導(dǎo)讀
城鄉(xiāng)一體化供水是適應(yīng)新時(shí)期城市發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，如何做到需水量的精確、合理預(yù)測對于能否實(shí)現(xiàn)“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”具有決定性意義。系統(tǒng)分析常規(guī)計(jì)算方法在進(jìn)行區(qū)域需水量預(yù)測時(shí)的局限性，結(jié)合常州市區(qū)域統(tǒng)籌供水需水量預(yù)測，研究和建立了城鄉(xiāng)一體化供水中的分區(qū)域、分類型需水量預(yù)測方法，在充分調(diào)查歷史用水?dāng)?shù)據(jù)、研究用水特征變化趨勢的基礎(chǔ)上，優(yōu)化和確定了用水指標(biāo)，并有效提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠度，以期為其他同類地區(qū)和項(xiàng)目提供參考和借鑒價(jià)值。
0
引言
傳統(tǒng)的需水量預(yù)測方法主要包括分類用水預(yù)測法、單位用地面積法、人均綜合指標(biāo)法、年遞增率法、城市發(fā)展增量法、線性回歸法、生長曲線法等。在編制城市供水相關(guān)規(guī)劃時(shí)，通常會選擇2～3種方法進(jìn)行計(jì)算，并取其平均值作為預(yù)測結(jié)果。
改革開放以來，城鎮(zhèn)化率由17.9%增長到60.6%，城市發(fā)展由最初多點(diǎn)開花的小城鎮(zhèn)建設(shè)上升到集聚化程度更高的城市群和都市圈建設(shè)，人口和經(jīng)濟(jì)愈益向大城市群集聚。與此同時(shí)，黨的十九大提出實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，鄉(xiāng)村地區(qū)發(fā)展迎來重大歷史機(jī)遇。城鎮(zhèn)供水作為民生工程，是社會賴以生存和發(fā)展的基本條件。面臨城市集聚發(fā)展與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的雙重背景，實(shí)施城鄉(xiāng)（區(qū)域）供水一體化成為促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展、經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
城鄉(xiāng)一體化供水的用戶及用途相對于傳統(tǒng)城市供水系統(tǒng)更為復(fù)雜，鄉(xiāng)村地區(qū)與城市地區(qū)的用水指標(biāo)、用水特征和變化趨勢均存在較大的差異。因此，加強(qiáng)城鄉(xiāng)一體化供水中需水量預(yù)測方面的研究十分必要。
01
城鄉(xiāng)一體化供水中需水量準(zhǔn)確預(yù)測的重點(diǎn)
1.1判斷用水變化趨勢
在編制城鄉(xiāng)一體化供水相關(guān)規(guī)劃時(shí)，準(zhǔn)確的判斷和掌握該區(qū)域用水變化趨勢是需水量準(zhǔn)確預(yù)測的前提。通常情況下，隨著用水設(shè)備的完善程度逐漸提高，單位人口用水量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。在第一階段，用水設(shè)備從簡易到逐步完善，單位人口用水量會逐漸增加。在第二階段，隨著節(jié)水技術(shù)和設(shè)備的推廣，單位人口用水量會逐漸下降。
根據(jù)中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2000年以來，我國的城市地區(qū)單位人口用水量呈現(xiàn)下降趨勢，日生活用水量從2000年的220.2 L/（人·d）下降至2017年的178.9 L/（人·d），下降了18.8%。同期的鄉(xiāng)村地區(qū)單位人口用水量呈現(xiàn)上升趨勢，日生活用水量從2000年的69.2 L/（人·d）上升至2017年的104.3 L/（人·d），提高了50.7%。縣城地區(qū)的單位人口用水量則較為平穩(wěn)，2000年為122.7 L/（人·d）,2017年略微下降至120.2 L/（人·d）。可以看出，我國大部分的城市的用水變化趨勢多處于第二階段，而大部分鄉(xiāng)村地區(qū)的用水變化趨勢還處于第一階段，城市和鄉(xiāng)村地區(qū)的用水變化趨勢特征相反（見圖1）。
