日漸稀缺的淡水資源、變化不定的糧食供給和日益旺盛的能源需求，這三者的相互沖突正擾亂著世界經(jīng)濟格局、政府運作以及環(huán)境健康。

    水資源、糧食、能源三者之間的關(guān)系非常復(fù)雜。與食物和能源不同，我們無法輕而易舉地創(chuàng)造淡水資源。同時，糧食生產(chǎn)需要水和能源，水和能源又日漸相互依賴。這是因為，幾乎任何一種形式的能源生產(chǎn)都需要水，其中煤炭是需水多的——從供應(yīng)鏈上游的煤炭開采和洗滌，到下游的發(fā)電廠冷卻和煤灰控制。如果控制不好，煤 炭發(fā)電廠的排放物不僅會污染空氣、導(dǎo)致酸雨，還會破壞水生態(tài)系統(tǒng)。相反，水資源利用的每個步驟都需要能源，為抽水、運水、水處理和水循環(huán)設(shè)備提供動力。

    雖然能源與水資源之間關(guān)系密切，但是大多數(shù)國家都無法協(xié)調(diào)兩種資源的政策管理以及數(shù)據(jù)采集。結(jié)果，水資源和能源的發(fā)展瓶頸頻現(xiàn)。

    美國伍德羅威爾遜學(xué)者中心的中國環(huán)境論壇和密歇根州的藍圈組織合作，力圖理解中美兩國各自土地上水資源和能源密不可分、錯綜復(fù)雜的關(guān)系。中美是世界上大的能源生產(chǎn)國和消費國，而且，兩國的“資源足跡”和“能源足跡”都在不斷增長。

水在能源生產(chǎn)中的價值

在水資源-能源-糧食三者的關(guān)系鏈條中，核心的是水資源。

    中國的淡水資源儲量位列*五，但人均淡水資源只有世界平均水平的四分之一。中國的農(nóng)業(yè)用水、能源用水、城市和工業(yè)用水都在急劇增加，加上干旱氣候的影 響，中國的水資源儲量正不斷下降。中國水利部2013年3月發(fā)布的報告顯示，過去60年間，全國有200條河流已經(jīng)干涸。

    中國的能源生產(chǎn)和糧食生產(chǎn)高度依賴水資源。但是，中國大部分水資源分布在多雨的南方地區(qū)，而煤炭和谷物生產(chǎn)地集中在干旱的北方。例如，內(nèi)蒙古占全國煤炭產(chǎn)量 的26%，水資源只占全國的1.6%。這種地理空間上的錯配，是中國水資源短缺的核心問題之一。中國20%的水資源用于煤炭發(fā)電，另外65%用于農(nóng)業(yè)。

    在美國，核電站和燃煤電廠的取水量超過全美40%的淡水資源。2007年，在喬治亞州、阿拉巴馬州、佛羅里達州的嚴重干旱，幾乎導(dǎo)致20座核電站和煤電站停止運營。

    中國城市的霧霾日益加重，天然氣、頁巖氣和合成天然氣的開發(fā)日漸緊迫。2013年9月，中國政府發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》，呼吁增加煤制合成天然氣的使用。合成天然氣可能會減少空氣污染，但是其生產(chǎn)過程卻要消耗大量的水資源。

    為減少中國對煤炭的嚴重依賴，頁巖氣被寄予厚望。中國擁有可開采頁巖氣儲量的19%。但是，四川盆地和新疆塔里木盆地的頁巖氣開發(fā)卻可能嚴重破壞當?shù)氐?水資源。對于頁巖氣水壓致裂法的整體趨勢，桑迪亞國家實驗室的文森特·蒂德韋爾表示，打一口頁巖氣井大概需要2百萬至5百萬加侖水，而每一區(qū)塊里大概都會 有上千口井。在美國，頁巖氣開發(fā)導(dǎo)致的水污染引人擔憂。例如，在特拉華州的河谷盆地，當?shù)鼐用駥︼嬘盟踩屯恋赝嘶膿鷳n直接導(dǎo)致當?shù)氐捻搸r氣開發(fā)項目 擱置。美國聯(lián)邦和州政府已經(jīng)開始立法監(jiān)管頁巖氣開發(fā)對水資源的破壞問題。同樣，中國在大規(guī)模開發(fā)頁巖氣之前，也亟需制定類似的法律法規(guī)。

水資源利用中的能源投入

    中國對水生產(chǎn)過程中的能源利用研究較少，而中央近幾年落實的南水北調(diào)工程以及海水淡化工(行情專區(qū))程卻恰恰是以電取水的好例證。

    據(jù)我們了解，中國并未公布南水北調(diào)工程中有關(guān)抽水、水處理和運輸水等能源消耗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。但是，僅僅承擔該工程東線的水處理負荷就需要建造426個污水處理 廠，占東線工程50億美元投資額的44%。這突出說明了污水處理過程中的能源消耗問題。污水處理的電費開支也成為中國地方政府財政支出的重要方面。

