深圳市用水現狀評價及其潛力分析

梅欣佩，劉娜娜，王秋良，成 潔

(1.深圳市水務規劃設計院股份有限公司，廣東 深圳 518022；2.深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳 518116)

深圳作為中國南部海濱城市，毗鄰香港，是中國最早開放的經濟特區、3大全國性金融中心之一、粵港澳大灣區4大中心城市之一，廣東省的副省級城市，創造了舉世矚目的“深圳速度”，作為我國改革開放的重要窗口，深圳已經成為一座充滿魅力、動力、活力、創新力的國際化創新型城市。近期國家賦予深圳中國特色社會主義先行示范區的崇高使命，要求深圳在更高起點、更高層次、更高目標上率先建成節水典范城市[1- 2]。深圳市水資源時空分布不均，人均水資源量154m3(2019年常住人口計算)，不足世界水危機標準人均水資源量的1/3，85%以上的水源均由境外調入[3- 4]。隨著城市高密度建成，經濟社會發展對用水的需求不斷加大，供需矛盾會更加突出，水資源短缺已然成為制約深圳市高質量發展的關鍵因素，高效合理利用水資源成為深圳市經濟社會可持續發展和生態文明建設的重要內容[5]，實施節水減排迫在眉睫。本文在梳理總結深圳市用水水平基礎之上，對比國內外先進用水水平，找出差距，進一步分析各行業節水潛力，并提出節水建議，為深圳市水資源開發與管理以及水務高質量發展，踐行新時期治水方針提供技術支撐與思路[6]。

1 用水現狀

1.1 用水總量變化特征

1.1.1用水總量變化

根據圖1—2可知：2000—2019年間用水量、人口隨時間呈線性變化，GDP隨時間呈現指數變化，相關性系數均在0.86以上，2008年以后GDP增長速度較人口與用水量更加明顯。用水量隨人口呈二次函數、隨GDP呈指數函數的趨勢進行變化，相關系數均在0.92以上，為正相關的關系。20年間人口年均增長率為3.31%、GDP年均增長率為14.82%，受社會經濟發展的影響，全市用水總量呈階段變化，2000—2019年間年均增長率為2.63%，均小于人口以及GDP年均增長率。其中：2000—2007年，隨著人口及GDP增長，全市用水總量從12.27億m3快速增加到18.01億m3，平均增長幅度4.91%。2008—2009年，受2008年全球經濟危機影響，全市2008年用水量增長幅度變緩，2009年用水總量甚至出現下降。2010—2011年，全市經濟逐漸復蘇，用水總量開始低速增長，年均增長率0.8%，2011年用水總量達到19.55億m3。2012—2013年，隨著最嚴格水資源管理制度的實施，全市用水總量開始出現下降趨勢，2012年用水總量下降到19.07億m3。2014—2019年，受到人口增長和經濟發展驅動以及最嚴格水資源管理制度雙重影響，全市用水總量呈小幅度增長(年均增長率0.26%)，2019年用水總量達到20.62億m3。

圖1 2000—2019年深圳市用水量、人口、GDP變化情況

圖2 用水量與人口、GDP的關系

1.1.2用水總量年際間增長率變化

根據圖3可知：深圳市用水總量、人口、GDP年際間增長率分別穩定在-5%～12%、0.5%～6%、5%～45%，最大的年際間增長率分別為2002—2003年11.86%、2014—2015年5.57%、2004—2005年43.94%，說明用水總量、人口、GDP年際間增長率并不是同時段達到最大，總體上人口、GDP保持較好的增長態勢，三者之間相互制約。GDP年際增長率從2007—2008年的15.39%變為2008—2009年的5.06%，有所放緩，同時用水量2008—2009年出現負增長，用水量2010年增長速率較2009年增大約8%，GDP較上一年增長率為15.39%，表明經濟危機以后深圳市社會經濟發展快速復蘇，2011年后用水量年際間增長率均小于3%，主要是2011年，中央一號文件明確提出實行最嚴格的水資源管理制度，相應地劃定用水總量、用水效率和水功能區限制納污“三條紅線”，實施效果在深圳市是顯著的。

