城市需水量管理基本參數(shù)分析

摘要：80年代以來，隨著我國改革開放政策的實施，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；城市供水量已達到476億立方米。城市需水量已由改革開放初期的噴發(fā)式上升過渡到平緩發(fā)展，并在近年出現(xiàn)下降的新趨勢。

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，隨著我國改革開放政策的實施，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；城市供水量已達到476億立方米。城市需水量已由改革開放初期的噴發(fā)式上升過渡到平緩發(fā)展，并在近年出現(xiàn)下降的新趨勢。

盡管我國水資源總量列世界第六位；但人均擁有量僅為世界平均水平的1/4。此外，我國淡水資源不論在地域和時空的分布相差極大且與城市社會、經(jīng)濟發(fā)展以及人口分布極不協(xié)調(diào)。長期以來，我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在注重增加城市供水能力的同時，城市需水量管理未得到足夠的重視。低水價導(dǎo)致過高的用水需求造成大量的水資源浪費，客觀上加重了城市水資源緊缺的局面。城市用水量無論在總量和單位消耗指標(biāo)上與我國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，實施長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；重點分析了城市居民生活需水量與水價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，計算了城市居民家庭用水需求的價格彈性和收入彈性并預(yù)測了到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，全國共有設(shè)市城市668個，城市人口36699.4萬人。城市日供水能力已由1949年的240.7萬m3/日，增至20784.4萬m3/日，城市供水總量達到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%；用水人口達到22523.1萬人，用水普及率為95.16%；城市供水能力已基本適應(yīng)現(xiàn)階段社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的需要。3.近20年城市供水量變化趨勢分析自1978年以來，城市供水量變化基本可以分成三個階段：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并逐年下降階段。由圖1和表1可見，現(xiàn)階段城市供水量已基本滿足社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的需要。4.實施長期水價和水需求管理戰(zhàn)略確保城市可持續(xù)發(fā)展據(jù)水利部的統(tǒng)計，80年代初，全國有300多個缺水城市，缺水比較嚴(yán)重的城市有114個，其中：35個城市屬于嚴(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)擴展到全國。

據(jù)預(yù)測，到2000年，我國城市化水平將達到35%，到2010年將達到45%。城市化進程的加快必將對城市用水提出更為迫切的要求。因此，必須實施長期水價和水需求管理戰(zhàn)略確保城市社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。表-1城市用水量量統(tǒng)計年份供水總量（萬噸）生活供水總量（萬萬噸）生產(chǎn)供水總量（萬萬噸）197878750727585443850119798322013092064620661980883427339130479935198196994336782351842819821011319391422537290198310659594219685561881984117647446565161235319851280238519493653427198627739217069711916119198729846977597022063356198833858478738002345634198939366489306192830377199038234251001021259790619914085073115992927011611992429843711729292856051199345023411282543291538419944894620142245331360991995481565315814512736256199646606521670673261814519974760652175400025250005.城市家庭用水需求價格彈性和收入彈性據(jù)《中國城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展報告》有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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m33）家庭收入

（元/月月）用水人口

（萬人）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。資料來源〈中國統(tǒng)計年鑒〉，1997。

根據(jù)上表分析，1996年以來，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。由于水價長期偏離市場的均衡價格，低于城市供水的長期邊際成本，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1.2億元（含補貼收入7.7億元），虧損面高達35.7%。因此，分析水價、家庭收入相對變化引起的需水量相對變化，根據(jù)我國實際情況確定最優(yōu)用水水平，對于制定長期需水量管理是十分必要的。

5.1城市家庭用水需求價格彈性的特點

現(xiàn)階段我國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格彈性有如下幾個特點：

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

B水費支出占家庭收入的比例很小，通常不到1%，水價提高，對居民生活影響較小。

C家庭收入提高，居民愿意支付比現(xiàn)行水價更高的水價。

5.2城市家庭用水需求價格彈性與需求曲線

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

（q2-q1）––––需水量的變動量

（p2-p1）––––水價的變動量

p––––水價的絕對量

q––––需水量的絕對量

按照需求法則，需水量與水價成反向變動，Pe為負(fù)值。根據(jù)需求價格彈性為缺乏彈性的特點，其絕對值0＜|Pe|＜1。隨著水價增加，需求價格彈性逐漸增大。如圖3所示，按照1997年城市家庭用水需求曲線計算，當(dāng)水價為4元/m3時，需求價格彈性為-0.18，當(dāng)水價為4元/m3時，為-0.64。由1997年城市家庭人均日用水量135升推算，平均水價為0.55元/m3，相應(yīng)家庭用水需求價格彈性為-0.18，也就是說當(dāng)年水價提高或下降10%，家庭用水量減少或增加1.8%。計算結(jié)果表明，1997年城市家庭平均水價遠低于市場供求達到均衡的水平。如果水價調(diào)整到0.9元/m3，即：水價提高64%時，城市家庭人均需水量降至125升。家庭人均用水量降低2.8%。我國城市家庭用水需求價格彈性如下表所示：表3家庭用水需求價價格彈性(以1997年可比價格格計算)平均水價（元/mm3）價格彈性平均水價（元/mm3）價格彈性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:需求價格彈性為00.25元/m3水價增量計計算的點彈性性。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：家庭收入的相對變動所引起的需水量的相對變動，即其需水量的變化率與家庭收入變化率之比：式中（p2-p1）––––水價的變動量

