城市居民生活用水指标分析

潘 颖，曹积宏

(哈尔滨供水集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150000)

城市居民生活用水指使用公共供水设施或自建供水设施供水的城市居民家庭日常生活用水，包括洗浴、洗衣、炊事烹饪、冲洗卫生洁具、清扫等。确定城市居民生活用水指标是编制用水规划依据的重要数据，是我国节水工作中的一项基础性工作，事关节水规划的科学性、合理性和可行性，也是节水考核中用来衡量用水户节水水平的重要依据[1]，对指导城市供水价格改革，建立以节水为核心的水价机制，具有十分重要的作用。此外，指标对各地区制定城市居民生活用水定额等标准也具有重要的指导作用。王婧潇等[2]分析我国各省市城镇居民生活用水定额统计时指出，各省市均以现行《城市居民生活用水量标准》(GB 50331—2002)(以下简称《标准》)的水量指标为参考依据。但《标准》实施已近18年，供水行业已出台了多项新的政策、法规和规范，且随着技术的进步和经济的发展，人们的生活和用水习惯也发生了较大的变化，城市居民实际生活用水情况也与18年前有了较大的出入。因此，《标准》中人均居民生活用水指标的合理性亟待探讨和修订。

1 数据来源与分析方法

现行《标准》中用水指标是通过6个自来水公司对6个区108个城市的居民家庭进行为期3年的抽样调查和跟踪分析而确定[3]，这种数据获取方式分类细致，季节性用水规律统计全面，在当时具有代表性。但截至2017年底，全国大陆地区县级市及以上城市已达660余座，《标准》抽样的城市数量相对有限，代表性欠佳。

为较真实全面地反映全国大陆地区各城市的居民生活用水情况，本文整理分析了2010年—2017年《中国城市建设统计年鉴》中大陆地区627个城市8年来约4 760个城市居民生活用水的数据。通过对大陆地区不同分区、不同省、直辖市和自治区及不同规模城市进行居民生活用水分析，验证并探讨《标准》中城市居民生活用水指标，并结合供水行业内其他新版规范对《标准》中地域分区、用水指标等提出建设性意见，以期对《标准》修订、城市需水量预测、水价改革和节水政策制定提供较科学合理的参考。

2 城市居民生活用水指标分析

2.1 全国城市居民生活用水概况

图1统计了8年来我国大陆地区627个城市的人均居民生活用水整体情况。由图1可知：我国城市人均居民生活用水主要为50～220 L/(人·d)，约占全部统计数据的95%；约20%的统计数据小于《标准》中用水指标的最小下限75 L/(人·d)，仅约2%大于《标准》中用水指标最大上限220 L/(人·d)。此外，《标准》指出，各区指标上限参考了该区气温变化和用水高峰月变化参数，而本文分析数据均为实际年平均日的人均居民生活用水量。因此，从全国大陆地区总体情况来看，《标准》中居民生活用水指标下限过高，上限稍偏低。

图1 全国大陆地区人均居民生活用水概况Fig.1 General Situation of Domestic Water per Capita Consumption at Home

2.2 基于地域分区的居民生活用水指标分析

2.2.1 对《标准》地域分区的探讨

我国地域辽阔，《标准》编制时为保证用水指标更具参考价值，主要参考了1993年版《建筑气候区划标准》，并结合地理环境和当时的城市经济水平等因素，将大陆地区分为6个区。

图2根据《标准》地域分区顺序生成了大陆地区31个省级行政区的人均居民生活用水量箱线图。箱线图将各自近8年的人均用水数据按从小到大排列，由图2可知对应地区城市居民生活用水的主要分布情况。通过对比各箱线图10%、20%、中位线、均值和90%这几个主要位置的人均居民生活用水量，探讨《标准》分区的合理性。直辖市由于城市经济结构较稳定、城市内地理和气候差异极小，历年用水量较稳定，分区判断时，只要其介于区域内主要人均用水分布特征，便认定为合理；对于宁夏、西藏、青海、海南这类下辖城市数量少的地区，由于用水量统计数据少，且城市间经济水平差异较大，判定其分区时，不能单纯从其箱体的几个主要位置来看，应考察其居民生活用水整体分布与其他地区的相似性。

如图2所示，《标准》中一区指东三省和内蒙古地区。一区内 4个箱线图具有极相似的用水量分布特征，且与二区外其他地区人均用水分布差异明显，可见一区分区合理。

图2 各省、自治区和直辖市人均城市居民生活用水箱线图Fig.2 Boxplot for Domestic Water Consumption per Capita in Each Province, Autonomous Region and Province-Level Municipality

二区涉及地域宽广、城市较多，因此，各地区间对应的人均用水分布相似性较一区稍差。甘肃除兰州、天水外均为小城市，其中，除经济水平较发达的金昌、白银、张掖人均用水量高于100 L/(人·d)外，其他小城市人均用水量均较低，尤其是经济发展相对滞后的定西、临夏和陇南等均低于73 L/(人·d)。因此，其箱体中位线和均值较区内其他省份均偏低，但其整体人均用水分布与同区其他地区仍相似。虽然宁夏回族自治区箱线图主要位置显示其人均用水分布与该区其他城市差异显著，但整体分布相似。因此，《标准》二区划分也合理。

