法，推算得出2000年和2010年需水总量分别为6 000亿、7 200亿m3。2010年发布的《全国水资源综合规划》，预测2020年中国人口总量为14.4亿人、城镇化率为55.6%，并采用定额法预测2020年需水量为6 964亿m3。实际上，2000年、2010年和2020年，中国人口总量分别为12.67亿、13.40亿、14.12亿人，与预测数据有所差距;城镇化率分别为36.2%、49.9%、64.1%，与预测数据差别明显;用水总量分别为5 498亿、6 022亿、5 813亿m3，与预测数据差别极大［3-4］。随着人口格局变化加剧，近年来众多机构和学者围绕人口特征对需水的影响进行了新的探讨，研究重点集中在水安全风险评估、需水规模预测和影响机理识别等方面。在水安全风险评估方面，联合国教科文组织发布的《2023联合国世界水发展报告》指出，随着人口总量快速增加等因素影响，2050年之前全球用水量仍将以每年1%的速率持续增长，中、低收入国家未来将面临较大的供水压力［5］。Nazari等［6］构建了全球尺度的水密度指数（人口规模与可新增水资源量比值），发现21世纪中期全球2/3的人口将生活在水资源压力较大的地区，该比例将比1965年增加17%。Klassert等［7］通过建立反映人口特征和气候特征的系统动力模型，识别了人口结构和气候变化对约旦水安全的影响，评估结果认为在最不利的气候条件下，人口增加会导致约旦2100年人均可用水量下降50%。在需水规模预测方面，秦长海等［8］认为经济水平是需水增长的主要动力，通过解析人均GDP与人均需水量的关系特征，预测中国全口径需水总量将于2039年达到峰值6 907亿m3。赵勇等［4］梳理了主要发达国家用水演变历程，提出了第三产业占比为60%、人均GDP为2万美元、城镇化率为70%的用水峰值特征，并结合各地区人口、产业发展演变规律，预测了中国用水量将于2037年达到峰值6 480億m3。此外，还有一些学者解析了人口城乡结构、年龄结构、收入结构、教育结构对需水的影响机理［9-11］，并给出了相应量化成果。总体来看，针对人口要素对需水的影响，国内外学者开展了大量研究，取得了丰硕成果。但现有成果主要以相关性分析等手段开展研究，难以有效评估人口特征的多维度变化对需水的复杂影响，且现有研究较少考虑人口达峰与需水的相互关系，难以支撑国家需水管理的实践需求。
需水量是指区域满足正常合理消费水平、维持经济社会可持续发展和生态环境健康稳定所需要的理想水量规模;用水量则是指区域经济社会和生态环境实际使用的水量规模，不仅与需求有关，还受到区域水资源条件、工程保障能力等多种因素影响［12］。中国以往水量需求测算主要从用水端展开，通过趋势分析法、用水定额法、人均用水量法推求未来用水需求，缺少考虑商品、服务端的快速变化对水需求的直接影响。为了全面、准确地反映人口变化对需水的重大影响，本文从消费端出发，量化分析人口的年龄结构、城乡结构对需水的作用机理，并以此为切入点，分析研判中国经济社会需水峰值的规模和时点。本研究可为中国水安全保障提供技术支撑，为水资源供需格局研判和水资源管理政策制定提供参考依据。
1 人口特征对经济社会需水的影响分析
中国人口会长期处于负增长态势已经成为学术界和研究机构的普遍共识，但相比于已经出现人口达峰的发达国家，中国人口格局表现出三方面显著特征。一是人口总量仍会长期处于超大规模。根据联合国人口司预测［13］，截至21世纪中期中国人口总量还会保持在13亿人。因此，中国的人口负增长是超大人口规模基础上的缓慢负增长，人口规模巨大始终是中国的基本国情。二是少子化与老龄化是中国人口年龄结构的主要态势。目前，中国14岁以下和65岁以上人口占比在全球214个国家和地区中分别排名153位和65位，是全球主要经济体中少子化、老龄化问题比较突出的国家，考虑到人口出生率不断下降的实际情况，未来中国少子化、老龄化问题可能会更加突出。三是人口会持续向经济发达地区转移。人口向京津冀、长三角、珠三角、成渝等城市群以及省會城市集中是中国人口空间变化的显著特征，根据第七次人口普查数据，2010—2020年间中国省会城市的常住人口和流动人口分别增加了1 058万和7 811万人，造成中心城市承载压力明显加大。
