城市居民生活用水指標(biāo)分析

潘 穎，曹積宏

(哈爾濱供水集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150000)

城市居民生活用水指使用公共供水設(shè)施或自建供水設(shè)施供水的城市居民家庭日常生活用水，包括洗浴、洗衣、炊事烹飪、沖洗衛(wèi)生潔具、清掃等。確定城市居民生活用水指標(biāo)是編制用水規(guī)劃依據(jù)的重要數(shù)據(jù)，是我國(guó)節(jié)水工作中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，事關(guān)節(jié)水規(guī)劃的科學(xué)性、合理性和可行性，也是節(jié)水考核中用來(lái)衡量用水戶節(jié)水水平的重要依據(jù)[1]，對(duì)指導(dǎo)城市供水價(jià)格改革，建立以節(jié)水為核心的水價(jià)機(jī)制，具有十分重要的作用。此外，指標(biāo)對(duì)各地區(qū)制定城市居民生活用水定額等標(biāo)準(zhǔn)也具有重要的指導(dǎo)作用。王婧瀟等[2]分析我國(guó)各省市城鎮(zhèn)居民生活用水定額統(tǒng)計(jì)時(shí)指出，各省市均以現(xiàn)行《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50331—2002)(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)的水量指標(biāo)為參考依據(jù)。但《標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施已近18年，供水行業(yè)已出臺(tái)了多項(xiàng)新的政策、法規(guī)和規(guī)范，且隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活和用水習(xí)慣也發(fā)生了較大的變化，城市居民實(shí)際生活用水情況也與18年前有了較大的出入。因此，《標(biāo)準(zhǔn)》中人均居民生活用水指標(biāo)的合理性亟待探討和修訂。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》中用水指標(biāo)是通過(guò)6個(gè)自來(lái)水公司對(duì)6個(gè)區(qū)108個(gè)城市的居民家庭進(jìn)行為期3年的抽樣調(diào)查和跟蹤分析而確定[3]，這種數(shù)據(jù)獲取方式分類細(xì)致，季節(jié)性用水規(guī)律統(tǒng)計(jì)全面，在當(dāng)時(shí)具有代表性。但截至2017年底，全國(guó)大陸地區(qū)縣級(jí)市及以上城市已達(dá)660余座，《標(biāo)準(zhǔn)》抽樣的城市數(shù)量相對(duì)有限，代表性欠佳。

為較真實(shí)全面地反映全國(guó)大陸地區(qū)各城市的居民生活用水情況，本文整理分析了2010年—2017年《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》中大陸地區(qū)627個(gè)城市8年來(lái)約4 760個(gè)城市居民生活用水的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)大陸地區(qū)不同分區(qū)、不同省、直轄市和自治區(qū)及不同規(guī)模城市進(jìn)行居民生活用水分析，驗(yàn)證并探討《標(biāo)準(zhǔn)》中城市居民生活用水指標(biāo)，并結(jié)合供水行業(yè)內(nèi)其他新版規(guī)范對(duì)《標(biāo)準(zhǔn)》中地域分區(qū)、用水指標(biāo)等提出建設(shè)性意見，以期對(duì)《標(biāo)準(zhǔn)》修訂、城市需水量預(yù)測(cè)、水價(jià)改革和節(jié)水政策制定提供較科學(xué)合理的參考。

2 城市居民生活用水指標(biāo)分析

2.1 全國(guó)城市居民生活用水概況

圖1統(tǒng)計(jì)了8年來(lái)我國(guó)大陸地區(qū)627個(gè)城市的人均居民生活用水整體情況。由圖1可知：我國(guó)城市人均居民生活用水主要為50～220 L/(人·d)，約占全部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的95%；約20%的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)小于《標(biāo)準(zhǔn)》中用水指標(biāo)的最小下限75 L/(人·d)，僅約2%大于《標(biāo)準(zhǔn)》中用水指標(biāo)最大上限220 L/(人·d)。此外，《標(biāo)準(zhǔn)》指出，各區(qū)指標(biāo)上限參考了該區(qū)氣溫變化和用水高峰月變化參數(shù)，而本文分析數(shù)據(jù)均為實(shí)際年平均日的人均居民生活用水量。因此，從全國(guó)大陸地區(qū)總體情況來(lái)看，《標(biāo)準(zhǔn)》中居民生活用水指標(biāo)下限過(guò)高，上限稍偏低。

圖1 全國(guó)大陸地區(qū)人均居民生活用水概況Fig.1 General Situation of Domestic Water per Capita Consumption at Home