    與一些中東國家類似，海水淡化是中國走出水資源困境的另一個關(guān)鍵戰(zhàn)略。近，中國在海水淡化方面也投入了大量資金，并計劃在2015年前將海水淡化能力提升三倍。但中國是否有足夠的電力(行情 專區(qū))支持海水淡化將是一個巨大的問號。

    在美國，13%的能源消耗是用于水的轉(zhuǎn)移、處理和淡化。加利福尼亞州的水系統(tǒng)用電多，消耗了加州19%的電力，其中的用電大戶是加利福尼亞州水利工程。這 一綿延200公里的調(diào)水工程每年將74億立方米的水從北方運輸至南方，以供應(yīng)洛杉磯的城市用水，并且在雨量很少時保證農(nóng)業(yè)用水。這是世界上規(guī)模大的運水 工程，消耗了整個州2%-3%的電力資源。有意思的是，在加州，海水淡化可能比調(diào)水更便宜。

    太平洋(行情 股吧 買賣點)研究所的海瑟·庫利認為，雖然大量能源被利用在水資源運輸上，但在家庭、工業(yè)和商業(yè)中，80%-90%的能源是用在對水的加熱、抽取和處理上。她 解釋，打開一個水五分鐘消耗的能源，相當于一個60瓦燈泡亮14個小時。所以，需求側(cè)管理可以讓美國各州在減少水資源的能源投入中事半功倍。以成本效 益分析來對比水資源節(jié)約以及調(diào)水、海水淡化的基礎(chǔ)建設(shè)投資可以成為中美兩國學(xué)者未來合作的重要方向。

糧食生產(chǎn)過程中的能源和水資源投入

    中國需要在20年前增加%的糧食產(chǎn)量，才能保證全國人民的溫飽。為此，中國需要使用更多的能源抽取地下水或地表水，以滿足農(nóng)業(yè)灌溉。目前，中國是世界上灌溉用水第二大消費國，位列印度之后、美國之前。農(nóng)業(yè)用水占全國總用水量的62%.

    由于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，中國農(nóng)業(yè)的用水比例由1949年的87%下降到2009年的62%。農(nóng)民依靠地下水維持農(nóng)業(yè)灌溉，1950年以來，中國地下 水資源開采激增。從1978年到2003年，中國地下水井數(shù)量翻倍。在河北中部和南部平原地區(qū)的地下水不合理開采已導(dǎo)致地下水位平均下降7.4米。隨著地 下水資源日益匱乏，農(nóng)民需要消耗更多的能源，才能從更深的含水層中取水。

理順水資源、能源、糧食的關(guān)系

    將水資源、能源、糧食三者統(tǒng)籌結(jié)合，似乎給中國未來的發(fā)展蒙上一層陰影。但只要提高水資源利用效率，大力提倡節(jié)約能源，這種也意味著發(fā)展機會。我們建議，有兩個問題需要優(yōu)先解決：

    加強對水資源和能源的需求側(cè)管理。在水資源和能源的供應(yīng)端，中國投入了大量的資金和技術(shù)。但加強資源需求側(cè)的管理，強調(diào)節(jié)約，減少消費，將會事半功倍。大力 宣傳能源節(jié)約理念，提高公眾在這方面的認知度，將是非常有效的管理方式。中國政府應(yīng)制定相應(yīng)的節(jié)約標準和行動準則，激勵節(jié)水節(jié)能。

    在美國，加利福尼亞州對住宅、工業(yè)和商業(yè)等領(lǐng)域的洗浴噴頭、馬桶和其他電器等規(guī)定了大水流量；用滾筒洗衣機替代波輪洗衣機，也能節(jié)約大量生活用水。

    實施水資源與能源的綜合(行情 專區(qū))管理。從2006年開始，美國能源部的圣地亞國家實驗室建立了一個研究聯(lián)盟，以研究并起草全國性的水資源—能源路線圖。能源部提出，未來能源領(lǐng)域的 政策、規(guī)定和投資都需考慮水資源因素。德克薩斯電力持續(xù)委員會(ERCOT)管理著20萬德州人的供電，他們把負責能源生產(chǎn)和水資源管理的有關(guān)部門和 企業(yè)召集起來，通過統(tǒng)籌該州西部地區(qū)1200個分水嶺，共同研究決定在何處建設(shè)新的發(fā)電站。中國政策制定者也應(yīng)考慮類似的跨部門合作。

    隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城市人口相應(yīng)增加，對水、能源和糧食的需求與日俱增。實施正確的政策，為城市基礎(chǔ)設(shè)施和水資源—能源的綜合管理打下牢固基礎(chǔ)將至關(guān)重要。 雖然挑戰(zhàn)巨大，但是中國政府可以借鑒美國在水資源—能源綜合發(fā)展中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，要勇于承擔風險，進行技術(shù)革新，制定新政策，以適應(yīng)迅速變化的國情。