圖12000～2017年生活用水變化趨勢分析
注：數(shù)據(jù)來源于《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》
因此，在進(jìn)行某區(qū)域的需水量用測時(shí)，需要充分研究該地區(qū)城市、縣城、鄉(xiāng)村等不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、用水設(shè)備完善程度等，準(zhǔn)確判斷該區(qū)域的用水變化趨勢，為需水量預(yù)測奠定基礎(chǔ)。
1.2選擇合理的預(yù)測方法
在傳統(tǒng)的需水量預(yù)測方法中，單位用地面積法、人均綜合指標(biāo)法等的準(zhǔn)確程度受用水指標(biāo)的選擇是否合理影響較大，年遞增率法、城市發(fā)展增量法、線性回歸法、生長曲線法等的準(zhǔn)確程度主要取決于該地區(qū)是否有足夠的歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，分類用水預(yù)測法則是按照生活、生產(chǎn)、生態(tài)等類型進(jìn)行分類預(yù)測，很難兼顧到區(qū)域的差異。
鑒于城鄉(xiāng)一體化供水系統(tǒng)的復(fù)雜性，充分考慮到鄉(xiāng)村地區(qū)與城市地區(qū)的用水指標(biāo)、用水特征和變化趨勢的差異性，以及鄉(xiāng)村地區(qū)多缺乏歷史用水?dāng)?shù)據(jù)等客觀因素，在編制城鄉(xiāng)一體化供水相關(guān)規(guī)劃時(shí)，區(qū)域需水量預(yù)測不能機(jī)械的采用某一種預(yù)測方法或多種方法求平均值，宜采取分區(qū)域分類型的模式進(jìn)行預(yù)測，分別預(yù)測城市、縣城、鄉(xiāng)村等不同區(qū)域的不同類型的需水量，并求和得出城鄉(xiāng)一體化供水范圍的需水量。在進(jìn)行不同類型的需水量預(yù)測時(shí)，應(yīng)根據(jù)該類型用水的特征、以及是否具有足夠的歷史用水?dāng)?shù)據(jù)情況，采取最適宜的預(yù)測方法。
1.3選取準(zhǔn)確的用水指標(biāo)
用水指標(biāo)選擇的是否合理直接影響需水量預(yù)測的準(zhǔn)確程度，供水規(guī)劃中的用水指標(biāo)選擇主要依據(jù)是《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-98）中的主要用水指標(biāo)明顯偏大，在2016修訂版《城市給水工程規(guī)劃范》（GB 50282-2016）中對主要用水指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整。但隨著節(jié)水技術(shù)的推廣和節(jié)水型城市的創(chuàng)建，多數(shù)城市的單位人口綜合用水指標(biāo)、人均綜合生活用水指標(biāo)、人均居民生活用水指標(biāo)、單位建設(shè)用地用水指標(biāo)等呈現(xiàn)連續(xù)下降趨勢，部分城市已突破《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中的指標(biāo)下限。
根據(jù)南方某市的水資源公報(bào)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2000年以來，其用水指標(biāo)呈現(xiàn)連續(xù)下降趨勢，至2017年，人均綜合用水量下降42.9%，人均綜合生活用水量下降35.3%，人均居民生活用水量下降40.1%。2017年的人均綜合用水量為444 L/（人·d），已經(jīng)低于《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中500～800 L/（人·d）的下限（見圖2）。
圖2某城市2000～2017年生活用水指標(biāo)變化
該城市的萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量和萬元工業(yè)增加值用水量同樣呈現(xiàn)大幅下降趨勢，2000～2017年，萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量下降了83.9%，萬元工業(yè)增加值用水量下降了81.6%（見圖3）。