2.2 基于地域分區(qū)的居民生活用水指標(biāo)分析

2.2.1 對(duì)《標(biāo)準(zhǔn)》地域分區(qū)的探討

我國(guó)地域遼闊，《標(biāo)準(zhǔn)》編制時(shí)為保證用水指標(biāo)更具參考價(jià)值，主要參考了1993年版《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》，并結(jié)合地理環(huán)境和當(dāng)時(shí)的城市經(jīng)濟(jì)水平等因素，將大陸地區(qū)分為6個(gè)區(qū)。

圖2根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》地域分區(qū)順序生成了大陸地區(qū)31個(gè)省級(jí)行政區(qū)的人均居民生活用水量箱線圖。箱線圖將各自近8年的人均用水?dāng)?shù)據(jù)按從小到大排列，由圖2可知對(duì)應(yīng)地區(qū)城市居民生活用水的主要分布情況。通過(guò)對(duì)比各箱線圖10%、20%、中位線、均值和90%這幾個(gè)主要位置的人均居民生活用水量，探討《標(biāo)準(zhǔn)》分區(qū)的合理性。直轄市由于城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定、城市內(nèi)地理和氣候差異極小，歷年用水量較穩(wěn)定，分區(qū)判斷時(shí)，只要其介于區(qū)域內(nèi)主要人均用水分布特征，便認(rèn)定為合理；對(duì)于寧夏、西藏、青海、海南這類下轄城市數(shù)量少的地區(qū)，由于用水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)少，且城市間經(jīng)濟(jì)水平差異較大，判定其分區(qū)時(shí)，不能單純從其箱體的幾個(gè)主要位置來(lái)看，應(yīng)考察其居民生活用水整體分布與其他地區(qū)的相似性。

如圖2所示，《標(biāo)準(zhǔn)》中一區(qū)指東三省和內(nèi)蒙古地區(qū)。一區(qū)內(nèi) 4個(gè)箱線圖具有極相似的用水量分布特征，且與二區(qū)外其他地區(qū)人均用水分布差異明顯，可見一區(qū)分區(qū)合理。

圖2 各省、自治區(qū)和直轄市人均城市居民生活用水箱線圖Fig.2 Boxplot for Domestic Water Consumption per Capita in Each Province, Autonomous Region and Province-Level Municipality

二區(qū)涉及地域?qū)拸V、城市較多，因此，各地區(qū)間對(duì)應(yīng)的人均用水分布相似性較一區(qū)稍差。甘肅除蘭州、天水外均為小城市，其中，除經(jīng)濟(jì)水平較發(fā)達(dá)的金昌、白銀、張掖人均用水量高于100 L/(人·d)外，其他小城市人均用水量均較低，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的定西、臨夏和隴南等均低于73 L/(人·d)。因此，其箱體中位線和均值較區(qū)內(nèi)其他省份均偏低，但其整體人均用水分布與同區(qū)其他地區(qū)仍相似。雖然寧夏回族自治區(qū)箱線圖主要位置顯示其人均用水分布與該區(qū)其他城市差異顯著，但整體分布相似。因此，《標(biāo)準(zhǔn)》二區(qū)劃分也合理。

三區(qū)其人均用水分布均明顯高于一區(qū)和二區(qū)，主要原因應(yīng)與其整體經(jīng)濟(jì)水平更高有關(guān)。三區(qū)涉及地域?qū)拸V、城市數(shù)量較多，影響人均居民生活用水量的因素也更復(fù)雜，因此，各省人均用水分布范圍更大。除安徽、江西和福建外，區(qū)內(nèi)其他省份具有極相似的人均用水分布特征。雖然安徽、江西人均居民生活用水上限(90%位置)均明顯低于同區(qū)其他省份，但其下限(10%位置)、眾數(shù)(中位線)及均值與同區(qū)除福建外的其他省份相近，且地理緯度相當(dāng)。因此，將其劃為同區(qū)也較合理。福建與三區(qū)其他省份人均用水分布差異較大，但與四區(qū)省份具有更相似的下限和整體分布，且現(xiàn)行《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》(GB 50282—2016)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃規(guī)范》)和《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50013—2018)(以下簡(jiǎn)稱《設(shè)計(jì)規(guī)范》)中福建與四區(qū)省份也同屬一區(qū)。因此，為便于用水指標(biāo)參考，建議可將福建劃入四區(qū)。