人口结构包括年龄结构、城乡结构、教育结构、消费结构等多个方面，考虑到年龄结构、城乡结构是中国人口格局变化的关键变量，并且教育结构、消费结构与城乡结构存在较为明显的关联性，因此，着重分析年龄结构和城乡结构对中国需水的影响机理。选择与人口变化密切相关的居民生活需水、主要工业品消费需水和食物消费需水为研究对象。本文中的居民生活需水是指居民住宅日常生活需水，主要工业品消费需水是指生产与居民生活密切相关的工业产品的需水量，食物消费需水是指农田灌溉、林牧渔业灌溉和牲畜繁殖生长所需的净消耗水量。城乡不同年龄段居民的生活需水数据来自本团队在全国发放的22 500份家庭用水行为习惯调查问卷（其中有效问卷18 742份）;主要工业品消费数据来自于《中国统计年鉴2021》和相关产品的产业发展白皮书、消费调查报告及相关文献［14-16］，主要工业品生产用水数据来自于相关产品的用水定额标准;食品消费量数据来自《中国统计年鉴2021》，不同食物类型的耗水数据来自于He等［17］、吴燕等［18］的研究成果。本研究以2021年为基准年，少年、青年、中青年、中年和老年的年龄阈值分别为20岁以下、20～29岁、30～39岁、40～59岁和60岁以上。
1.1 城乡不同年龄结构居民家庭生活需水
通过对全国18 742个家庭洗浴、洗衣、饮食、个人卫生、家庭清洁用水行为调查，发现中国居民生活需水总体呈现随年龄增加而降低的趋势，同时城乡居民用水需求存在较大差异，城镇明显高于农村（图1）。从城镇居民来看，城镇青年人均需水定额最大，为135 L/d；
城镇老年的人均需水定额最小，为111 L/d。农村居民与城镇居民生活需水表现出相似的年龄分布特征，农村青年的人均需水定额最大，为113 L/d，与同年龄段城镇居民相差16%;农村老年的人均生活需水定额最小，为87 L/d，与同年龄段城镇居民相差22%。通过对调查数据取算数平均值，计算得出2021年中国居民人均生活用水定额为113 L/d，该数据与2021年度《中国水资源公报》数据较为一致。
1.2 城乡不同年龄结构居民主要工业品消费需水
本文涉及的主要工业品包括汽车、摩托车、电动助力车等交通产品，洗衣机、电冰箱（柜）、微波炉、彩色电视机、空调、热水器、排油烟机等家用电器，移动电话、计算机等电子产品，以及被用于居民生活的汽油、天然气、电力等能源产品。从表1可以看出，由于消费模式和收入水平的差异，中国城乡不同年龄段居民的主要工业品消费数量具有明显区别。在交通产品方面，城镇居民的汽车消费量明显高于农村，但摩托车和电动助力车消费较农村居民偏小;青年、中青年和中年是中国交通产品消费的主要群体，其汽车、摩托车、电动助力车的消费量分别占全国总量的96%、91%和87%。在家用电器方面，中国城乡居民洗衣机、电冰箱（柜）、彩色电视机的消费数量基本相当，但城镇居民微波炉、空调、热水器和排油烟机的消费数量明显高于农村居民;从年龄特征看，除了热水器和排油烟机的主要消费群体为青年人外，其他家用电器的主要消费群体都为中青年人。在电子产品方面，城镇、农村居民平均每百人手机消费量分别为91.7台和96.3台，城镇略低于农村，青年、中青年和中年人的手机拥有量明显高于少年和老年。城镇居民的计算机拥有量是农村居民的2.6倍，主要消费群体集中在少年、青年和中青年。在能源产品方面，农村居民除电力消费与城镇居民较为接近外，汽油和天然气消费量远低于城镇居民，中青年是中国能源产品消费的主要群体。
在主要工业品消费特征分析的基础上，结合不同产品用水定额，计算得到中国居民主要工业品消费需水量（表1）。可以看出，中国城镇居民人均主要工业品消费需水量整体高于农村，但两者相差较小。在城镇居民中，中青年是主要工业品消费需水最大的群体，其人均需水量为19.9 m3，比需水最少的少年人群多了近10倍；
在农村居民中，青年是主要工业品消费需水最大的群体，其人均需水量为18.2 m3。
1.3 城乡不同年龄结构居民食物消费需水
中国城乡不同年龄段居民粮食、蔬菜、肉类、禽类、水产品、蛋类、奶类和水果的消费结构如表2所示。可以看出，城镇居民除了人均粮食消费较少外，其他食物消费都高于农村地区。粮食目前仍是中国最主要的食物消费类型，城镇和农村中年人群的人均粮食消费量分别为149.8 kg/a和205.0 kg/a，分别比排名第2的中青年人群多15.1 kg/a和20.6 kg/a。肉类和禽类的消费量随年龄结构整体呈下降趋势，青年人消费量最多，老年人消费量最少。与肉类和禽类相反，蔬菜和水产品的消费量整体随年龄增加而上涨，中年人是蔬菜和水产品的主要消费群体。水果和奶类的消费人群主要集中于少年，目前，中国城乡少年群体的水果、奶类人均消费量分别为71.2 kg/a和22 kg/a。蛋类消费随年龄变化趋势并不显著，城镇和农村居民人均蛋类消费分别为13.2～13.6 kg/a和10.7～11.1 kg/a。
