江蘇省“十四五”節(jié)約用水潛力探究

孫曉文 陳松峰 何菡丹

(江蘇省水資源服務(wù)中心，江蘇 南京 210029)

黨中央、國務(wù)院高度重視節(jié)約用水工作，特別是國家節(jié)水行動方案印發(fā)實施后，節(jié)水已上升為國家意志和全民行動。節(jié)約用水是促進經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇，是解決復(fù)雜水問題的根本措施。

江蘇省地處我國南北氣候過渡帶，境內(nèi)地勢平坦、江河湖泊密布，素有“水鄉(xiāng)”之稱，是我國經(jīng)濟發(fā)展的排頭兵和領(lǐng)頭羊，也是一帶一路倡議以及長江經(jīng)濟帶、長三角一體化、江淮生態(tài)大走廊、國家沿海開發(fā)戰(zhàn)略等國家重大戰(zhàn)略核心承載地，在我國經(jīng)濟社會總體布局中居重要地位?！笆奈濉睍r期是江蘇省提高水資源集約節(jié)約利用水平的攻堅期，“高質(zhì)量發(fā)展”“美麗江蘇建設(shè)”均對全省節(jié)約用水工作提出了更高要求。

1 當前節(jié)水工作所面臨的形勢

水資源已經(jīng)成為制約經(jīng)濟社會發(fā)展的主要因素，迫切要求增強水憂患意識、水危機意識，從全面建成小康社會、實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，重視解決好水安全問題。“十四五”期間，江蘇省要樹立人口經(jīng)濟與資源環(huán)境相均衡的理念，提升水資源集約節(jié)約利用水平，為全省經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展提供支撐和保障。

自2019年4月《國家節(jié)水行動方案》印發(fā)以來，國家發(fā)展改革委、水利部、教育部等20個部門按照職責分工，各負其責，聯(lián)合發(fā)力，共同推動全社會節(jié)水，全面提升水資源利用效率，形成節(jié)水型生產(chǎn)生活方式，保障國家水安全，促進經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。同年8月，經(jīng)省政府同意，江蘇省水利廳、發(fā)展改革委聯(lián)合在全國率先印發(fā)《江蘇省節(jié)水行動實施方案》，對今后一個時期全省節(jié)水工作進行了總體部署，要求必須嚴格用水總量和強度雙控，加強農(nóng)業(yè)節(jié)水增效、工業(yè)節(jié)水減排、城鄉(xiāng)節(jié)水降損，全面提升水資源利用效率，建設(shè)節(jié)水防污型社會?！笆奈濉逼陂g，江蘇省要通過實施國家節(jié)水行動，促進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)。

“十四五”期間，江蘇省經(jīng)濟仍將保持高速增長，水資源承載壓力依然較大。在此形勢下，亟需構(gòu)建節(jié)水新格局，圍繞水資源取、用、耗、排、再利用等各個環(huán)節(jié)，實施全領(lǐng)域、全過程綜合節(jié)水。

2 用水水平分析

2.1 用水組成

根據(jù)2020年《江蘇省水資源公報》，江蘇省用水總量452.7億m3(考核口徑)。其中，農(nóng)業(yè)用水量266.6億m3，占用水總量的58.9%；工業(yè)用水量117.6億m3，占用水總量的26.0%；生活用水量63.7億m3，占用水總量的14.1%；生態(tài)用水量4.8億m3，占用水總量的1.0%。農(nóng)業(yè)用水量中，農(nóng)田灌溉用水240.3億m3，林牧漁畜用水量26.3億m3。工業(yè)用水量中，火核電用水量80.0億m3，一般工業(yè)用水量37.6億m3。生活用水中，城鎮(zhèn)公共用水19.4億m3，居民生活用水量44.3億m3。2020年江蘇省用水結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 2020年江蘇省用水結(jié)構(gòu)

2.2 江蘇省用水指標

2020年，江蘇省萬元地區(qū)生產(chǎn)總值用水量44.1m3，萬元工業(yè)增加值用水量31.1m3。農(nóng)田灌溉畝均用水量423.1m3，城鎮(zhèn)居民生活用水量158.0L/(人·d )，農(nóng)村居民生活用水量102.6L/(人·d) 。2020年，江蘇省萬元地區(qū)生產(chǎn)總值用水量仍較上海市(25.2m3)、浙江省(25.4m3)偏高；全省萬元工業(yè)增加值用水量與廣東省(20.7m3)、山東省(13.8m3)相比仍有一定差距；城鎮(zhèn)居民生活用水量較全國平均值[134L/(人·d)]也偏高。

2.3 江蘇省用水指標趨勢分析

2015—2020年，江蘇省用水總量總體穩(wěn)定，萬元地區(qū)生產(chǎn)總值用水量和萬元工業(yè)增加值用水量逐年下降，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)逐年提升。江蘇省用水指標趨勢分析見表1。