圖3 2000—2019年深圳市用水量、人口、GDP年際間變化情況

1.2 行業用水變化特征

1.2.1行業用水量及用水結構變化

根據圖4—5可知：深圳市用水以居民生活用水、城市公共用水及工業用水為主，三者占比達80%～97%，多年平均占比為90.47%，最大的年份為2007年，占到96.45%。其中居民生活、城市公共、工業用水占比分別為30%～40%、19%～30%、20%～35%，多年平均占比依次為36.31%、25.84%、28.33%。居民生活用水和城市公共用水量受人口規模增長驅動呈持續增長態勢。城市居民生活用水量從2000年的4.22億m3增長到2019年的7.84億m3，年均增長率為3.14%，用水比重從34.39%增長到38.0%；城市公共用水量從2000年的2.88億m3增長到2019年的6.07億m3，年均增長率為3.80%，用水比重從23.47%增長到29.45%；工業用水量從2000年的2.95億m3增長到2019年4.71億m3，年均增長率為2.36%，用水比重從2000年的24.04%下降到2019年的22.8%，在2012年之前用水量呈增加趨勢，年均增長率為7.22%，2011年用水量達到峰值6.07億m3，2012年之后隨著最嚴格水資源管理制度的實施，工業產業結構優化調整和節水技改持續推進，全市工業用水量開始出現下降趨勢，年均下降率為3.11%；農業用水量從2000年的2.22億m3下降至2019年的0.68億m3，年均下降率為5.76%。農業用水量在2012年之前呈波動趨勢，2000年農業用水量最大2.22億m3，隨著經濟快速發展，城市高密度的建成，產業結構進行調整，2014年之后用水量呈下降態勢，年均下降率3.51%，用水占比也由2000年的18.09%下降到2019年3.28%。生態環境用水量從2002年0.08億m3增加到2019年1.37億m3，年均增長率為16.89%，占比也由0.6%提高到了6.78%，用水量增加了約17倍。在2007年之前呈波動趨勢，隨著十七大報告提出：要建設生態文明，基本形成節約能源資源和保護生態環境的產業結構、增長方式、消費模式后，2008年較2007年增長了約30倍，2012年之后基本趨于穩定，局部年份有小幅度增長。

圖4 2000—2019年深圳市各行業用水量變化(單位：億m3)

圖5 2002—2019年深圳市各行業用水占比情況變化

1.2.2行業用水年際增長率變化

根據表1可知：居民生活、城市公共、工業、農業以及生態環境用水年際增長率分別在-2%～29%、-24%～25%、-12%～36%、-57%～58%、-76%～39%之間(其中2003、2008年除外)；2009年居民生活、工業、農業用水年際間增長率大幅度降低，2010年居民生活、工業又出現較大幅度回升，主要是因為2008年經濟危機對人口吸引以及低效能的產業發展影響較大，而城市公共用水反而呈現增長態勢，說明產業結構布局是影響用水的主要因素。隨著老舊管網更新改造以及工藝水平提升，產業不斷進行調整，從2012年開始，工業、農業用水量逐年下降，2018年后農業用水將趨于穩定。2007年后，生態文明建設提升到國家戰略高度，對河道以及河道外生態用水越來越重視，同時隨著茅洲河、觀瀾河、龍崗河等流域水環境整治以及補水工程的實施，生態環境用水年際增長率也呈現增長趨勢，表明深圳市生態環境治理取得了非常好的成效。

表1 不同用水行業年際增長率 單位：%

2 深圳市用水水平現狀分析

用水效率指標反應一個城市的經濟發展階段、產業結構和水資源的管理水平等狀況。深圳市城市用水情況經歷了快速增長期后進入了平緩發展階段。本次選取城市綜合用水指標(萬元GDP用水量、人均用水量、城市供水管網漏損率)以及城市行業用水指標(人均居民城市、萬元工業增加值、萬元第三產業增加值、人均第三產業用水量)共7個指標評價深圳市用水節水的現狀情況，并對標國內外先進城市相關指標，找出差距，挖掘節水潛力。國內外主要大城市對標表見表2。

表2 國內外主要大城市對標表[7- 15]

2.1 城市綜合用水水平分析

2.1.1萬元GDP用水量

由表2以及圖6可知，深圳市2000—2019年萬元GDP用水量呈現穩步下降的趨勢，隨時間呈現指數函數進行變化，相關系數達到0.98以上。由2000年56.09m3下降到2019年7.67m3，下降比例為86%，年均增長率為-9.47%，年際間增長率在[-15%，-4%]之間波動，2003—2008年變化幅度較小趨于平緩，2010—2014年變化幅度較大，2016年以后變化幅度較為穩定。2019年深圳市萬元GDP用水量優于北京、上海、廣州等一線城市，與青島相當，對比香港(4.09m3)、新加坡(2.65m3)、紐約(1.95m3)和東京(2.38m3)，萬元GDP用水量仍存在較大下降空間。