由于饮食消费结构的巨大差异，城乡不同年龄段居民食物消费需水也存在显著区别，城镇普遍高于农村。目前，中国城镇和农村居民人均食物消费年需水量分别为180 m3和159 m3，两者相差11.7%（表2），该数据与琚润涛［19］、He等［20］的研究成果基本一致。从年龄结构看，青年人是中国食物消费需水的最大群体，占食物消费需水总量的22.1%，其次为中青年、中年、少年和老年。
2 人口变化背景下中国经济社会需水峰值预测
经济社会发展水平与人均需水定额密切相关，为了研究人口变化背景下中国需水总量达峰的规模和时点，本研究参考秦长海等［8］的研究结论，认为人均GDP相似的地区人均需水定额相近。通过测算未来典型年城乡不同年龄人群的人均需水规模，结合人口总量、城乡结构、年龄结构的相关预测成果，通过定额法推求未来城乡及全国需水峰值的规模和时点。
2.1 研究方法与数据预测
2.1.1 人口总量预测
近年来中国实施了一系列生育促进政策，但受育儿条件变化、观念转变、育龄妇女人数减少等多重因素影响，加之政策边际效应减弱，中国人口出生率不断下降，人口总量持续减少。国务院发展研究中心基于对中国城乡生育率、人口死亡率、出生人口性别比和农村人口转移的分析预测［21］，利用改进的人口结构模型迭代测算得出2025年中国人口总量会下降到14.08亿人，2030年会下降到14亿人，2040年和2050年分别会进一步下降到13.6亿人和13.0亿人。本文中关于人口总量的预测数据采用国务院发展研究中心的分析成果。
2.1.2 城乡结构预测
2021年中国城镇化率为64.7%，处于城镇化快速发展期的后半阶段，将要达到70%这一快速发展期向稳定发展期转变的临界点。根据第七次全国人口普查数据，过去10 a中国城镇化率有所放缓，考虑到城乡结构变化的新特点，参考《国家人口发展规划（2016—2030年）》［22］以及乔文怡等［23］的研究成果，预测2025年、2030年、2040年和2050年中国城镇化率可能将分别达到67%、70%、75%和79%。
2.1.3 年龄结构预测
少子化和老龄化将成为中国人口年龄结构变化的长期趋势。2021年，中国人口年龄的中位数为38.5岁，首次超过年龄中位数37.9岁的美国，比老龄化问题严重的日本年轻10岁左右。根据联合国人口司预测，2050年，中国人口年龄中位数将达到49.6岁，远超英国、美国等主要西方发达国家，接近日本53.3岁的水平。参考联合国人口司、国务院发展研究中心等机构对中国生育率预测结果［13，21］，以及第七次人口普查各年龄段人口存活率数据［24］，本研究利用人口年龄移算模型预测不同时期城乡少年、青年、中青年、中年和老年的人口规模。
年龄移算模型主要依据人口是年龄时间函数的原理，以现状年各年龄段人口数量为基础，依据不同年龄段存活率逐年递推预测人口数量。具体而言，预测年龄为1岁的人口数量，是由上一年度0岁人口数量乘以0岁人口存活率而来;预测年龄为2岁的人口数量，是由1岁人口数量乘以1岁人口存活率而来，以此类推。年龄移算模型计算公式如下：
Pi+1（t+1）=Pi（t）×Si（t） （1）
式中：Pi（t）、Pi+1（t+1）分别为t年i岁、t+1年i+1岁人口数量，人;Si（t）为t年i岁人口的存活率。
2.1.4 人均经济社会需水定额预测
人均GDP越高，所需要的产品和服务越多，其人均经济社会需水量就越大［25］。林毅夫等［26］预测2022—2035年中国GDP总量的年均增长率预计将稳定在4.7%，2036—2050年将维持在4%左右。据此推算，中国人均GDP将由2021年的8.1万元，增长到2025年的8.6万元、2030年的12.4万元、2040年的17.7万元和2050年的29.3万元，分别相当于2021年湖北、福建、上海和香港的人均GDP水平。本文基于2021年湖北、福建、上海、香港不同年龄人群的居民生活需水、主要工业品消费需水和食物消费需水分布特征，通过测算居民家庭生活需水与生活需水（包括居民家庭生活需水和第三产业、建筑业需水）、主要工业品需水与工业需水、农业耗水与农业用水的比例关系，推算得出湖北、福建、上海、香港不同城乡年龄结构居民的人均生活、工业和农业需水规模，据此形成2025年、2030年、2040年和2050年中国人均经济社会需水规模。具体计算公式如下。