Ie––––家庭用水需求收入彈性

（q2-q1）––––需水量的變動量

（I2-I1）––––家庭收入的變動量

I––––家庭收入的絕對量

q––––需水量的絕對量在相同水價時，低收入家庭用水需求收入彈性大于高收入家庭，水價提高對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，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，提高水價對居民生活水平不會產(chǎn)生很大的影響。（詳見表4）表41997年家家庭用水需求求收入彈性按收入等級劃分的的收入等級家庭收入

元/月人均需水量

LCDDIe水費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踐經(jīng)驗證明，當(dāng)居民收入和其他因素不變，需水量是所有可能價格的函數(shù)。水價高時家庭用水量少，水價低時，用水量多。因此，需求曲線的坡度向右方下斜。水價增加不會導(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，家庭用水需求曲線上任意點切線的價格彈性為：

即：

由于需求曲線任意點切線需求價格彈性（橫軸公式）：Pe=(q1-q)/q需求方程：當(dāng)qq1,q1→最低用水量時P=P1因此，家庭用水需求方程：家庭用水需求方程實踐使用中必須經(jīng)過供水損失修正。利用該方程開發(fā)的城市家庭需水量計算模型可以用來預(yù)測水價變動引起的城市家庭需水量的變化和消費者支付愿望。如果1998年家庭用水平均水在1997年平均水價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%，家庭收入增長率為4%，通貨膨脹率3%，用水人口年增長率為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需求曲線和2000年、2005年和2007年城市家庭用水需求曲線見圖3、圖4。依據(jù)前述條件分析，如果我國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%，城市家庭需水量僅增加33億m3，比1997年增加32.11%；同期水價以1997年可比價格計算增加167%；水費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%。按照國際標(biāo)準(zhǔn)衡量，水費支出占家庭支出的比例仍然屬于較低水平。實施有效的城市家庭需水量和水價管理戰(zhàn)略，充分利用水價的杠桿調(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效益和經(jīng)濟效益。表5家庭用水需水量預(yù)預(yù)測年家庭收入人均需水量LCDD平均水價（1997年不變價價格）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：水價為1997年可比價格表6家庭用水需水量量量預(yù)測年用水人口

（億人）人均日需水量(LL/cd)年需水量

（億m33）水費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.城市供水的長期邊際成本（費用）從理論上講，如果資源能夠得到有效分配，其價格必須等于提供該資源極其服務(wù)的長期邊際成本（費用）。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)水價低于城市供水的長期邊際成本（費用）時，必然產(chǎn)生過量需求。因此，必須長期持續(xù)的提高城市供水水價，使城市供水價格趨向于長期邊際效益與長期邊際成本達到平衡時的價格水平，從而提高城市用水效率。表7石家莊市城市供水水長期邊際成成本估算實例例水源開發(fā)輸水凈水管網(wǎng)改造污水處理可變成本產(chǎn)水量年萬元萬元萬元萬元萬元萬元萬m3/年156625662335

28493584671361131

31132471935995148416238

42831427118352554715425

52832614597904612572

628354411523599132798621907283544115262413271971438082835441152624132729576570928354411526241327394287601028354411526241327492810950112835441152624132749281095012283544115262413274928109501328354411526241327492810950142835441152624132749281095015283544115262413274928109501628354411526241327492810950172835441152624132749281095018283544115262413274928109501928354411526241327492810950202835441152624132749281095021283544115262413274928109502228354411526241327492810950232835441152624132749281095024283544115262413274928109502528354411526241327492810950262835441152624132749281095027283544115262413274928109502828354411526241327492810950292835441152624132749281095030283544115262413274928109503128354411526241327492810950經(jīng)濟折現(xiàn)率100%

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

水價和需水量管理動態(tài)管理的目的就是使水價趨向于市場均衡的價格。如圖5所示，以1997年城市供水曲線和估算的長期邊際成本曲線（供給曲線）為例：1997年家庭用水水價為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，市場產(chǎn)生短缺。滿足需水量（Q1）的長期邊際成本約為2.2元/m3，如果水價提高到長期邊際成本的水平，用水量將大幅降低，此時需水量過剩，水價將降低到達到（Q2），循環(huán)上述過程，市場供求最終達到均衡。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