圖6 萬元GDP變化及年際增長率變化情況

2.1.2人均用水量

由表2以及圖7可知，深圳市2000—2019年人均用水量呈現下降的趨勢，由2000年777L/(p·d)下降到2019年423L/(p·d)，下降比例為46%，年均增長率為-3.03%，年際增長率在[-25%，-2.5%]之間波動，2005年下降非常明顯主要是由于人口統計抽樣方法改變導致，2010—2019年年際增長率變化較為平緩。2019年人均用水量優于北京、上海、廣州、紐約等城市、低于青島(264.86L/(p·d))、香港(371L/(p·d))、新加坡(319L/(p·d))、東京(300L/(p·d))，人均用水量仍存在下降空間。

圖7 人均用水量及年際增長率變化情況

表3 各類建筑物分項用水比例 單位：%

2.1.3城市供水管網漏損率

由表2以及圖8可知，深圳市2000—2019年供水管網漏損率呈現下降的趨勢，由2000年17%下降到2019年9.22%(包括小區管網漏損部分)，下降比例為46%，年均增長率為-3.01%，年際增長率在[-14%，8%]之間波動，2009年管網漏損率突變主要是受到經濟危機影響以后，用戶較2008年取水量增加，對管網供水壓力造成沖擊，2015年以后管網漏損率變化幅度較大是深圳市在“十三五”期間大力的實施市政老舊管網更換改造，2019年全市管網漏損率優于北京、上海、廣州等城市，與青島(7.35%)、(新加坡5%，東京3.2%，不包括小區管網漏損部分)相比存在下降空間。

圖8 管網漏損率及年際增長率變化情況

2.2 城市行業用水水平現狀分析

2.2.1人均居民生活用水量

由表2以及圖9可知，2000—2019年深圳市人均居民生活用水量總體呈現下降趨勢，由2000年267L/(p·d)下降至2019年160L/(p·d)，下降比例為40%，年均增長率為-2.5%，年際增長率[-26%，15%]之間波動，2012年以后人均居民生活用水量基本穩定在160～180L/(p·d)之間，同時根據典型調查，深圳市居民家庭用水基本滿足文獻[18]220L/(p·d)要求，節水空間不大；但集體宿舍用水部分高于定額要求，將來居民生活用水節水重點應放在提高集體宿舍用水效率方面。2019年深圳市人均居民生活用水優于北京、廣州，低于上海(123L/(p·d))、青島(95.69L/(p·d))、新加坡(143L/(p·d))水平。

圖9 人均居民用水量及年際增長率變化

2.2.2萬元工業增加值用水量

由表2以及圖10可知，隨著經濟發展和產業結構的調整，用水效率的提高，2000—2019年深圳市萬元工業增加值用水量總體呈現下降趨勢，并隨時間呈現指數函數變化，萬元工業增加值用水量由2000年30.6m3下降至2019年4.91m3，下降比例為84%，年均增長率為-8.74%，年際增長率在[-19%，9%]之間波動，年際增長率較上年變化幅度最大的為2011年-17.95%，主要是因為經過經濟危機后，低能效工業企業被淘汰，工業內部結構得到優化升級，同時經濟發展得到復蘇，工業經濟發展勢頭較好。2019年萬元工業增加值用水量優于北京、上海、廣州、東京等城市，距離新加坡(2.44m3)、香港(3.58m3)有提升空間。

圖10 萬元工業增加值用水及年際增長率變化

2.2.3萬元第三產業增加值

由表2以及圖11可知，2000—2019年深圳市萬元第三產業增加值用水量隨時間呈指數函數下降趨勢變化，相關系數為0.92以上。2000年萬元第三產業增加值由26.52m3下降至2019年3.17m3，下降比例為88%，年均增長率為-10.08%年際增長率在[-38%，10%]之間波動，2003年第三產業結構調整導致用水量驟降，2019年萬元第三產業增加值優于上海、廣州，低于北京(2.44m3)、青島(1.33m3)、香港(1.71m3)、新加坡(1.18m3)等城市，對比先進還有一定提升空間。