式中：Qd，m（t）、Qi，m（t）、Qa，m（t）分别为m年龄段人群在第t年的家庭生活、工业、农业需水定额，m3/人;Sl，m（t）、Sp，m（t）、Sf，m（t）分别为m年龄段人群在第t年的居民家庭生活、主要工业品、食物消费的需水定额，m3/人，湖北、福建、上海不同年龄段人群的居民家庭生活、主要工业品、食物消费的需水定额依据本团队调查数据、《中国统计年鉴2021》、相关文献和用水定额标准计算而来，香港不同年龄段人群需水定额数据依据《2021年香港统计年刊》、第二次全港食物消费调查报告、相关文献和用水定额标准计算而来;Tl-d为居民家庭生活用水占生活用水的比例，其中湖北、福建、上海的占比数据来自2021年《中国水资源公报》，香港的占比数据来自香港水务署2020—2021年报;Tp-i为主要工业品生产需水占工业需水的比例，该数据来自《中国经济普查年鉴》，由于缺少分省数据，该占比采用全国平均值表示;Tf-a为农业生产耗水占农业生产用水的比例，该数据来自2021年《中国水资源公报》;Wm（t）为m年龄段人群在第t年的人均经济社会综合用水定额，m3/人；
W（t）为第t年全国需水总量，m3;Pm（t）为m年齡段人群在第t年的人口数量，人；
m=1，2，…，5，分别代表少年、青年、中青年、中年、老年5个年龄段。
2.2 基于人口特征的经济社会需水变化曲线
基于人口特征对经济社会需水的影响分析，发现人口年龄结构、城乡结构、总量规模是影响经济社会需水的三大条件，基于3个变量的演变规律，提出了基于人口特征的经济社会需水变化曲线（Socio-Economic Water Demand Curve Based on Population Characteristics，简称WDP曲线），用于反映人口对经济社会需水的影响。如图2所示，WDP曲线总体可看作是一个符合逻辑斯蒂增长模型的S型曲线，根据曲线的变化趋势，可将经济社会需水过程分为快速增长、稳定增长、缓慢增长和需求下降4个阶段。在快速增长阶段（P（A）—P（B）），由于人口总量和城镇化率的快速增加，加之人口年龄结构也处于合理区间，此时需水量将呈现快速增长的趋势。经济社会发展导致的人口老龄化不断加剧是国家发展的普遍趋势，当老龄人口增加带来的需水下降效应不断凸显，达到临界点F时，需水总量将会从快速增长阶段进入到稳定增长阶段（P（B）—P（C））。进一步地，随着城镇化率和老龄化率增加，人口规模增速会逐渐变缓，当人口总量达到峰值点G时，人口规模增加带来的需水增长效应将会消失，此时需水将会从稳定增长转变为缓慢增长（P（C）—P（D）），城镇化率提升带来的生活水平上涨将成为此阶段需水增长的主要动力。当城镇化率提升导致的需水上涨效应达到拐点H后，人口年龄结构、城乡结构、总量规模带来的需水增长动力将会全部消失，经济社会需水将会进入到下降阶段（P（D）—P（E））。
当前，中国进入到深度老龄化社会，人口总量已经达峰，城镇化率持续上涨但增速开始下降。根据WDP曲线变化过程，中国正处于需水缓慢增长阶段的中后期。未来一段时间，受制于年龄结构、城乡结构、总量规模等因素影响，中国需水可能会出现继续保持缓慢增长或需求下降2种态势。若需水持续增加，保障水资源的安全有效供给仍将成为水资源管理的长期任务;若需水开始减少，水资源管理则需要从保障供给向提质增效转变。
2.3 经济社会需水峰值时点研判
根据上述研究思路，以2021年为基准年，预测城乡经济社会需水峰值时点（图3）。结果显示，未来30 a，随着城镇人口数量的增加和生活水平的提升，中国城镇地区经济社会需水总量会持续上升。2021年，中国城镇经济社会需水总量为4 173亿m3，该数字将会增加到2030年的4 806亿、2040年的5 701亿和2050年的5 923亿m3。从年龄结构看，城镇少年群体的经济社会需水量将从现状的748亿m3持续下降到2050年的419亿m3，与此相反，老年群体的经济社会需水量则会从现状的506亿m3大幅增加到2050年的1 863亿m3。中国农村地区未来需水规模将表现出先增后减的变化趋势，需水总量拐点会出现在2030年左右，峰值规模为1 933亿m3。与城镇地区相似，农村少年群体的经济社会需水量未来会持续减少，青年、中青年、中年的需水峰值将在2025年左右出现，老年群体则会在2030年左右达到需水峰值437亿m3。
