江苏省典型中小城市常州市需水量变化规律及论证

潘 茹， 陈 丹， 贺阳颖， 徐 乾

(1.常州市水资源服务中心， 江苏 常州 213000； 2.常州市河道湖泊管理处， 江苏 常州 213000)

随着人们节水、生态、可持续发展意识的加强，城镇的建设规划中也逐年推进相关节约用水、生态调控、重点保护等方面工作[1-3]。如水资源丰富的常州市，通过优化产业结构，严格把控涉水项目管理，科学分析用需水平衡，明确涉水定额等措施，被评为“国家节水型城市”[4-5]。尤其在企业用水量控制方面，应保持逐年减少趋势，并由地区生产总值或增长值不高于规划目标值为控制依据。同时结合科技技术和管网规划科学调整使得农田灌溉用水效率逐步提高。中小城市可通过推进节水制度、严格用水管理、强化用水监督、提升管理水平等措施，节水管理能力得到全面加强[6-8]。水利信息化建设全面提速，为重要河湖控制断面取水、供水、用水、纳污管理提供了基础信息支撑[9]。定期分区、分重点开展监测并发布通报，通过节水灌溉、节水减排、节水器具改造等措施，不断完善节水工程设施，加强农田灌溉设施改建[10-12]。通过贯彻落实最严格水资源管理制度、完善节水机构、加大节水投入力度、普及节水宣传、开发节水管理信息系统等措施，不断提升节水保障能力[13]。为达到上述建设目标，分析指标中具有中小城市特色的相关定额的选用是关键。

本文通过对常州市目前节水潜力及社会经济能力进行分析，分别选用分类和分项用地两种分析方法进行需水量预测分析，提出一套适用于江苏省中小城市需水分析的定额指标，分析并论证需水总量和用水效率指标的科学性，为江苏省中小城市节水政策实施提供科学依据。

1 常州市节水能力分析

1.1 节水潜力

(1)城镇生活节水潜力

基于城镇用水规划的长期建设，地下管网的分布也在逐渐完善，节水措施主要体现在管网升级改造方面；通过政府的大力节水宣传，居民意识普遍提高，推进节水新技术的应用及推广[14]。据不完全统计，常州市在用供水管网待升级改造的约为10%，居民节水知识宣传地区高达95%，但在重复利用方面效率较差。对比先进地区城市管网改造目标不超过6%，常州市城镇生活节水建设仍具有一定潜力。

(2)农业节水潜力

江苏省中小城市农作物耕作现状仍以水稻种植为主，其灌溉水量占农业灌溉总水量比重较大。因此，一方面须做好水稻种植节水灌溉工作，另一方面重新增大耐旱经济作物比重，以最大限度减少水稻灌溉用水量。参照2019年常州市农田灌溉水有效利用系数为0.65，期望至2020年、2035年、2050年，其系数能相应提高至0.68、0.71、0.72，可见，常州市农业用水方面仍有一定节水空间。

(3)工业用水潜力

根据国家工业发展动向，常州市建设了一批工业园区，使得取水相对集中，取水规模增大。企业发展也增加机械、化工、纺织等方向的建设，参考2019年常州市工业用水量约12.16 m3/万元，其重复利用率平均为80%。因此常州市可通过更新低水耗节水设施，快速有效地提高二次水利用率等指标。

1.2 社会经济指标分析

(1)人口发展指标

常州市2019年常住人口约470万，2020年常住人口增加约30万，2035年常州市常住人口将达到650万，其中常武地区、金坛区、溧阳市常住人口分别将达到479万、78万、93万，2050年常州市常住人口将达到892万，其中常武地区、金坛区、溧阳市常住人口分别将达到657万、107万、128万。2020年至2035年是人口农村转城镇的关键时段，城镇人口占比可达到93%，之后将趋于稳定(图1)。基于上述人口数量分析，可进一步进行需水预测分析。

图1 常州市人口规模图

(2)经济发展指标

常州市产业调整方向为：高新技术类成为主要发展产业，重视专业化人才引进，提高战略合作，构建新型现代产业体系。实现新技术应用的现代化农业，实现龙头企业和中小企业有机整合，制造型企业和服务型企业专业分工，价值链向中高端攀升。2019年，常州市区域生产总值约为7440亿元，其中新兴服务业约占50%，专业类工业约占48%。

(3)土地空间优化

在遵循可持续发展原则基础上，土地空间建设仍有一定优化空间[15]。明确生态保留范围，细化区块功能，统筹海陆空开发规划，保证基本农田等。2019年，常州市实现扩建绿地约500万m2，市区绿化覆盖率约为43%，同时保证约20%的生态范围。未来城镇化进程进一步扩大，农田灌溉面积会具有微量减少趋势，但需要继续保护基本耕地保有量。

2 基于分类指标法的需水分析

2.1 生活需水预测

根据江苏省中小城市的人口数量、各行业收入、当地用水情况等，基于已制定现有城镇用水标准、《室外给水设计规范》(GB 50013-2006)、《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004)中相关用水定额，提出居民生活用水定额见表1。根据城镇及农村用水特点，以及常州市现状与未来发展情况，提出按公式(1)进行规划年需水量分析(图2)。可见城镇居民用水量逐年上升，30年上涨约为100%；农村居民用水量逐年下降，30年下降约为90%。

(1)

式中：W生为城镇或农村居民生活用水量，m3；Q生为城镇或农村居民用水定额，L/(人·d)；N为城镇或农村居民人口总数，人；T为计量时间，d。

表1 常州市居民生活用水定额 单位：L/(人·d)