表1 2015—2020年江蘇省用水指標趨勢分析

由表1可知，江蘇省用水效率逐年提高，但和先進水平相比仍有一定差距，“十四五”期間各行業(yè)仍有一定的節(jié)水潛力待挖掘。

3 江蘇省“十四五”節(jié)水潛力分析估算

江蘇省“十四五”節(jié)水潛力按農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力、工業(yè)節(jié)水潛力及生活節(jié)水潛力進行分析。其中，現(xiàn)狀水平年為2020年，規(guī)劃水平年為2025年。

3.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力分析

農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力是指在規(guī)劃水平年，以現(xiàn)有灌溉農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，通過種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，并采取一系列工程措施提高農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)，采取各種農(nóng)藝措施減小植物灌溉凈定額等最大可能減少的取水量[1]。實際上，不論是通過渠系防滲等工程措施，還是采取先進的灌溉措施或農(nóng)藝措施，亦或采取調(diào)整作物結(jié)構(gòu)等管理措施，均表現(xiàn)為農(nóng)田畝均實際用水量(灌溉定額)的降低，最終體現(xiàn)為從灌溉取水口可能減少的最大取水量。

利用公式計算相應(yīng)年份的耕地灌溉畝均用水量：

Q灌t=(Q灌0ηn0)/ηnt

(1)

式中：Q灌t為規(guī)劃年的耕地灌溉畝均用水量，m3/畝；Q灌0為折算為平水年型的現(xiàn)狀年耕地實際灌溉畝均用水量，m3/畝，按照式(2)進行計算；ηn0、ηnt分別為現(xiàn)狀年和規(guī)劃年份農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。

Q灌0=KQ′灌0

(2)

式中：Q′灌0為現(xiàn)狀年的耕地實際灌溉畝均用水量，m3/畝，以水資源公報發(fā)布的數(shù)據(jù)為準；K為調(diào)節(jié)系數(shù)，按照式(3)計算。

(3)

規(guī)劃水平年相對于現(xiàn)狀年的年度農(nóng)業(yè)節(jié)水量按照式(4)計算：

W農(nóng)節(jié)潛=A0(Q灌0-Q灌t)

(4)

式中：W農(nóng)節(jié)潛為規(guī)劃年的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力；A0為現(xiàn)狀年農(nóng)田實際灌溉面積，萬畝；其余符號意義同前。

首先收集1997—2020年江蘇省降水量與畝均實際灌溉用水量數(shù)據(jù)(見表2)，計算調(diào)節(jié)系數(shù)K值。

表2 江蘇省多年降水數(shù)據(jù)和畝均灌溉用水量

根據(jù)P-Ⅲ曲線計算結(jié)果(見圖2)，分析江蘇省耕地實際灌溉用水量多年平均值與不同水平年下耕地實際灌溉畝均用水量的比值，得到調(diào)節(jié)系數(shù)與降水頻率的關(guān)系，結(jié)果如圖3所示，隨著降水量的減少，調(diào)節(jié)系數(shù)整體上呈減小趨勢。2020年江蘇省為豐水年份，降水頻率為7%，參照圖3，調(diào)節(jié)系數(shù)確定為1.1。

圖2 江蘇省降水P-Ⅲ曲線

圖3 不同頻率下調(diào)節(jié)系數(shù)計算結(jié)果

江蘇省2020年耕地實際灌溉畝均用水量為423m3，2020年和2025年灌溉水有效利用系數(shù)分別為0.614和0.625(預(yù)估)。折算為平水年型后的2020年和2025年耕地實際灌溉畝均用水量分別為465.3m3和458.6m3。最終計算2025年農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力為3.81億m3。

3.2 工業(yè)節(jié)水潛力分析

工業(yè)節(jié)水潛力是指因工業(yè)用水重復(fù)利用率提高而減少的新鮮水取水量和因供水管網(wǎng)改造而減少的輸水損失之和[2]。

假定工業(yè)用水總量不變，工業(yè)節(jié)水潛力來自新鮮水取水量的下降，工業(yè)節(jié)水潛力計算公式為

W工節(jié)潛=W工重節(jié)潛+W工管節(jié)潛

(5)

(6)

W工管節(jié)潛=W管0-W管0(1-η0)/(1-ηt)

(7)

式中：W工節(jié)潛為工業(yè)節(jié)水潛力；W工重節(jié)潛為由于工業(yè)用水重復(fù)利用率提高而減少的新鮮水取水量；W工管節(jié)潛為因供水管網(wǎng)改造而減少的輸水損失；W重0為現(xiàn)狀年工業(yè)重復(fù)利用水量；W重t為規(guī)劃水平年工業(yè)重復(fù)利用水量；ξ0為現(xiàn)狀水平年工業(yè)重復(fù)利用水率；ξt為規(guī)劃水平年工業(yè)重復(fù)利用水率。