三区其人均用水分布均明显高于一区和二区，主要原因应与其整体经济水平更高有关。三区涉及地域宽广、城市数量较多，影响人均居民生活用水量的因素也更复杂，因此，各省人均用水分布范围更大。除安徽、江西和福建外，区内其他省份具有极相似的人均用水分布特征。虽然安徽、江西人均居民生活用水上限(90%位置)均明显低于同区其他省份，但其下限(10%位置)、众数(中位线)及均值与同区除福建外的其他省份相近，且地理纬度相当。因此，将其划为同区也较合理。福建与三区其他省份人均用水分布差异较大，但与四区省份具有更相似的下限和整体分布，且现行《城市给水工程规划规范》(GB 50282—2016)(以下简称《规划规范》)和《室外给水设计规范》(GB 50013—2018)(以下简称《设计规范》)中福建与四区省份也同属一区。因此，为便于用水指标参考，建议可将福建划入四区。

在《规划规范》、《设计规范》以及《标准》中，广西、广东和海南均属于各种用水指标最高的一类。图2中四区各箱线图也得出相似的结果，其人均居民生活用水上、下限均远高于其他地区。因此，将其划为同区也较合理。但区内地区间人均用水分布差异较其他区差异稍大，因此，分区用水指标确定时上、下限范围应比其他区更大。

《标准》中五区指云、贵、川和渝。由图2可知，四川人均居民生活用水量稍高，但整体上地区间仍具有较相似的人均用水分布特征，且与除新疆外的其他省和自治区的人均用水分布差异明显，因此，该区划分也合理。

六区指新疆、西藏和青海。虽然均为我国省级行政区中面积最大的地区，但西藏和青海所辖县级市及以上行政级别的城市极少，用水量统计数据也少。因此，其人均用水箱线图显示分布范围极宽。但从10%～90%的总体分布上来说，3个地区箱线图显示的人均用水整体范围也较相似，因此，划为一区也比较合理。

综上所述，《标准》的分区划分与现阶段各地区实际人均用水特征较相符，但福建分区划分还可进一步优化。

2.2.2 基于《标准》分区的用水指标分析

《标准》将全国大陆地区城市划分为6个区域，并对6个区域分别制定了用水指标限值，如表1所示。

表1 《标准》中各区城市居民生活用水指标限值Tab.1 Indicators in Standard of Water Quantity for City’s Residential Use

为便于直观对比分析，图3根据各区用水指标上、下限分别将一、二、六区和三、四、五区的人均居民生活用水量统一分段划分。

图3 不同分区人均居民生活用水分布Fig.3 Distribution of Domestic Water Consumption per Capita in Different Regions

由图3可知：一区城市间人均居民生活用水集中于45～105 L/(人·d)，约占全部统计数据的83%，与《标准》中指标相比，约62%的人均居民生活用水小于其下限，仅4%大于其上限；二区城市间人均居民生活用水量主要分布范围较一区稍宽，为45～125 L/(人·d)，约占全部样本的90%，此外，约45%的人均居民生活用水小于《标准》下限，仅4%大于其上限；三区用水指标上、下限之差仅为60 L/(人·d)，而实际城市间人均居民生活用水量分布范围较宽，且较均匀的分布于76～220 L/(人·d)，约40%的人均居民生活用水量低于《标准》指标下限，约10%高于其上限；四区90%城市间人均居民生活用水较分散地分布于100～250 L/(人·d)，约41%低于《标准》指标下限，约12%高于其上限；五区城市间人均居民生活用水分布特征与三区极相似，较均匀地分布于76～180 L/(人·d)，与《标准》该区用水量指标上、下限范围相比，实际人均用水量分布范围更广，其中约22%低于《标准》指标下限，约26%高于其上限；与《标准》中六区用水指标范围相比，实际六区城市间人均居民生活用水差异显著，约77%分布于85～190 L/(人·d)，约13%的低于其下限，约50%大于其上限。实际上，《标准》对六区用水指标设定的解释说明中也指出，其地域广而城市数量少，故基础数据也少，且调查结果差异也极大，只能退而求其次地采用比照的方法来确定用水指标，这也是《标准》中六区用水指标与实际差异较大的主要原因。

此外，一、二、三、四区中各地区的人均居民生活用水统计数据均有较大部分低于《标准》对应分区用水指标下限，仅极少部分高于其上限；五、六区中也有小部分统计数据低于《标准》对应分区用水指标下限，少部分高于其上限。

综上可知，一、二区区内城市间居民生活用水量差异较小，用水特征较相似；三～六区区内城市间居民生活用水量主要分布区间差异较大，用水特征差异较显著。除五区和六区外，其他区实际人均居民生活用水下限均远小于《标准》中对应指标下限；一、二区基本都控制在《标准》用水指标上限内，三、四区少部分统计数据稍高于《标准》用水指标上限；五、六区用水指标范围较小，而实际人均居民生活用水量差异较大。