图2 常州市居民生活需水量分析

2.2 农业需水预测

农业用水主要集中在灌溉和林牧渔畜业[16]，参考《江苏省灌溉用水定额》(2015年版)，根据地域植被特色及灌溉习惯，其用水定额见表2，农田灌溉及林牧渔业用水量预测采用公式(2)，牲畜用水量预测采用公式(3)。考虑到基本农田保护政策，农田灌溉面积相对于植被比例分布较稳定，故预测中植被比例假设与现状比例相同，重点考虑灌溉节水工程对需水的影响，确定2020年、2035年、2050年农田灌溉水有效利用系数分别为0.68、0.71、0.72。渔业需水多为鱼塘换水及补水措施，可通过养殖面积体现其需水量变化，具体预测结果见图3。可知30年后非灌溉农业用水量由10.25亿m3减少至7.17亿m3，农田浇灌需水量由7.65亿m3减少至6.49亿m3，非灌溉农业需水量降低较多，而农田浇灌需水量变化相对较稳定。

W=Q×A

(2)

式中：W为主要灌溉作物及苗木、花卉、林地等用水量，m3；Q为主要灌溉作物及苗木、花卉、林地等用水定额，m3/hm2；A为主要灌溉作物及苗木、花卉、林地等灌溉面积，hm2。

(3)

式中：W牲畜为牲畜用水量，m3；qi为某种牲畜用水定额，L/(只或头·d)；ni为某种牲畜数量，只或头；t为计算时间，d。

表2 常州市不同作物净灌溉定额 单位：m3/hm2

图3 常州市农业需水量分析

2.3 工业需水预测

工业用水通常与生产产品种类、生产线、机械技术等相关。考虑到金坛区、溧阳市火电工业较少，在各规划年中取值均为0。本次工业需水预测主要为一般工业和电力工业用水量，具体按照式(4)计算，工业需水量预测值变化规律详见图4。

W工=Q工×M

(4)

式中：W工为一般工业用水量，m3；Q工为一般工业用水定额，m3/万元；M为一般工业增加值，万元。

图4 常州市工业需水量分析图

2.4 第三产业和生态需水预测

这里第三产业主要指服务业及其产品，需水预测同样适用于式(1)。可得到2020年、2035年、2050年常州市第三产业需水量分别为1.52亿m3、2.34亿m3、2.67亿m3。其逐年增加的变化规律，与城市发展规划中服务业占比的逐年增加一致。生态用水主要是植被及市容养护所需用水，可通过浇洒城市道路广场、绿化等用量体现。参考《室外给水设计规范》(GB 50013-2006)，城镇绿化用水定额为1.0～3.0L/m2·d，综合考虑常州市降雨日数、园林绿化频次、季节等因素，拟定园林绿化用水定额：第一季度、第四季度为1.0L/m2·d，第二季度、第三季度为2.0L/m2·d。预测可得2020年、2035年、2050年，常州市城镇生态需水量为0.71亿m3、0.76亿m3、0.79亿m3。

2.5 分类指标法需水预测小结

常州市河道内生态需水由天然流量来补足，不参与供需平衡分析，故需水预测仅对河道外经济社会用水进行汇总。可得预测到2020年、2035年、2050年，常州市多年平均需水总量为27.35亿m3、28.44亿m3、28.86亿m3。因此，需水量是随着人口和经济的增长而变化的，相关用水控制指标也应随之动态调整。

3 基于分项用地指标法的需水分析

常州市2020年城市建设规划用地约690 km2。其中产业用地约220 km2，居住用地约240 km2，服务、科创、绿地、物流等用地占比也有增加。综合判断常州市经济、规模、地理位置、发挥作用等因素，可确定常州市属于一区中、小城市。其中常州市常武地区属于大城市，金坛、溧阳属于中小城市，本次需水预测采用需水指标最大值，并选取日变化系数分别为1.4，常州市用地指标计算得出规划用地需水总量如表3所示。考虑常州全市农村生活及农业生产用地规划相对稳定，其需水量单独采用分类指标法计算为8.28亿m3。综上所述，统计得到2020年该市多年平均需水总量为28.51亿m3。与采用分类指标法所得27.35亿m3较为接近，相对误差率仅为4.1%。

表3 常州市规划城市建设用地需水统计(2020年)

(续表3)

4 需水结构合理性分析

分别统计各规划年用水量占比可知(图5)，常州市工业用水量占比高达40%以上，其次是城镇生活用水与农田灌溉用水，与重工业城市特点相一致。并随着城镇建设发展，相应城镇生活用水逐年增加，农村生活用水逐年减少。这与国家提出“农负、工增、生活适度”的用水调整方向基本一致，可见，常州市规划年用水量及其需水结构是较为合理的。

图5 常州市各规划年需水量结构

5 结 语

(1)采用工业、城镇生活、农村生活、林牧渔畜、农田灌溉等分类对中小城市用水量进行分析是较为合理的。

(2)国家提出的“农负、工增、生活适度”的用水调整方案，是适用于类似常州市及以重工业为主导的工业型城镇的。随着农村人口的减少，用水由农业向工业或其他产业转型是合理可行的。与本次需水预测结果变化规律相一致。

(3)需水量预测与产业结构、人口增长速度、科技创新能力等相互影响，应随时根据城市发展现状进行动态预测分析，使预测结果不断完善。