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(dòng)方案印發(fā)實(shí)施后，節(jié)水已上升為國家意志和全民行動(dòng)。節(jié)約用水是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shì)平坦、江河湖泊密布，素有“水鄉(xiāng)”之稱，是我國經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)社會(huì)總體布局中居重要地位。“十四五”時(shí)期是江蘇省提高水資源集約節(jié)約利用水平的攻堅(jiān)期，“高質(zhì)量發(fā)展”“美麗江蘇建設(shè)”均對(duì)全省節(jié)約用水工作提出了更高要求。

1 當(dāng)前節(jié)水工作所面臨的形勢(shì)

水資源已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素，迫切要求增強(qiáng)水憂患意識(shí)、水危機(jī)意識(shí)，從全面建成小康社會(huì)、實(shí)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(jì)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(jì)社會(huì)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(dòng)方案》印發(fā)以來，國家發(fā)展改革委、水利部、教育部等20個(gè)部門按照職責(zé)分工，各負(fù)其責(zé)，聯(lián)合發(fā)力，共同推動(dòng)全社會(huì)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(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(dòng)實(shí)施方案》，對(duì)今后一個(gè)時(shí)期全省節(jié)水工作進(jìn)行了總體部署，要求必須嚴(yán)格用水總量和強(qiáng)度雙控，加強(qiáng)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(huì)。“十四五”期間，江蘇省要通過實(shí)施國家節(jié)水行動(dòng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(jì)仍將保持高速增長，水資源承載壓力依然較大。在此形勢(shì)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(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)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(bào)》，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(biāo)

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(biāo)趨勢(shì)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(biāo)趨勢(shì)分析見表1。

表1 2015—2020年江蘇省用水指標(biāo)趨勢(shì)分析

由表1可知，江蘇省用水效率逐年提高，但和先進(jìn)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(jìn)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(shí)際上，不論是通過渠系防滲等工程措施，還是采取先進(jìn)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(shí)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(jì)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(shí)際灌溉畝均用水量，m3/畝，按照式(2)進(jìn)行計(jì)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(shí)際灌溉畝均用水量，m3/畝，以水資源公報(bào)發(fā)布的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；K為調(diào)節(jié)系數(shù)，按照式(3)計(jì)算。

(3)

規(guī)劃水平年相對(duì)于現(xiàn)狀年的年度農(nóng)業(yè)節(jié)水量按照式(4)計(jì)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(shí)際灌溉面積，萬畝；其余符號(hào)意義同前。

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

表2 江蘇省多年降水?dāng)?shù)據(jù)和畝均灌溉用水量

根據(jù)P-Ⅲ曲線計(jì)算結(jié)果(見圖2)，分析江蘇省耕地實(shí)際灌溉用水量多年平均值與不同水平年下耕地實(shí)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(shì)。2020年江蘇省為豐水年份，降水頻率為7%，參照?qǐng)D3，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(jì)算結(jié)果

江蘇省2020年耕地實(shí)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(shí)際灌溉畝均用水量分別為465.3m3和458.6m3。最終計(jì)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(jì)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(jì)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(shí))，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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算成果 單位：億m3

4 建 議

4.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水對(duì)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(jìn)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(jì)量工程體系，逐步實(shí)現(xiàn)終端計(jì)量供水，促進(jìn)農(nóng)田灌溉用水效率不斷提高。

4.2 工業(yè)節(jié)水對(duì)策建議

工業(yè)節(jié)水是實(shí)施國家節(jié)水行動(dòng)的重要內(nèi)容，江蘇省工業(yè)用水水平較先進(jìn)省份仍有一定差距[4]。因此，“十四五”期間，要促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局，嚴(yán)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(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。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(jí)利用，實(shí)施工業(yè)園區(qū)節(jié)水改造工程，強(qiáng)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(duì)策建議

生活節(jié)水貫穿經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的方方面面。“十四五”期間，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(jī)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(huì)營造“惜水、節(jié)水、愛水、護(hù)水”的氛圍。