2.3 基于城市规模的居民生活用水指标分析

如《规划规范》所述，城市规模与地理位置均会影响城市用水量指标，现行《规划规范》和《设计规范》提供的各种用水指标均依据城市规模进行了设定，各地区用水定额标准也根据城市规模分别设定，而《标准》各区用水指标设定未涉及城市规模。因此，依据《规划规范》将城市按规模分为超大城市、特大城市、大城市、中等城市和小城市5大类，进而探讨不同类型城市的人均居民生活用水特征，以便能更精确、更科学地指导用水指标的修订。

本次统计的627个城市中超大城市和特大城市仅14个，因此，超大和特大城市箱线图10%和90%位置外的数据极少；中等城市和小城市数量多，占83%以上，大城市约占14%。我国地域辽阔，地理位置、气候环境、资源分布等差异较大，因此，城市数量越多，人均居民生活用水量影响因素的表现就越复杂，从而大、中、小城市对应箱线图10%和90%位置外数据也就越多。从全国各类城市总体人均居民生活用水量箱线图(图4)几个主要位置来看：除广州外，超大城市间人均居民生活用水量较相似且较稳定，其人均用水量下限为5类城市中最高；此后，随城市规模变小其人均用水量上、下限、均值和中位线值均逐渐减小，中等城市人均用水分布仅稍高于小城市。

图4 大陆地区不同规模城市人均居民生活用水箱线图Fig.4 Boxplot for Domestic Water Consumption per Capita in Cities of Different Scales at Home

为进一步分析城市规模与人均居民生活用水量的关系，同时也便于各区城市用水指标的设定，图5根据各区实际情况总结了区内不同规模城市人均居民生活用水的分布情况。分区后，各区间城市类型与人均用水分布关系的相似性较小，区内不同规模城市间人均用水分布特征也具有不同程度的差异。由此也说明，城市规模对人均居民生活用水量有一定的影响，但其并不是决定城市人均用水量的主要因素。四区超大城市为广州和深圳，其人均居民生活用水量分别为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较稳定。各区间特大城市人均用水量变化性最大，其中，一、三、五区特大城市的人均用水量均明显高于同区大、中、小城市，而二区和四区其分布范围则介于大、中、小城市人均用水量分布范围之内。除三区外，其他区大城市同区内中等城市间人均用水量分布差异不大。6个区小城市人均居民生活用水量下限均最低，人均用水量分布范围均较大。

图5 各分区不同规模城市人均居民生活用水箱线图Fig.5 Boxplot for Domestic Water Consumption per Capita of Different Sizes Cities in Different Regions

2.4 关于城市居民生活用水指标的建议

如2.2节所述，《标准》地域分区较合理但尚可稍作优化，且各区用水指标下限普遍偏高，上限稍偏低。因此，根据2010年以来，全国大陆地区各城市8年来实际居民生活用水情况及行业内新的政策、标准和规范对《标准》提出修正建议(表2)。

结合2.3节分析结果，设定人均居民生活用水指标时，不仅要分区,还需对各区进行城市类型划分，从而可更好地指导各地区对用水指标的选取。因此，本文主要参考图5各区各类城市人均居民生活用水箱线图来确定用水指标的分布范围。根据《关于加快建立完善城镇居民用水阶梯价格制度的指导意见》(发改价格[2013]2676号)要求，阶梯水价制定建议结合《标准》和各地实际，其首要原则是保证基本居民生活需求，第一、二级阶梯水价原则上应分别覆盖80%和95%居民家庭用户生活用水[4]。此外，考虑用水指标还将用于节水和规划等方面，指标设定既不能过低也不能过高。表2中用水指标范围其上限主要依据各箱线图90%位置对应人均用水量并结合对城市数量和中位线位置的考量，其下限依据各箱线图20%位置对应人均用水量，并均在此基础上做适度规整。

表2 人均居民生活用水量参考范围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数据，不能做到跟踪调查那样细致的用户分类统计，也无法体现全面的季节性用水规律。因此，表2中用水指标参考范围也仅是对各地区平均日居民生活用水的整体把握，可用于验证用水指标范围和各地用水定额参考，但不直接作为对《标准》用水指标修订值的建议。

3 结论

(1)我国地域辽阔，经济发展水平、地理环境、气候差异、资源分布差异较大等多种因素错综复杂，导致大陆各地区城市人均居民生活用水差异较大，从全国总体来看主要为50～220 L/(人·d)。

(2)通过对各省级行政地区8年来城市人均居民生活用水量的统计分析可知，《标准》中的地域分区较合理，个别地区可稍作优化。

(3)由于居民生活用水统计地理覆盖范围、年代范围、经济水平和居民用水习惯的变化及分析方法差异等多种因素的影响，本次统计分析显示《标准》中各区用水指标下限过高、上限稍偏低。

(4)总体而言，5大类城市中超大城市间人均居民生活用水量较相似且较稳定，其下限为5类中最高；除超大城市外，城市规模越小，其人均用水量上、下限、均值和中位先值均逐渐减小，中等城市人均用水分布仅稍高于小城市。此外，本文对各区各类城市分别给定了人均居民生活用水量参考范围，同时也建议《标准》修订时加入对城市规模的考察。