農(nóng)村居民年需水量預(yù)測方法分析

崔玉瑩

摘 要：近年來，隨著脫貧攻堅(jiān)和新農(nóng)村建設(shè)的開展，農(nóng)村居民生活環(huán)境和生活水平得到逐步改善，居民生活需水量也呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。為提高村社集中供水的質(zhì)量，采用實(shí)地調(diào)查的方式，了解了目標(biāo)村社過去10年的居民年用水量、人口、人均收入及用水設(shè)施的情況。依據(jù)居民的節(jié)水意識(shí)、用水設(shè)施的實(shí)際情況，從社會(huì)政策、工程節(jié)水和經(jīng)濟(jì)手段方面提出了可行的節(jié)水建議和對(duì)策。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居民生活用水;需水量;灰色模型

中圖分類號(hào)：TV213.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）01-0066-03

Abstract： In recent years， with the development of poverty alleviation and new rural construction， the living environment and living standard of rural residents have been gradually improved， and the living water demand of residents has also shown an obvious upward trend. In order to improve the quality of centralized water supply in the village community， the annual water consumption， population， per capita income and water facilities of the target village community in the past ten years were investigated by field investigation. According to the residents' awareness of water saving and the actual situation of water use facilities， feasible water saving suggestions and countermeasures were put forward from the aspects of social policy， engineering water saving and economic means.

Keywords： domestic water use for rural residents;water demand;grey model

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)人們的生活水平顯著提高，隨著用水設(shè)備的完善，居民的生活用水量也在逐年增加。然而，農(nóng)村地區(qū)普遍存在居民節(jié)水意識(shí)較弱、水資源利用率低的問題。長此以往，不僅造成供水過程中水資源和能源的大量浪費(fèi)，而且導(dǎo)致供水量持續(xù)增長，供水系統(tǒng)負(fù)荷加重、可靠性降低。通過對(duì)基層村落實(shí)際情況進(jìn)行走訪調(diào)研，利用科學(xué)合理的模型對(duì)居民年需水量進(jìn)行預(yù)測，并對(duì)用水現(xiàn)狀進(jìn)行分析，可以有效提高供水的科學(xué)性和安全性，并減少水資源浪費(fèi)。相對(duì)于城市居民需水量的預(yù)測研究，對(duì)農(nóng)村居民生活用水狀況的研究較少，且以往的研究大多集中在用水行為的社會(huì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)研究方面。例如，方知等通過走訪調(diào)查的方式分析研究了湖北農(nóng)村地區(qū)居民生活用水量與家庭人均年收入、供水方式等可能影響因素間的相關(guān)性[1]。嚴(yán)巖等基于灰色模型，利用全國農(nóng)村居民用水抽樣調(diào)查結(jié)果，對(duì)農(nóng)村生活用水影響因子進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明，人均住房面積、人均收入和洗浴習(xí)慣是影響農(nóng)村居民生活用水量最主要的因子[2]。黃夢婷等基于徐州市農(nóng)村居民消費(fèi)支出結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，從農(nóng)民經(jīng)濟(jì)承受能力角度，運(yùn)用擴(kuò)展線性支出系統(tǒng)模型測算了不同時(shí)期農(nóng)村居民的可承受水價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[3]。目前，我國農(nóng)村集中供水工程存在的主要問題為運(yùn)營狀況較差、效率低下、供水出現(xiàn)間斷、安全性較低等[4]。針對(duì)農(nóng)村居民生活水量預(yù)測研究的難點(diǎn)，即數(shù)據(jù)收集困難及居民自身素質(zhì)對(duì)用水行為的不確定性影響的情況，本文對(duì)居民人均用水量狀況進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，最后對(duì)今后村社的節(jié)約用水，提高供水效率和可靠性提出了可行對(duì)策，為上級(jí)部門進(jìn)一步提高農(nóng)村居民供水水平和用水滿意率，加強(qiáng)農(nóng)村污水治理，構(gòu)建社會(huì)主義新農(nóng)村工作提供合理的示范和參考。

