湖北省生活用水定额修订方法研究

2015-07-25张培青王丽红刘路广

中国水利 2015年15期

张培青，王丽红，刘路广

（1.湖北省水利水电科学研究院，430070，武汉；2.湖北省水利水电职业技术学院，430070，武汉）

2011年湖北省被确定为加快实施最严格水资源管理制度试点省份之一。目前，湖北省生活用水定额存在着定额值分类不合理、类型不齐全等问题。另外，湖北省现行的生活用水定额发布时间距今已10多年。随着经济与社会发展，居民生活水平、节水型器具使用率、用水设施、用水成本及节水意识等方面均发生了变化，现有的用水定额成果已不能完全满足新时期的用水需求，有必要对湖北省生活用水定额进行修订。

一、调查资料及数据合理性分析

1.调查资料与数据检验

用水定额修订需要大量的用水资料，主要搜集的资料包括：水利普查经济社会用水资料和部分用水户近几年的水平衡测试资料。其中，水利普查资料主要包括：农村居民生活用水、城镇居民生活用水、建筑业、学校、医院、酒店、商场超市、企事业单位等。水平衡测试资料主要包括学校、医院、酒店、商场超市、事业单位、汽车4S店、客运中心、体育中心、物流公司、服装批发市场、菜市场、洗浴足浴会所、休闲娱乐会所、公园、公交停车场、洗车等16个行业的水平衡测试资料。水平衡测试年份包括2007年、2010年、2011年和2012年。见表1。

2.数据合理性分析

数据校核和检验是用水定额修订的基础工作，数据资料合理性直接影响用水定额修订成果的科学性和可靠性。数据合理性主要从数据完整性、代表性、有效性和是否存在奇异值等几个方面进行分析。

（1）水平衡测试资料合理性分析

对于水平衡测试资料，由于计量设施完善、数据准确性高，而用水户数量资料较少，因此该资料合理性分析主要侧重于用水户代表性分析，即分析该用水户用水水平能否反映该部门或行业的用水水平。

（2）水利普查资料合理性分析

①水利普查资料中居民生活用水户部分无计量设施，其中，农村居民生活用水中无计量设施的用水户为1 823户，城镇居民生活用水中无计量设施用水户为89户。该用水资料由于无计量设施，精度较差，因此将无计量设施的用水户资料直接剔除，仅考虑有计量设施的用水户，并进行奇异值分析。

②数据奇异值分析。根据调查数据计算各用水户的用水定额，然后将用水定额计算值与水平衡测试资料（同行业或部门）进行对比分析；当无水平衡测试资料时，与邻近省份、武汉市的用水定额以及相关的规范标准进行对比分析；亦可与用水定额平均值进行对比分析。当调查资料计算的用水定额值严重偏离对比值时，分析并查找原因。确实为奇异值时，剔除该用水户资料。

表1 水利普查与水平衡测试资料统计表

二、生活用水定额修订方法

1.资料选用

由于水利普查资料和水平衡测试资料具有各自的优缺点，因此，需要根据资料搜集情况和用水定额类型，分不同情况选用不同资料进行用水定额的计算。

①当无水平衡测试资料，而水利普查资料较多且具有一定代表性时，采用水利普查资料进行用水定额计算。如居民生活用水定额、建筑业等。

②当水平衡测试资料和水利普查资料均较多，且水利普查资料更具有代表性时，以水利普查资料为主，采用水利普查资料确定用水定额初值。水平衡测试资料主要用于复核水利普查资料合理性，并对用水定额初值进行修正。例如学校用水定额中，由于水利普查资料未区分住宿生用水和走读生用水，而水平衡测试资料中进行了划分，因此需要采用水平衡测试成果对水利普查计算的用水定额进行修正。

③当水平衡测试资料和水利普查资料均较多，且水平衡测试资料更具有代表性时，采用水平衡测试资料确定用水定额，如酒店等。

④当水平衡测试资料和水利普查资料均较少，且水平衡测试资料具有代表性时，采用水平衡测试资料确定用水定额。如汽车4S店、客运中心、体育中心、物流公司、批发市场、会所、绿化、公交停车场、洗车等。