在《規(guī)劃規(guī)范》、《設(shè)計(jì)規(guī)范》以及《標(biāo)準(zhǔn)》中，廣西、廣東和海南均屬于各種用水指標(biāo)最高的一類。圖2中四區(qū)各箱線圖也得出相似的結(jié)果，其人均居民生活用水上、下限均遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。因此，將其劃為同區(qū)也較合理。但區(qū)內(nèi)地區(qū)間人均用水分布差異較其他區(qū)差異稍大，因此，分區(qū)用水指標(biāo)確定時(shí)上、下限范圍應(yīng)比其他區(qū)更大。

《標(biāo)準(zhǔn)》中五區(qū)指云、貴、川和渝。由圖2可知，四川人均居民生活用水量稍高，但整體上地區(qū)間仍具有較相似的人均用水分布特征，且與除新疆外的其他省和自治區(qū)的人均用水分布差異明顯，因此，該區(qū)劃分也合理。

六區(qū)指新疆、西藏和青海。雖然均為我國(guó)省級(jí)行政區(qū)中面積最大的地區(qū)，但西藏和青海所轄縣級(jí)市及以上行政級(jí)別的城市極少，用水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也少。因此，其人均用水箱線圖顯示分布范圍極寬。但從10%～90%的總體分布上來(lái)說(shuō)，3個(gè)地區(qū)箱線圖顯示的人均用水整體范圍也較相似，因此，劃為一區(qū)也比較合理。

綜上所述，《標(biāo)準(zhǔn)》的分區(qū)劃分與現(xiàn)階段各地區(qū)實(shí)際人均用水特征較相符，但福建分區(qū)劃分還可進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2.2 基于《標(biāo)準(zhǔn)》分區(qū)的用水指標(biāo)分析

《標(biāo)準(zhǔn)》將全國(guó)大陸地區(qū)城市劃分為6個(gè)區(qū)域，并對(duì)6個(gè)區(qū)域分別制定了用水指標(biāo)限值，如表1所示。

表1 《標(biāo)準(zhǔn)》中各區(qū)城市居民生活用水指標(biāo)限值Tab.1 Indicators in Standard of Water Quantity for City’s Residential Use

為便于直觀對(duì)比分析，圖3根據(jù)各區(qū)用水指標(biāo)上、下限分別將一、二、六區(qū)和三、四、五區(qū)的人均居民生活用水量統(tǒng)一分段劃分。

圖3 不同分區(qū)人均居民生活用水分布Fig.3 Distribution of Domestic Water Consumption per Capita in Different Regions

由圖3可知：一區(qū)城市間人均居民生活用水集中于45～105 L/(人·d)，約占全部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的83%，與《標(biāo)準(zhǔn)》中指標(biāo)相比，約62%的人均居民生活用水小于其下限，僅4%大于其上限；二區(qū)城市間人均居民生活用水量主要分布范圍較一區(qū)稍寬，為45～125 L/(人·d)，約占全部樣本的90%，此外，約45%的人均居民生活用水小于《標(biāo)準(zhǔn)》下限，僅4%大于其上限；三區(qū)用水指標(biāo)上、下限之差僅為60 L/(人·d)，而實(shí)際城市間人均居民生活用水量分布范圍較寬，且較均勻的分布于76～220 L/(人·d)，約40%的人均居民生活用水量低于《標(biāo)準(zhǔn)》指標(biāo)下限，約10%高于其上限；四區(qū)90%城市間人均居民生活用水較分散地分布于100～250 L/(人·d)，約41%低于《標(biāo)準(zhǔn)》指標(biāo)下限，約12%高于其上限；五區(qū)城市間人均居民生活用水分布特征與三區(qū)極相似，較均勻地分布于76～180 L/(人·d)，與《標(biāo)準(zhǔn)》該區(qū)用水量指標(biāo)上、下限范圍相比，實(shí)際人均用水量分布范圍更廣，其中約22%低于《標(biāo)準(zhǔn)》指標(biāo)下限，約26%高于其上限；與《標(biāo)準(zhǔn)》中六區(qū)用水指標(biāo)范圍相比，實(shí)際六區(qū)城市間人均居民生活用水差異顯著，約77%分布于85～190 L/(人·d)，約13%的低于其下限，約50%大于其上限。實(shí)際上，《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)六區(qū)用水指標(biāo)設(shè)定的解釋說(shuō)明中也指出，其地域廣而城市數(shù)量少，故基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也少，且調(diào)查結(jié)果差異也極大，只能退而求其次地采用比照的方法來(lái)確定用水指標(biāo)，這也是《標(biāo)準(zhǔn)》中六區(qū)用水指標(biāo)與實(shí)際差異較大的主要原因。

