城市居民生活用水指標分析

潘 穎，曹積宏

(哈爾濱供水集團有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150000)

城市居民生活用水指使用公共供水設施或自建供水設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、沖洗衛生潔具、清掃等。確定城市居民生活用水指標是編制用水規劃依據的重要數據，是我國節水工作中的一項基礎性工作，事關節水規劃的科學性、合理性和可行性，也是節水考核中用來衡量用水戶節水水平的重要依據[1]，對指導城市供水價格改革，建立以節水為核心的水價機制，具有十分重要的作用。此外，指標對各地區制定城市居民生活用水定額等標準也具有重要的指導作用。王婧瀟等[2]分析我國各省市城鎮居民生活用水定額統計時指出，各省市均以現行《城市居民生活用水量標準》(GB 50331—2002)(以下簡稱《標準》)的水量指標為參考依據。但《標準》實施已近18年，供水行業已出臺了多項新的政策、法規和規范，且隨著技術的進步和經濟的發展，人們的生活和用水習慣也發生了較大的變化，城市居民實際生活用水情況也與18年前有了較大的出入。因此，《標準》中人均居民生活用水指標的合理性亟待探討和修訂。

1 數據來源與分析方法

現行《標準》中用水指標是通過6個自來水公司對6個區108個城市的居民家庭進行為期3年的抽樣調查和跟蹤分析而確定[3]，這種數據獲取方式分類細致，季節性用水規律統計全面，在當時具有代表性。但截至2017年底，全國大陸地區縣級市及以上城市已達660余座，《標準》抽樣的城市數量相對有限，代表性欠佳。

為較真實全面地反映全國大陸地區各城市的居民生活用水情況，本文整理分析了2010年—2017年《中國城市建設統計年鑒》中大陸地區627個城市8年來約4 760個城市居民生活用水的數據。通過對大陸地區不同分區、不同省、直轄市和自治區及不同規模城市進行居民生活用水分析，驗證并探討《標準》中城市居民生活用水指標，并結合供水行業內其他新版規范對《標準》中地域分區、用水指標等提出建設性意見，以期對《標準》修訂、城市需水量預測、水價改革和節水政策制定提供較科學合理的參考。

2 城市居民生活用水指標分析

2.1 全國城市居民生活用水概況

圖1統計了8年來我國大陸地區627個城市的人均居民生活用水整體情況。由圖1可知：我國城市人均居民生活用水主要為50～220 L/(人·d)，約占全部統計數據的95%；約20%的統計數據小于《標準》中用水指標的最小下限75 L/(人·d)，僅約2%大于《標準》中用水指標最大上限220 L/(人·d)。此外，《標準》指出，各區指標上限參考了該區氣溫變化和用水高峰月變化參數，而本文分析數據均為實際年平均日的人均居民生活用水量。因此，從全國大陸地區總體情況來看，《標準》中居民生活用水指標下限過高，上限稍偏低。

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

2.2 基于地域分區的居民生活用水指標分析

2.2.1 對《標準》地域分區的探討

我國地域遼闊，《標準》編制時為保證用水指標更具參考價值，主要參考了1993年版《建筑氣候區劃標準》，并結合地理環境和當時的城市經濟水平等因素，將大陸地區分為6個區。

圖2根據《標準》地域分區順序生成了大陸地區31個省級行政區的人均居民生活用水量箱線圖。箱線圖將各自近8年的人均用水數據按從小到大排列，由圖2可知對應地區城市居民生活用水的主要分布情況。通過對比各箱線圖10%、20%、中位線、均值和90%這幾個主要位置的人均居民生活用水量，探討《標準》分區的合理性。直轄市由于城市經濟結構較穩定、城市內地理和氣候差異極小，歷年用水量較穩定，分區判斷時，只要其介于區域內主要人均用水分布特征，便認定為合理；對于寧夏、西藏、青海、海南這類下轄城市數量少的地區，由于用水量統計數據少，且城市間經濟水平差異較大，判定其分區時，不能單純從其箱體的幾個主要位置來看，應考察其居民生活用水整體分布與其他地區的相似性。