2.计算方法

生活用水定额没有统一的计算方法，主要采用数学统计分析方法，包括二次平均法、算术平均法、概率分析法、趋势分析法、主观概率值法等。不同的方法具有不同的适用性，需要根据资料情况及用水定额类型选用不同的计算方法。

（1）居民生活用水定额修订方法

搜集了大量的居民用水户用水资料，因此选择二次平均法进行计算。居民生活用水定额的修订主要目的是实现节约用水，但也应充分考虑居民生活水平提高对居民生活用水需求，这才可体现用水定额修订的可行性和先进性。随着经济社会的发展，居民生活水平不断提高，进而对居民生活用水量的需求越来越大，居民生活用水定额呈现增加趋势。基于上述分析，居民生活用水定额的修订既要满足节约用水的基本要求，又要满足居民生活用水需求，因此，二次平均法采用往上平均方法。

一次平均法：

式中，M为居民家庭用水户户数；为居民生活用水定额一次平均值（一次平均），L/（人·d）；Mi为各用水户（家庭）居民生活用水定额值，L/（人·d）。

二次平均法：

式中，为居民生活用水定额二次平均值；p为大于或小于用水户户数；往下平均法，则为小于的每个家庭用水户的居民生活用水定额，L/（人·d），往上平均法，则为大于各用水户居民生活用水定额值。

（2）城镇公共用水定额计算方法

①资料较少时，主要进行代表性分析，对具有代表性的资料采用算术平均法进行计算。

②资料较多时，采用概率分析法。同时考虑经济性和先进性原则提出了概率分析法调整原则，具体原则为：计算资料中单位取水量超过用水定额的用水户比例一般不大于50%。当超过α=0.25先进性水平的用水定额计算值的用水户比例大于50%时，采用超用水定额用水户比例在50%左右的先进性水平下的用水定额计算值，作为该行业用水定额标准值；当超过α=0.25先进性水平的用水定额计算值的用水户比例不超过50%时，则取该计算值作为该行业取水定额标准值。

三、湖北省生活用水定额修订

1.生活用水定额类型确定

用水定额类型的确定主要采用影响因素分析法、空间变异分析法、相关分析法等方法。

（1）影响因素分析法

由于用水定额受供水设备、用水习惯、生活水平、管理水平、收费标准等因素影响，因此在制定用水定额时应充分考虑影响因素的不同。采用影响因素分析法，农村居民生活用水定额分为两类：用水设备不齐全和用水设备齐全；学校用水定额分为走读生用水定额和住宿生用水定额两类；酒店分为五星级、四星级、三星级及三星级以下四类。

（2）空间差异分析法

由于部分定额表现出明显区域性差异，因此在资料允许的情况，需要对用水定额进行空间差异性分析。通过空间差异性分析将城镇居民生活用水定额分为县市城镇居民生活用水定额、其他地级市城镇居民生活用水定额和武汉市城镇居民生活用水定额3类。

（3）相关性分析

部分用水定额与影响因素的关系并不明确，需要采用相关分析法进行分析。以建筑业为例，由于建筑业用水定额与管理水平、节水设施、建筑类型、建筑面积、施工水平等多种因素有关。限于资料原因，本文将各用水户建筑业用水定额与建筑面积进行相关性分析。经计算，建筑业用水定额与建筑面积之间的相关系数为-0.15，呈负相关性，但相关性并不明显。因此，建筑业用水定额不按照建筑面积大小进行分类。

2.湖北省生活用水定额计算

采用上述计算方法和原则，利用水利普查资料和水平衡测试资料对湖北省生活用水定额进行计算，共修订用水定额26个，用水定额值52个。以下介绍农村居民生活用水定额和建筑业用水定额修订过程。