从全国层面看，尽管中国人口总量已于2022年达峰，但人口结构变化会使得经济社会需水峰值出现延后（表3）。根据测算，中国经济社会需水总量会从2021年的5 996亿m3持续增加到2040年的7 296亿m3，此后需水规模会有所回落，下降到2050年的7 104亿m3。基于2040年前后需水变化过程，预测中国经济社会需水峰值大约出现在2042年，达峰规模约为7 300亿m3。老年人群需水规模的持续增加，是未来一段时期中国经济社会需水上涨的最主要动力。目前老年是中国需水规模最少的年龄群体，需水量占中国总量的14%，2040年，老年群体的需水量占比预计将增加到中国总量的1/4。由于人口规模的减少，少年群体的经济社会需水量会从目前的1 079亿m3持续下降到2050年的502亿m3，降幅将达到53%。
3 关于中国经济社会需水峰值的讨论
3.1 人口特征对经济社会需水的驱动机制
本研究表明，人口城乡结构、年龄结构和总量规模对经济社会需水特征有着直接影响。中国城乡居民经济社会需水差异的本质是城乡经济结构的明显差别，在这种二元经济模式背景下，城镇居民具有更高的收入水平和社会保障，而这也会在需水端体现出来。在生活需水方面，由于城乡供排水网络体系差别明显，加之居民卫生习惯有所不同，导致农村居民家庭用水设施相对单一，而城镇居民淋浴、马桶等用水量大的设备配套更加完善。在主要工业品消费方面，目前城镇居民工业品消费数量整体高于农村，但由于工业品的用水定额相对较低，导致城乡居民主要工业品消费需水的差异并不显著。食物消费需水占居民经济社会需水总量的绝大部分，由于城镇居民更高的收入水平，其食物消费需水明显高于同年龄段农村居民。老龄化是中国人口年龄结构的主要特征，本研究发现中国老年人群的居民家庭生活需水、主要工业品消费需水和食物消费需水相较于其他年龄人群均明显降低，其中家庭生活和工业品消费需水的下降与老年人洗浴、清洁频率减小以及购物欲望下降等因素有关。食物需求与身体机能、劳动强度等因素密切相关，由于老年人的新陈代谢速度减慢，吸收功能衰退，对食品的消耗需求也有所减弱。根据联合国粮农组织分析结果，全球老龄人口食物消费水平为青壮年的50%～70%，这与本文研究结果相似。人是水资源的最终消费者，人口总量的下降意味着水资源消费受体规模的绝对减少。但需要注意的是，需水規模的下降并不意味着用水特征会立即发生转变，特别是产业用水，可能与该产业的比较优势有关。
3.2 基于经济社会需水峰值的分行业发展态势研判
人口结构和总量是决定需水的关键因子，相对于经济发展规模、科技水平、管理政策等影响因素，人口是一个“慢变量”，在没有突发性、重大外部冲击下，人口结构与数量的变化是稳定的，能够较为准确地预测，这为做好需水的前瞻性安排提供了有利条件。但人口的需求属性在较长时期内遵循特定规律，这意味着人口变化对需水的影响不具备太多短周期的调控工具，必须更多着眼于长周期的预判分析。
本研究的分析表明，由于人口城乡结构变化尚未达到拐点，人口总量的负增长并不会立即带来经济社会需水的负增长，2042年之前中国经济社会需水可能还将保持增长态势。然而，未来城乡不同年龄人群需水特征的明显差异，意味着需水保障的重点相比现状将出现新的改变。城镇生活是过去数十年中国供水保障的重点，根据《中国水资源公报》统计，2000—2020年中国城镇生活用水从284亿m3增加到675亿m3，年均增幅为4.5%，远高于城镇人口年均增长率（3.4%），未来30 a中国城镇地区需水还会持续增长，保障城市生活供水安全将成为未来水治理的重点工作。拥有全部工业门类、以实体经济为基础实现高质量发展，是中国与主要发达国家发展路径的显著区别。考虑到东部地区现阶段已经总体进入到工业化后半阶段，伴随着工业结构的进一步优化，未来需水可能会持续减弱;而中、西部地区工业化进程尚未完成，且部分工业门类仍处于快速发展阶段，未来工业需水有可能持续增加，应对工业需水的空间异质性问题，将成为未来中国工业可持续发展的一大挑战。随着食物消费的不断升级，中国食物安全保障已逐步从以往的“口粮安全”转变为“大食物安全”，构建多元食物供给体系将成为未来一个时期农业发展的重点。目前，中国食物安全由国内、国际2个市场共同保障的特性已十分明显，且部分农产品主要依赖国外进口，考虑到近年来国际农产品市场不稳定性明显增加，国家制定相关农业用水政策时，需对突发事件导致的农业需水变化予以充分考慮。
3.3 经济社会需水峰值和贸易格局决定区域用水特征