圖11 萬元第三產業增加值用水及年際增長率變化

2.2.4人均第三產業用水量

由表2以及圖12可知，2000—2019年深圳市人均第三產業用水量總體呈現下降趨勢。2000年人均第三產業用水量由113L/(d·人)下降至2019年106L/(d·人)，下降比例為6.2%，年均增長率為-0.31%年際增長率在[-30%，22%]之間波動，2003年用水量驟降導致人均第三產業用水量突變，2019年人均第三產業用水量，優于上海、廣州，香港，低于北京(76.18L/(d·人))、青島(27.46L/(d·人))、新加坡(98L/(d·人))等國內外領先水平，還有一定提升潛力。

圖12 萬元第三產業增加值用水及年際增長率變化

3 節水潛力分析

節水潛力是指城市各部門、各行業通過綜合節水措施所能達到的預期用水量與實際用水量的差值，并根據現狀發展的實物量，計算在充分考慮節水條件下的用水量，其比現狀用水量減少的水量，即為反映節水潛力的可能最大的節水量。

3.1 供應端節水潛力分析

3.1.1供水管網漏損控制節水潛力分析

科學衡量供水管網漏損控制潛力對于科學進行城市水資源規劃與管理具有重要意義。供水管網性漏損問題主要是設計規劃不合理、管道管理不完善、管道材質和施工質量未嚴格把控等因素造成。隨著深圳市水資源稀缺性日益加深，管網防漏加強及漏損潛力挖掘必將產生較大社會經濟。

供水管網節水潛力計算公式如下[17]：

(1)

式中，dwGW—供水管網節水潛力；WGW0—自來水廠供出的城鎮生活用水量；η0—現狀年供水管網漏失率；ηt—規劃遠期水平年供水管網漏失率。

目前深圳市供水企業供水管網漏損率為9.22%。2035年對標國際先進的新加坡管網漏損率5%水平，制定詳細的管網改造計劃，加大管網改造力度，加強供水管網管理，按照2019年全市市政供水量18.2億m3計算，可節水0.81億m3。

3.1.2再生水替代自來水潛力分析

再生水利用對解決水資源短缺和水環境污染是建設資源節約型、環境友好型社會以及實現可持續發展的重要措施[4]。根據現場典型調查，考慮再生水利用途徑以及全市用水大戶、重點發展片區、城市更新改造區和新建工業園區等再生水用戶分布情況，替代自來水主要用于工業生產用水、冷卻用水以及企業內部生活雜用水；綠化噴灑澆灌和廣場道路清掃、車輛沖洗、建筑施工降塵等城市雜用水；公共建筑冷卻用水等，利用潛力約1億m3。

3.2 用戶端節水潛力分析

3.2.1居民生活節水潛力分析

沖廁和淋浴用水是居民生活用水的主要組成部分，各類建筑物分項用水比例見表4[18]。

表4 各類建筑物分項用水比例 單位：%

根據新加坡開展的聯合智能花灑研究成果，安裝智能花灑后，每人每次洗澡平均省水約5L[13]。根據新加坡公用事業局于2016年和2018年在榜鵝和裕華2個地點800戶家庭試用智能水試驗表明家庭用水量平均減少約5%。按照深圳市2035年規劃人口1800萬人[18]，每人每天洗澡一次考慮，一年360d，預計可節水3200萬m3。

對比我國和新加坡同級別節水標簽節水標準可知，我國的雙沖坐便器水效標識中的節水先進值對用水量的要求(全沖≤5.0L/次)高于新加坡節水標簽中的最低節水水平(全沖≤4.5L/次)。強制性節水標簽計劃的實行，使得新加坡對節水產品的等級劃分也越來越嚴格，要求雙沖坐便器全沖水的用水量必須小于等于4.0L/次。深圳若采用新加坡準備推行的雙沖坐便器全沖水的用水量小于等于4.0L/次標準，比國家1級標準(全沖小于等于5.0L/次)減少1.0L/次。按照2035年規劃人口1800萬人，平均每人每天沖廁8次考慮，全年可節水5300萬m3。