如圖2所示，《標準》中一區指東三省和內蒙古地區。一區內 4個箱線圖具有極相似的用水量分布特征，且與二區外其他地區人均用水分布差異明顯，可見一區分區合理。

圖2 各省、自治區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

二區涉及地域寬廣、城市較多，因此，各地區間對應的人均用水分布相似性較一區稍差。甘肅除蘭州、天水外均為小城市，其中，除經濟水平較發達的金昌、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，尤其是經濟發展相對滯后的定西、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內其他省份均偏低，但其整體人均用水分布與同區其他地區仍相似。雖然寧夏回族自治區箱線圖主要位置顯示其人均用水分布與該區其他城市差異顯著，但整體分布相似。因此，《標準》二區劃分也合理。

三區其人均用水分布均明顯高于一區和二區，主要原因應與其整體經濟水平更高有關。三區涉及地域寬廣、城市數量較多，影響人均居民生活用水量的因素也更復雜，因此，各省人均用水分布范圍更大。除安徽、江西和福建外，區內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)均明顯低于同區其他省份，但其下限(10%位置)、眾數(中位線)及均值與同區除福建外的其他省份相近，且地理緯度相當。因此，將其劃為同區也較合理。福建與三區其他省份人均用水分布差異較大，但與四區省份具有更相似的下限和整體分布，且現行《城市給水工程規劃規范》(GB 50282—2016)(以下簡稱《規劃規范》)和《室外給水設計規范》(GB 50013—2018)(以下簡稱《設計規范》)中福建與四區省份也同屬一區。因此，為便于用水指標參考，建議可將福建劃入四區。

在《規劃規范》、《設計規范》以及《標準》中，廣西、廣東和海南均屬于各種用水指標最高的一類。圖2中四區各箱線圖也得出相似的結果，其人均居民生活用水上、下限均遠高于其他地區。因此，將其劃為同區也較合理。但區內地區間人均用水分布差異較其他區差異稍大，因此，分區用水指標確定時上、下限范圍應比其他區更大。

《標準》中五區指云、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的人均用水分布差異明顯，因此，該區劃分也合理。

六區指新疆、西藏和青海。雖然均為我國省級行政區中面積最大的地區，但西藏和青海所轄縣級市及以上行政級別的城市極少，用水量統計數據也少。因此，其人均用水箱線圖顯示分布范圍極寬。但從10%～90%的總體分布上來說，3個地區箱線圖顯示的人均用水整體范圍也較相似，因此，劃為一區也比較合理。

綜上所述，《標準》的分區劃分與現階段各地區實際人均用水特征較相符，但福建分區劃分還可進一步優化。

2.2.2 基于《標準》分區的用水指標分析

《標準》將全國大陸地區城市劃分為6個區域，并對6個區域分別制定了用水指標限值，如表1所示。

表1 《標準》中各區城市居民生活用水指標限值Tab.1 Indicators in Standard of Water Quantity for City’s Residential Use

為便于直觀對比分析，圖3根據各區用水指標上、下限分別將一、二、六區和三、四、五區的人均居民生活用水量統一分段劃分。

圖3 不同分區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：一區城市間人均居民生活用水集中于45～105 L/(人·d)，約占全部統計數據的83%，與《標準》中指標相比，約62%的人均居民生活用水小于其下限，僅4%大于其上限；二區城市間人均居民生活用水量主要分布范圍較一區稍寬，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《標準》下限，僅4%大于其上限；三區用水指標上、下限之差僅為60 L/(人·d)，而實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《標準》指標下限，約10%高于其上限；四區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《標準》指標下限，約12%高于其上限；五區城市間人均居民生活用水分布特征與三區極相似，較均勻地分布于76～180 L/(人·d)，與《標準》該區用水量指標上、下限范圍相比，實際人均用水量分布范圍更廣，其中約22%低于《標準》指標下限，約26%高于其上限；與《標準》中六區用水指標范圍相比，實際六區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。實際上，《標準》對六區用水指標設定的解釋說明中也指出，其地域廣而城市數量少，故基礎數據也少，且調查結果差異也極大，只能退而求其次地采用比照的方法來確定用水指標，這也是《標準》中六區用水指標與實際差異較大的主要原因。

此外，一、二、三、四區中各地區的人均居民生活用水統計數據均有較大部分低于《標準》對應分區用水指標下限，僅極少部分高于其上限；五、六區中也有小部分統計數據低于《標準》對應分區用水指標下限，少部分高于其上限。

綜上可知，一、二區區內城市間居民生活用水量差異較小，用水特征較相似；三～六區區內城市間居民生活用水量主要分布區間差異較大，用水特征差異較顯著。除五區和六區外，其他區實際人均居民生活用水下限均遠小于《標準》中對應指標下限；一、二區基本都控制在《標準》用水指標上限內，三、四區少部分統計數據稍高于《標準》用水指標上限；五、六區用水指標范圍較小，而實際人均居民生活用水量差異較大。