1 生活用水需求狀況分析

1.1 生活用水利用現(xiàn)狀分析

隨著人們生活水平的不斷提高，影響居民生活用水的因素也在不斷增多。本研究中的村落位于河南省開封市，是我國典型的鄉(xiāng)村環(huán)境。根據(jù)實(shí)際調(diào)查可知，該村落2009—2018年的出生率和死亡率相近，總?cè)丝诨揪S持在2 015～2 350人。相比于人口的變化，該村落的人均收入水平有較大增幅，從2009年的2 740元上升到2018年的4 850元，人均收入的大幅增加也暗示著該村生活水平顯著提高。但是，水資源利用率低，人均生活用水量大的矛盾在將來會(huì)進(jìn)一步加劇。該村2009—2018年用水量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

1.2 節(jié)水對(duì)策

在廣大鄉(xiāng)村地區(qū)，由于信息不完備及居民自身能力有限，居民對(duì)水資源短缺現(xiàn)狀認(rèn)識(shí)不足，日常生活中的節(jié)水意識(shí)較弱[5]。針對(duì)該村落居民人均日生活用水定額消耗量較大的問題，有必要采取科學(xué)合理的手段改善居民的日常生活用水習(xí)慣，提高節(jié)水意識(shí)，以期達(dá)到合理的用水量，確保供水安全。節(jié)約用水對(duì)策如圖1所示。

第一，提高節(jié)水意識(shí)，科學(xué)用水。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)水資源的需求逐漸增加，但是我國的淡水資源極其有限。從圖2可知，我國近幾年的水資源總量呈先上升后下降的趨勢，人均水資源量僅為2 077 m3，屬于世界人均水資源占有量最貧乏的國家之一。而居民作為水資源消費(fèi)的主體，由于缺乏相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)水資源現(xiàn)狀認(rèn)識(shí)不足，造成節(jié)水意識(shí)較為薄弱。因此，有必要在居民日常生活中加強(qiáng)節(jié)水宣傳力度，在維持由村社免費(fèi)供水的現(xiàn)狀下，讓居民科學(xué)合理地認(rèn)識(shí)到水資源短缺的現(xiàn)狀，在提高居民生活水平的同時(shí)，使其積極主動(dòng)地參與到日常節(jié)水活動(dòng)中，鼓勵(lì)一水多用，提高生活用水的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)生活廢水的零排放。

第二，在村落中加強(qiáng)節(jié)水建設(shè)。該村落為進(jìn)一步完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善生產(chǎn)生活條件和居住環(huán)境，提高居民生活用水的質(zhì)量和安全性，自2010年起開始通過管網(wǎng)由村社統(tǒng)一為居民供水。節(jié)水是提高水資源利用率最有效的措施之一，在加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)，在入戶處大力推廣和鼓勵(lì)居民安裝更換新型的節(jié)水器具。從圖3可知，近年來，我國水司對(duì)管網(wǎng)發(fā)生漏損的現(xiàn)象進(jìn)行管控，效果初顯，漏損率呈下降趨勢，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋪設(shè)的輸配水管網(wǎng)的巡查檢修，及時(shí)修補(bǔ)存在跑冒滴漏問題的管段，提高輸水效率，減少水流失量。同時(shí)，還應(yīng)力爭在精準(zhǔn)扶貧的同時(shí)構(gòu)建節(jié)水型社會(huì)主義新農(nóng)村，做到在不影響居民正常、合理用水的前提下，節(jié)約水資源，促進(jìn)水資源的永續(xù)利用。爭在精準(zhǔn)扶貧的同時(shí)構(gòu)建節(jié)水型社會(huì)主義新農(nóng)村，做到在不影響居民正常、合理用水的前提下，節(jié)約水資源，促進(jìn)水資源的永續(xù)利用。