经济社会需水的极值特征和对外贸易模式对区域用水态势有着直接影响。理论上，正常合理范围内的需水均应得到保障，但如何保障却有2种不同的方式，一种是采用增加供水能力等“强载”的方式，另一种是通过贸易结构调整、增加高耗水产品进口等“卸荷”的方式，通过何种方式来满足需水规模直接决定了区域的用水特征。根据《中国水资源公报》，中国农业用水、工业用水、用水总量的峰值分别于1985年、2011年和2013年出现，峰值规模分别为4 240亿、1 462亿和6 183亿m3，根据此特征，部分专家学者认为中国经济社会需水规模已经达峰。事实上，目前已经出现统计达峰的是用水规模，并非是需水规模。通过计算分析，本研究认为中国经济社会需水还处在持续增长的阶段，而部分行业用水达峰可能是由于虚拟水进口的影响。过去数十年，中国对外贸易格局基本稳定有序，国家可以充分进口高耗水产品来减缓自身用水压力。近年来，受新冠疫情、俄乌战争、外贸环境动荡等因素影响，对外贸易出现“黑天鹅”、“灰犀牛”事件的概率明显增加，决定中国用水规模的外部控制边界开始出现显著的不确定性。例如，新冠疫情初期，越南、俄罗斯、印度等世界主要粮食出口国纷纷限制或减少粮食的出口，以确保本国居民的优先消费，这些行为严重扰乱了国际粮食市场的平稳，造成中国主粮价格上涨。2022年俄乌战争爆发初期，国际粮价发生剧烈动荡，给中国农产品市场带来了显著影响。2022年中国小麦、大豆、原油等高耗水产品的进口规模分别占当年国内生产总量的7%、491%和258%，如果无法通过进口满足这些高耗水产品的需求，中国用水规模无疑将显著增加。在经济社会需水规模还未到达拐点、国际贸易环境动荡加剧的背景下，未来中国供水保障还应该保持一定的弹性和韧性。
3.4 不确定性分析
中国未来经济社会需水特征受多种因素影响，极值规模和发生时点仍存在一定的不确定性，主要表现在以下4个方面：
（1） 人口特征的不确定性。中国正处于老龄化、少子化、区域人口增减分化的剧烈波动期，人口变化表现出了前所未有的波动特征，以往的人口变化规律已经难以指导未来的发展态势。尽管目前有大量研究机构和学者对中国人口变化开展了预测分析，但由于预测成果无法被有效验证，导致未来人口规模和特征难以准确判断，这对经济社会需水预测成果的准确性带来了一定影响。
（2） 消费模式的不确定性。消费水平是经济社会需水规模的重要驱动，随着收入提升和消费模式升级，未来中国人均需水定额可能还将持续增加，但具体增加到何种程度会受到科技进步、可支配收入、物价水平、财政货币政策等一系列因素的影响，呈现出非线性的变化过程，由于这些因素难以被准确预测，因此消费模式的不确定性也将影响未来需水特征。
（3） 科技进步的不确定性。当前，新一轮科技革命和产业革命正在重塑世界，以人工智能、物联网为代表的信息技术加速突破，以融合机器人、新材料为代表的先进制造技术正在推进升级转型，未来经济社会组织结构和发展方式正在加速变革。技术进步无疑会促进需水过程的改变，从而增加经济社会需水预测的难度。同时，经济社会需水涉及各行各业无数个环节，若某项颠覆性措施未来大面积推广，必将大幅改变经济社会需水规模。
（4） 气候变化的不确定性。气候变化对经济社会需水特征有着直接影响，根据有关学者的研究，温度每升高1 ℃，居民生活需水将增加约1%［27］，工业冷却需水将增加约2%［16］，干旱半干旱地区灌溉需水可能会增加10%［28］。本研究以现状气候条件下各行业需水特征进行未来预测，未考虑气候变化带来的潜在影响，这可能会对未来的经济社会需水规模产生影响。
4 结论
本文识别了人口城乡结构、年龄结构对经济社会需水的影响规律，构建了基于人口特征的需水变化曲线，并在此基础上开展了中国经济社会需水演变态势及峰值时点预测，主要研究结论如下：
（1） 现阶段中国城乡不同年龄段居民经济社会需水存在明显差异，城镇居民家庭生活、主要工业品和食物消费需水均高于农村居民，老年人群是需水最少的年龄群体，食物消费差异是造成城乡居民需水差距的主要原因。
（2） 通过测算未来人口特征及人均需水规模，发现中国经济社会需水峰值可能出现在2042年，达峰规模约为7 300亿m3，老年人群需水规模持续增加，是未来一段时期中国经济社会需水上涨的最主要动力。
（3） 研究认为经济社会需水规模和贸易格局是决定区域用水特征的边界条件，在经济社会需水还未到达拐点、国际贸易环境动荡加剧的背景下，未来中国供水保障还应该保持一定的弹性和韧性。
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Impact of demographic characteristics on China′s economic and social water
demand，with peak projections