2.3 基于城市規模的居民生活用水指標分析

如《規劃規范》所述，城市規模與地理位置均會影響城市用水量指標，現行《規劃規范》和《設計規范》提供的各種用水指標均依據城市規模進行了設定，各地區用水定額標準也根據城市規模分別設定，而《標準》各區用水指標設定未涉及城市規模。因此，依據《規劃規范》將城市按規模分為超大城市、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、更科學地指導用水指標的修訂。

本次統計的627個城市中超大城市和特大城市僅14個，因此，超大和特大城市箱線圖10%和90%位置外的數據極少；中等城市和小城市數量多，占83%以上，大城市約占14%。我國地域遼闊，地理位置、氣候環境、資源分布等差異較大，因此，城市數量越多，人均居民生活用水量影響因素的表現就越復雜，從而大、中、小城市對應箱線圖10%和90%位置外數據也就越多。從全國各類城市總體人均居民生活用水量箱線圖(圖4)幾個主要位置來看：除廣州外，超大城市間人均居民生活用水量較相似且較穩定，其人均用水量下限為5類城市中最高；此后，隨城市規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 大陸地區不同規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

為進一步分析城市規模與人均居民生活用水量的關系，同時也便于各區城市用水指標的設定，圖5根據各區實際情況總結了區內不同規模城市人均居民生活用水的分布情況。分區后，各區間城市類型與人均用水分布關系的相似性較小，區內不同規模城市間人均用水分布特征也具有不同程度的差異。由此也說明，城市規模對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定。各區間特大城市人均用水量變化性最大，其中，一、三、五區特大城市的人均用水量均明顯高于同區大、中、小城市，而二區和四區其分布范圍則介于大、中、小城市人均用水量分布范圍之內。除三區外，其他區大城市同區內中等城市間人均用水量分布差異不大。6個區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 各分區不同規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 關于城市居民生活用水指標的建議

如2.2節所述，《標準》地域分區較合理但尚可稍作優化，且各區用水指標下限普遍偏高，上限稍偏低。因此，根據2010年以來，全國大陸地區各城市8年來實際居民生活用水情況及行業內新的政策、標準和規范對《標準》提出修正建議(表2)。

結合2.3節分析結果，設定人均居民生活用水指標時，不僅要分區,還需對各區進行城市類型劃分，從而可更好地指導各地區對用水指標的選取。因此，本文主要參考圖5各區各類城市人均居民生活用水箱線圖來確定用水指標的分布范圍。根據《關于加快建立完善城鎮居民用水階梯價格制度的指導意見》(發改價格[2013]2676號)要求，階梯水價制定建議結合《標準》和各地實際，其首要原則是保證基本居民生活需求，第一、二級階梯水價原則上應分別覆蓋80%和95%居民家庭用戶生活用水[4]。此外，考慮用水指標還將用于節水和規劃等方面，指標設定既不能過低也不能過高。表2中用水指標范圍其上限主要依據各箱線圖90%位置對應人均用水量并結合對城市數量和中位線位置的考量，其下限依據各箱線圖20%位置對應人均用水量，并均在此基礎上做適度規整。

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數據，不能做到跟蹤調查那樣細致的用戶分類統計，也無法體現全面的季節性用水規律。因此，表2中用水指標參考范圍也僅是對各地區平均日居民生活用水的整體把握，可用于驗證用水指標范圍和各地用水定額參考，但不直接作為對《標準》用水指標修訂值的建議。

3 結論

(1)我國地域遼闊，經濟發展水平、地理環境、氣候差異、資源分布差異較大等多種因素錯綜復雜，導致大陸各地區城市人均居民生活用水差異較大，從全國總體來看主要為50～220 L/(人·d)。

(2)通過對各省級行政地區8年來城市人均居民生活用水量的統計分析可知，《標準》中的地域分區較合理，個別地區可稍作優化。

(3)由于居民生活用水統計地理覆蓋范圍、年代范圍、經濟水平和居民用水習慣的變化及分析方法差異等多種因素的影響，本次統計分析顯示《標準》中各區用水指標下限過高、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定，其下限為5類中最高；除超大城市外，城市規模越小，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，本文對各區各類城市分別給定了人均居民生活用水量參考范圍，同時也建議《標準》修訂時加入對城市規模的考察。