2020年江蘇省一般工業(yè)用水量為37.6億m3，其中，取自公共供水管網(wǎng)的工業(yè)用水量為19.5億m3。2020年、2025年工業(yè)用水重復(fù)利用率分別為90%、93%(預(yù)估)，供水管網(wǎng)漏損率分別為9.3%、8%(預(yù)估)。計算得工業(yè)用水重復(fù)利用率節(jié)水潛力為1.13億m3，供水管網(wǎng)節(jié)水潛力為0.28億m3，工業(yè)節(jié)水潛力為1.41億m3。

3.3 生活節(jié)水潛力分析

生活節(jié)水潛力是指規(guī)劃水平年，以現(xiàn)有城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損率和節(jié)水器具普及率為基礎(chǔ)，通過供水管網(wǎng)改造、提高節(jié)水器具普及率并采取一系列非工程措施(如提高居民節(jié)水意識)，從生活取水口最大可能減少的取水量。

采取綜合節(jié)水措施后，生活節(jié)水潛力主要表現(xiàn)為供水管網(wǎng)漏損率降低和生活節(jié)水器具普及率的提高，所以生活區(qū)域節(jié)水潛力的基本計算公式為[3]

W生活節(jié)潛=W管網(wǎng)節(jié)潛+W器具節(jié)潛

(8)

W管網(wǎng)節(jié)潛=Wgw0-Wgw0(1-η0)/(1-ηt)

(9)

(10)

式中：W管網(wǎng)節(jié)潛為由于供水管網(wǎng)改造而減少的取水量；W器具節(jié)潛為由于節(jié)水器具普及率提高而減少的取水量；Wgw0為自來水廠供出的城鎮(zhèn)生活用水量；η0、ηt分別是現(xiàn)狀年和規(guī)劃水平年供水管網(wǎng)漏失率；R為城鎮(zhèn)人口，人；Jz為每人采用節(jié)水型器具的日可節(jié)水量(L/d)，取平均值28；P0、Pt分別是現(xiàn)狀年和規(guī)劃年節(jié)水器具普及率。

2020年自來水廠供出的城鎮(zhèn)生活用水量為54.4億m3，城鎮(zhèn)人口為6226萬人，2020年、2025年供水管網(wǎng)漏損率分別為9.3%、8%(預(yù)估)，2020年、2025年節(jié)水器具普及率分別為98%、99%。最終計算得供水管網(wǎng)節(jié)水潛力為0.77億m3，節(jié)水器具節(jié)水潛力為0.06萬m3，生活總節(jié)水潛力為0.83億m3。

3.4 總節(jié)水潛力

經(jīng)計算，江蘇省2025年總節(jié)水潛力為6.05億m3，見表3。

表3 江蘇省規(guī)劃水平年節(jié)水潛力計算成果 單位：億m3

4 建 議

4.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水對策建議

從江蘇省用水結(jié)構(gòu)來看，農(nóng)業(yè)用水占比最大，可挖掘的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力也最大。因此，“十四五”期間，應(yīng)優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，因地制宜推廣適應(yīng)性種植方式，探索種養(yǎng)結(jié)合、廢棄物資源化利用等生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，發(fā)展高效設(shè)施農(nóng)業(yè)。開展灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水化改造，改進地面灌水方法，推廣高效節(jié)水灌溉，提高灌溉輸配水利用率。完善農(nóng)業(yè)灌溉計量工程體系，逐步實現(xiàn)終端計量供水，促進農(nóng)田灌溉用水效率不斷提高。

4.2 工業(yè)節(jié)水對策建議

工業(yè)節(jié)水是實施國家節(jié)水行動的重要內(nèi)容，江蘇省工業(yè)用水水平較先進省份仍有一定差距[4]。因此，“十四五”期間，要促進產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局，嚴控高耗水行業(yè)用水增長，加快淘汰落后高耗水工藝、技術(shù)和裝備，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。遴選并大力推廣工業(yè)節(jié)水新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，提高高耗水行業(yè)節(jié)水技術(shù)水平，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率。大力推廣工業(yè)集聚區(qū)水梯級利用，實施工業(yè)園區(qū)節(jié)水改造工程，強化園區(qū)用水管理，建設(shè)節(jié)水型工業(yè)園區(qū)。

4.3 生活節(jié)水對策建議

生活節(jié)水貫穿經(jīng)濟社會發(fā)展的方方面面?！笆奈濉逼陂g，要加快開展城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)改造，降低供水管網(wǎng)漏損率；深入開展公共機構(gòu)和高耗水服務(wù)業(yè)節(jié)水改造；加快非常規(guī)水集蓄利用；深化節(jié)水宣傳教育，在全社會營造“惜水、節(jié)水、愛水、護水”的氛圍。