第三，采用經(jīng)濟(jì)措施對(duì)用水量加以調(diào)控。根據(jù)相關(guān)政策，并結(jié)合村社的集體經(jīng)濟(jì)情況，可以考慮在后期現(xiàn)有供水配套設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重供水不足問題時(shí)，在盡可能保證廣大居民利益的前提下對(duì)用戶部分超出一定限額的用水征收相應(yīng)水費(fèi)，并實(shí)行階梯水費(fèi)制度，遏制不合理需水量，這對(duì)緩解用水高峰時(shí)期的水資源供需矛盾具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 基于灰色GM（1，1）模型的需水量預(yù)測方法分析

居民用水的影響因素較多，可以按照屬性的不同將其分為外部因素和內(nèi)部因素，外部因素主要包括環(huán)境、國家政策調(diào)控方式、居住環(huán)境、供水設(shè)施等，內(nèi)部因素主要包括面對(duì)生活的心態(tài)等心理因素[6]。由此可知，對(duì)居民需水量的中長期預(yù)測是一個(gè)涉及多因素、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，而灰色系統(tǒng)是由我國學(xué)者鄧聚龍教授在1982年3月首先提出來的。在灰色系統(tǒng)理論中，利用較少的或不確切的表示灰色系統(tǒng)行為特征的原始數(shù)據(jù)序列進(jìn)行生成變換后建立的，用以描述灰色系統(tǒng)內(nèi)部事物連續(xù)變化過程的模型，稱為灰色模型（Grey Model），簡稱GM模型。其主要是通過少量的、不完全的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建灰色預(yù)測模型，然后對(duì)研究對(duì)象作出一個(gè)模糊性的長期分析和描述。在利用灰色系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)，主要是從一個(gè)不甚明確的、整體信息不足的系統(tǒng)中抽象并建立起一個(gè)模型，該模型能使灰色系統(tǒng)的因素由不明確到明確，由知之甚少發(fā)展到知之較多提供研究基礎(chǔ)?；疑到y(tǒng)理論是控制論的觀點(diǎn)和方法延伸到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的產(chǎn)物，也是自動(dòng)控制科學(xué)與運(yùn)籌學(xué)數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的結(jié)果。如果將灰色預(yù)測模型運(yùn)用到居民需水量的預(yù)測分析中，不僅可以為供水企業(yè)提供參考的供水值，而且可以根據(jù)需水量的變化分析影響因素，這樣一來，也可以有效分析國家政策的落實(shí)情況。同時(shí)，可以根據(jù)灰色模型預(yù)測的需水量值進(jìn)行有效調(diào)控，及時(shí)對(duì)農(nóng)村居民用水進(jìn)行約束和控制，提高農(nóng)村居民節(jié)約用水的意識(shí)。因此，將灰色GM（1，1）模型用于居民年生活用水量數(shù)據(jù)分析，對(duì)該村落未來10年的居民年需水量進(jìn)行預(yù)測，就可以使供水企業(yè)根據(jù)居民生活的需水量及時(shí)調(diào)控供水量，也可以為國家制定相關(guān)政策提供參考?；疑Ｐ蛻?yīng)用廣泛，主要是由于其具有如下特征。

①只需要4個(gè)以上數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行灰色模型構(gòu)建，對(duì)于建模參數(shù)的需求量較少。

②不需要分析數(shù)據(jù)原始特征，通過有限次的生成就可以將無規(guī)則序列或服從任何分布的任意光滑離散的原始序列轉(zhuǎn)化為有規(guī)則序列。

③灰色模型的構(gòu)建是屬于常系數(shù)性質(zhì)的，參數(shù)分布是“灰”的，所以既可以保持原系統(tǒng)的特征，也可以較好地反映系統(tǒng)的實(shí)際情況，建模精度較高[7]。

3 結(jié)論

本文采用自下而上的方式，通過對(duì)基層村落的精準(zhǔn)調(diào)研，分別從社會(huì)、工程和經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面提出了可行性的建議，在農(nóng)村居民用水和供水方面為上級(jí)部門開展扶貧攻堅(jiān)、農(nóng)村污水治理、構(gòu)建社會(huì)主義新農(nóng)村提供示范和參考。

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