此外，一、二、三、四區(qū)中各地區(qū)的人均居民生活用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均有較大部分低于《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)應(yīng)分區(qū)用水指標(biāo)下限，僅極少部分高于其上限；五、六區(qū)中也有小部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)低于《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)應(yīng)分區(qū)用水指標(biāo)下限，少部分高于其上限。

綜上可知，一、二區(qū)區(qū)內(nèi)城市間居民生活用水量差異較小，用水特征較相似；三～六區(qū)區(qū)內(nèi)城市間居民生活用水量主要分布區(qū)間差異較大，用水特征差異較顯著。除五區(qū)和六區(qū)外，其他區(qū)實(shí)際人均居民生活用水下限均遠(yuǎn)小于《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)應(yīng)指標(biāo)下限；一、二區(qū)基本都控制在《標(biāo)準(zhǔn)》用水指標(biāo)上限內(nèi)，三、四區(qū)少部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稍高于《標(biāo)準(zhǔn)》用水指標(biāo)上限；五、六區(qū)用水指標(biāo)范圍較小，而實(shí)際人均居民生活用水量差異較大。

2.3 基于城市規(guī)模的居民生活用水指標(biāo)分析

如《規(guī)劃規(guī)范》所述，城市規(guī)模與地理位置均會(huì)影響城市用水量指標(biāo)，現(xiàn)行《規(guī)劃規(guī)范》和《設(shè)計(jì)規(guī)范》提供的各種用水指標(biāo)均依據(jù)城市規(guī)模進(jìn)行了設(shè)定，各地區(qū)用水定額標(biāo)準(zhǔn)也根據(jù)城市規(guī)模分別設(shè)定，而《標(biāo)準(zhǔn)》各區(qū)用水指標(biāo)設(shè)定未涉及城市規(guī)模。因此，依據(jù)《規(guī)劃規(guī)范》將城市按規(guī)模分為超大城市、特大城市、大城市、中等城市和小城市5大類，進(jìn)而探討不同類型城市的人均居民生活用水特征，以便能更精確、更科學(xué)地指導(dǎo)用水指標(biāo)的修訂。

本次統(tǒng)計(jì)的627個(gè)城市中超大城市和特大城市僅14個(gè)，因此，超大和特大城市箱線圖10%和90%位置外的數(shù)據(jù)極少；中等城市和小城市數(shù)量多，占83%以上，大城市約占14%。我國(guó)地域遼闊，地理位置、氣候環(huán)境、資源分布等差異較大，因此，城市數(shù)量越多，人均居民生活用水量影響因素的表現(xiàn)就越復(fù)雜，從而大、中、小城市對(duì)應(yīng)箱線圖10%和90%位置外數(shù)據(jù)也就越多。從全國(guó)各類城市總體人均居民生活用水量箱線圖(圖4)幾個(gè)主要位置來(lái)看：除廣州外，超大城市間人均居民生活用水量較相似且較穩(wěn)定，其人均用水量下限為5類城市中最高；此后，隨城市規(guī)模變小其人均用水量上、下限、均值和中位線值均逐漸減小，中等城市人均用水分布僅稍高于小城市。

圖4 大陸地區(qū)不同規(guī)模城市人均居民生活用水箱線圖Fig.4 Boxplot for Domestic Water Consumption per Capita in Cities of Different Scales at Home

為進(jìn)一步分析城市規(guī)模與人均居民生活用水量的關(guān)系，同時(shí)也便于各區(qū)城市用水指標(biāo)的設(shè)定，圖5根據(jù)各區(qū)實(shí)際情況總結(jié)了區(qū)內(nèi)不同規(guī)模城市人均居民生活用水的分布情況。分區(qū)后，各區(qū)間城市類型與人均用水分布關(guān)系的相似性較小，區(qū)內(nèi)不同規(guī)模城市間人均用水分布特征也具有不同程度的差異。由此也說(shuō)明，城市規(guī)模對(duì)人均居民生活用水量有一定的影響，但其并不是決定城市人均用水量的主要因素。四區(qū)超大城市為廣州和深圳，其人均居民生活用水量分別為210～235 L/(人·d))和133～144 L/(人·d)。因此，如前所述，所有超大城市其人均居民生活用水量均較穩(wěn)定。各區(qū)間特大城市人均用水量變化性最大，其中，一、三、五區(qū)特大城市的人均用水量均明顯高于同區(qū)大、中、小城市，而二區(qū)和四區(qū)其分布范圍則介于大、中、小城市人均用水量分布范圍之內(nèi)。除三區(qū)外，其他區(qū)大城市同區(qū)內(nèi)中等城市間人均用水量分布差異不大。6個(gè)區(qū)小城市人均居民生活用水量下限均最低，人均用水量分布范圍均較大。