The study is financially supported by the National Key R&D Program of China （No.2021YFC3200204） and the National Natural Science Foundation of China （No.52109042）.
HE Guohua，ZHAO Yong，WANG Hao，HE Fan，LI Haihong，QIN Changhai，ZHU Hanlin
（State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，China Institute of
Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China）
Abstract：The size and distribution of the population are crucial factors determining the demand for water resources.Considering the significant decline in total population growth，the evolution of China′s economic and social water demand is directly related to macro-level decision-making in water resource management.By analyzing the demographic composition of China′s population in terms of urban-rural distribution and age distribution，this paper clarifies the impacts of these factors on economic and social water demand.It further establishes a water demand change curve based on these demographic characteristics，which is used to predict the evolution of economic and social water demand trends and peak projections.The research findings indicate that the peak projection of China′s economic and social water demand may occur in 2042，reaching an estimated scale of 730 billion cubic meters;before 2050，the total water demand in urban areas will continue to rise，whereas the peak projection in rural areas will likely occur around 2030.The scale of economic and social water demand is a boundary condition determining the characteristics of regional water usage.As China′s economic and social water demand is yet to reach an inflection point，and as the international trade environment is becoming more volatile，future efforts to ensure water supply security in China should maintain a certain degree of flexibility and resilience.
Key words：peak water demand;population negative growth;urban and rural structure;age structure;water demand curve
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