綜上：居民生活節水潛力為0.85億m3。

3.2.2城市公共節水潛力分析

根據典型調查，全市城市公共用水中學校、機關單位、醫院及酒店普遍存在用水定額超標準情況，若開展節水改造，節水存在較大潛力。學校節水潛力：深圳市高校在校學生約13.18萬人，典型調查平均用水指標186L/(學生·d)，按照高校用水指標先進值167L/(學生·d)計算，節水量67萬m3(一年上學時間按照270d考慮)。普通中小學及中等職業學校(含技工學校)在校學生155.2萬人，典型調查平均用水指標111L/(學生·d)，由于學生大部分用水時間發生在學校，按照充分挖潛預計下降幅度30%，用水指標下降至78L/(學生·d)計算，節水量1380萬m3。機關節水潛力：深圳市黨政機關現狀用水量0.7億m3，對100家黨政機關調查，平均用水指標為46L/(p·d)，機關用水定額下降至42L/(p·d)[18]，節水量700萬m3。酒店賓館節水潛力：重點考慮三星、四星及五星酒店，深圳市共有三星及以上酒店150家，用水量0.2億m3。典型調查平均用水指標660L/(床·d)，下降至先進定額592L/(床·d)[19]考慮，下降幅度68L/(床·d)，節水量200萬m3。醫院節水潛力：深圳市共有醫院及婦幼保健院約150家，用水量0.1億m3，典型調查平均用水指標730L/(床·d)，按照下降10%考慮，節水量100萬m3。綜上所述：城市公共節水潛力為0.24億m3

3.2.3工業節水潛力分析

綜合考慮各因素變化對工業用水系統的影響，采用指數模型對工業用水影響因數進行綜合分析。工業用水量總體變化指數是工業用水重復利用率、生產工藝水平、工業產值和工業結構4個單一因素變化指數之積，指數模型如下[20]：

θ=α·β·γ·ω

(1)

由表5數據表明：2016—2018年，深圳市取水量增長率低于工業產值增長率；2016—2017年，雖然生產工藝水平有所提高，但由于工業產值對取水量變化起主導作用，該期間深圳市工業取水量上升。2017—2018年，由于生產工藝水平進一步提高和工業結構優化調整，深圳市工業取水量略微下降。在這2個時段，重復利用率指數α分別為0.993和1.000，表明靠提高重復利用率控制取水量增長作用不大，進一步提高重復利用率未必經濟合理。

表5 深圳市2016—2018年工業用水指數模型數值

鑒于工業用水節水特點以及典型調查，深圳主要考慮對年用水量超過10萬m3的工業企業大戶(2019年用水量為2.0億m3)進行挖潛，工業用水大戶挖潛后單位產品用水量可下降10%，可節水0.2億m3。

4 結論與建議

本文通過對深圳市近20年用水水平進行討論，并對國內外先進城市以及對2035年節水潛力進行估算，得到以下結論：

(1)用水總量隨人口呈二次函數、隨GDP呈指數函數的趨勢進行變化，年均增長率為2.63%。用水以居民生活用水、城市公共用水及工業用水為主，三者占比達80%～97%，多年平均占比為90.47%。

(2)2000—2019年萬元GDP用水量、人均用水量、城市供水管網漏損率均隨時間呈現下降的趨勢，20年間下降比例分別為86%、46%、46%；年均增長率為-9.47%、-3.03%、-3.01%；年際增長率在[-15%，-4%]、[-25%，-2.5%]、[-14%，8%]之間進行波動，并且均低于香港、新加坡、東京的水平，可以進一步進行挖掘節水潛力。

(3)2000—2019年人均居民生活、萬元工業增加值、萬元第三產業增加值、人均第三產業用水量總體均隨時間呈現下降趨勢，20年間下降比例為40%、84%、88%、6.2%；年均增長率為-2.5%、8.74%、10.08%、-0.31%；年際增長率在[-26%，15%]、[-19%，9%]、[-38%，10%]、[-30%，22%]之間波動；萬元工業增加值基本達到國際先進水平，其他3個指標均低于青島、新加坡，還有提升的空間。

(4)考慮供應端及用戶端節水潛力，2035年全市節水潛力約為3億m3。全市應通過工程、經濟、技術、管理、宣傳等綜合手段，充分挖掘各行業各領域節水潛力，縮小與國際先進水平的差距。除提升自來水水價、加大節水宣傳教育、加快再生水利用等最直接、最有效的挖潛方式外，還需要加快推薦老舊供水管網改造、加強管網日常運維以及用水計量管理、培養良好節水習慣、推廣應用水效更優用水器具、完善用水分級分類計量管理、開展節水載體創建、加速合同節水管理實施等。通過合理的用水節水管理手段，促進全市節水意識和水資源利用效率全面提升，保障深圳市節水典范建設高質量推進。