圖5 各分區(qū)不同規(guī)模城市人均居民生活用水箱線圖Fig.5 Boxplot for Domestic Water Consumption per Capita of Different Sizes Cities in Different Regions

2.4 關(guān)于城市居民生活用水指標(biāo)的建議

如2.2節(jié)所述，《標(biāo)準(zhǔn)》地域分區(qū)較合理但尚可稍作優(yōu)化，且各區(qū)用水指標(biāo)下限普遍偏高，上限稍偏低。因此，根據(jù)2010年以來(lái)，全國(guó)大陸地區(qū)各城市8年來(lái)實(shí)際居民生活用水情況及行業(yè)內(nèi)新的政策、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)《標(biāo)準(zhǔn)》提出修正建議(表2)。

結(jié)合2.3節(jié)分析結(jié)果，設(shè)定人均居民生活用水指標(biāo)時(shí)，不僅要分區(qū),還需對(duì)各區(qū)進(jìn)行城市類型劃分，從而可更好地指導(dǎo)各地區(qū)對(duì)用水指標(biāo)的選取。因此，本文主要參考圖5各區(qū)各類城市人均居民生活用水箱線圖來(lái)確定用水指標(biāo)的分布范圍。根據(jù)《關(guān)于加快建立完善城鎮(zhèn)居民用水階梯價(jià)格制度的指導(dǎo)意見》(發(fā)改價(jià)格[2013]2676號(hào))要求，階梯水價(jià)制定建議結(jié)合《標(biāo)準(zhǔn)》和各地實(shí)際，其首要原則是保證基本居民生活需求，第一、二級(jí)階梯水價(jià)原則上應(yīng)分別覆蓋80%和95%居民家庭用戶生活用水[4]。此外，考慮用水指標(biāo)還將用于節(jié)水和規(guī)劃等方面，指標(biāo)設(shè)定既不能過(guò)低也不能過(guò)高。表2中用水指標(biāo)范圍其上限主要依據(jù)各箱線圖90%位置對(duì)應(yīng)人均用水量并結(jié)合對(duì)城市數(shù)量和中位線位置的考量，其下限依據(jù)各箱線圖20%位置對(duì)應(yīng)人均用水量，并均在此基礎(chǔ)上做適度規(guī)整。

表2 人均居民生活用水量參考范圍Tab.2 Reference Range of Domestic Water Consumption per Capita

本文的研究均是基于各城市年平均日人均居民生活用水?dāng)?shù)據(jù)，不能做到跟蹤調(diào)查那樣細(xì)致的用戶分類統(tǒng)計(jì)，也無(wú)法體現(xiàn)全面的季節(jié)性用水規(guī)律。因此，表2中用水指標(biāo)參考范圍也僅是對(duì)各地區(qū)平均日居民生活用水的整體把握，可用于驗(yàn)證用水指標(biāo)范圍和各地用水定額參考，但不直接作為對(duì)《標(biāo)準(zhǔn)》用水指標(biāo)修訂值的建議。

3 結(jié)論

(1)我國(guó)地域遼闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地理環(huán)境、氣候差異、資源分布差異較大等多種因素錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致大陸各地區(qū)城市人均居民生活用水差異較大，從全國(guó)總體來(lái)看主要為50～220 L/(人·d)。

(2)通過(guò)對(duì)各省級(jí)行政地區(qū)8年來(lái)城市人均居民生活用水量的統(tǒng)計(jì)分析可知，《標(biāo)準(zhǔn)》中的地域分區(qū)較合理，個(gè)別地區(qū)可稍作優(yōu)化。

(3)由于居民生活用水統(tǒng)計(jì)地理覆蓋范圍、年代范圍、經(jīng)濟(jì)水平和居民用水習(xí)慣的變化及分析方法差異等多種因素的影響，本次統(tǒng)計(jì)分析顯示《標(biāo)準(zhǔn)》中各區(qū)用水指標(biāo)下限過(guò)高、上限稍偏低。

(4)總體而言，5大類城市中超大城市間人均居民生活用水量較相似且較穩(wěn)定，其下限為5類中最高；除超大城市外，城市規(guī)模越小，其人均用水量上、下限、均值和中位先值均逐漸減小，中等城市人均用水分布僅稍高于小城市。此外，本文對(duì)各區(qū)各類城市分別給定了人均居民生活用水量參考范圍，同時(shí)也建議《標(biāo)準(zhǔn)》修訂時(shí)加入對(duì)城市規(guī)模的考察。