（1）湖北省农村居民生活用水定额修订

采用数据资料为水利普查资料，将用水户用水资料分为设备齐全和不齐全两类。采用二次平均法（往上平均法）计算了湖北省各地级市农村居民生活用水定额（见图1）。由图1可知，大部分地级市符合设备齐全农村居民生活用水定额大于设备不齐全用水定额值的一般规律，而仅黄石市、省直辖和咸宁市表现出相反规律。少数地级市用水定额出现相反规律的原因可能为：一是农村居民生活用水定额不仅受供水设备这一因素的影响，而是多种因素（居民生活习惯、节水意识、生活用水成本、节水器具普及率）综合作用的结果；二是数据资料精度较差或数据代表性不足。本文限于资料原因，未作进一步分析。

为更加明晰农村居民生活用水定额的空间差异性，绘制了湖北省农村居民生活用水定额空间分布图（包括用水设备齐全见图2-a，用水设备不齐全见图2-b）。根据图2可见，用水设备齐全农村居民生活用水定额中：黄石市、孝感市及省直辖等地的用水定额值较小；荆门市、荆州市及十堰市等地的用水定额值较大。用水设备不齐全农村居民生活用水定额中：孝感市、咸宁市及荆门市等地的用水定额值较小；黄冈市、荆州市及随州市等地的用水定额值较大。湖北省农村居民用水定额的空间差异性，可能是由于当地居民用水习惯、用水成本、节水意识、用水管理水平、经济发达程度等因素的不同引起的。

按照根据区域生活水平的不同，将农村居民生活用水定额分为武汉市、其他地级市（武汉市以外）两类，采用同种方法计算了武汉市及其他地级市不同类型农村居民生活用水定额。计算成果见表2。由表2可知，设备齐全时武汉市农村居民生活用水定额大于其他地级市的用水定额；设备不齐全时则相反。

根据空间差异性分析及上述计算结果可知，武汉市农村居民生活用水定额与其他地级市相比，并未表现出偏小或偏大的一致性变化规律。因此，在修订湖北省农村居民生活用水定额时不考虑区域用水定额的差异性，仅计算湖北省农村居民生活用水定额全省平均值。经计算，考虑用水设备不齐全时，湖北省农村居民生活用水定额为 90 L/（人·d）；考虑用水设备齐全时，湖北省农村居民生活用水定额为100L/（人·d）。

表2 湖北省农村居民生活用水定额

图3 武汉市建筑业用水定额正态分布图

（2）建筑业用水定额修订

空间差异性分析：由于调查资料较多，因此，采用算术平均法对各地级市建筑业用水定额进行了计算，并进行空间差异性分析。经分析，各地级市建筑业用水定额存在明显差异，且武汉市建筑业用水定额明显低于其他地级市。

根据空间差异性分析成果，将建筑业分为武汉市和其他地级市（除武汉市外）两类采用算术平均法分别进行计算，由结果可知，武汉市建筑业用水定额为0.524 m3/m2，其他地级市建筑业用水定额为1.069 m3/m2，湖北省建筑业用水定额为0.899 m3/m2。可见，武汉市明显小于其他地级市建筑业用水定额，也小于湖北省建筑业用水定额平均值。因此，本文将建筑业用水定额分两类：武汉市建筑业用水定额和其他地级市建筑业用水定额。

为了更好地反映总体用水水平，采用概率分析法对武汉市建筑业用水定额进行计算。武汉市建筑业用水定额为偏态分布，偏态系数为1.67，属于正偏态；峰度系数为2.54，属于平顶峰。根据数据特征，采用对数变换法，变换后偏态系数变为0.02，接近于正态分布，可利用正态分布概率函数进行计算。

根据用水定额修订要体现先进性水平的基本原则，首先选取α=0.25先进性水平所对应的用水定额计算值作为用水定额标准，然后以此为基础计算超出该标准的样本比例，由计算可知，武汉市建筑业用水定额超出幅度过大，为76.9%。根据概率分析法调整原则，武汉市建筑业用水定额为0.53m3/m2。

同理，采用概率分析法，并根据概率分析调整原则，其他地级市建筑业用水定额为1.06m3/m2。