圖3某城市2000～2017年生產(chǎn)用水指標(biāo)變化
因此，在編制城鄉(xiāng)一體化供水相關(guān)規(guī)劃時(shí)，需重點(diǎn)研究如何科學(xué)合理的選擇用水指標(biāo)，以使需水量預(yù)測更加符合實(shí)際情況。生活用水量指標(biāo)在參考規(guī)范取值的基礎(chǔ)上，若可獲得歷史用水?dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)通過分析多年的用水?dāng)?shù)據(jù)予以確定。生產(chǎn)用水量指標(biāo)宜根據(jù)當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)用水水平等，結(jié)合歷史用水?dāng)?shù)據(jù)或調(diào)研其他城市同類產(chǎn)業(yè)的用水情況予以確定。
02
常州市用水情況變化特征分析
2.1時(shí)間變化特征
（1）長序列變化趨勢。
分別統(tǒng)計(jì)2009～2018年常州市單位人口綜合用水量數(shù)據(jù)，其變化趨勢如圖4所示，可以看出，隨著節(jié)水器具的推廣和節(jié)水城市的創(chuàng)建，常州市的單位人口綜合用水量呈現(xiàn)連續(xù)下降趨勢，平均每年約下降0.02萬m3/（萬人·d）。現(xiàn)狀的單位人口綜合用水量為0.73萬m3/（萬人·d），符合《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中對于一區(qū)大Ⅰ型城市0.45萬～0.75萬m3/（萬人·d）的規(guī)定。考慮到整體為下降趨勢，且未來節(jié)水技術(shù)仍有待繼續(xù)進(jìn)步，在本次需水量預(yù)測時(shí)，單位人口綜合用水量取0.6萬m3/（萬人·d）。
圖4常州市近10年單位人口綜合用水量變化
（2）年內(nèi)日變化特征。
分別統(tǒng)計(jì)2009～2018年常州市供水日變化系數(shù)，如圖5所示。可以看出，2009年以來常州市供水日變化系數(shù)均符合《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）的相關(guān)規(guī)定，近年來，日變化系數(shù)略有下降趨勢，并逐步穩(wěn)定在1.2左右。因此，在本次需水量預(yù)測時(shí)，日變化系數(shù)取1.2。
圖5常州市近10年供水日變化系數(shù)變化
2.2空間分布特征
（1）城市地區(qū)生活用水。
分別統(tǒng)計(jì)常州、其周邊城市以及國內(nèi)典型城市的城市人均綜合生活用水量數(shù)據(jù)，如圖6所示，可以看出，常州市的城市人均綜合用水量約為160 L/(人·d)，低于《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中對于一區(qū)大Ⅰ型城市230～420 L/(人·d)的下限。其他城市也多數(shù)低于200 L/(人·d)，低于規(guī)范中的下限。因此，可以認(rèn)定，人均綜合生活用水指標(biāo)有待根據(jù)城市用水發(fā)展情況進(jìn)行適當(dāng)修正，在本次需水量預(yù)測時(shí)，人均綜合生活用水量取160 L/(人·d)。
圖6常州市及其他城市人均綜合生活用水量對比
分別統(tǒng)計(jì)常州市中心城區(qū)典型小區(qū)的人均居民生活用水量，如下表1所示，可以看出，常州市典型小區(qū)的人均日用水量基本為105～170 L/(人·d)，部分小區(qū)的人均日用水量已經(jīng)低于《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50013-2018）中對于一區(qū)大Ⅰ型城市120～220 L/(人·d)的規(guī)定。綜合考慮上述因素，在本次需水量預(yù)測時(shí)，城市地區(qū)的人均居民生活用水量取120 L/(人·d)。
表1常州市典型小區(qū)人均居民生活用水量
(2）鄉(xiāng)村地區(qū)生活用水。
分別統(tǒng)計(jì)常州市鄉(xiāng)村地區(qū)配備不同給水設(shè)備類型小區(qū)的最高日用水量情況，如表2所示。可以看出，不同地區(qū)由于給水設(shè)備完善程度的差異，用水量指標(biāo)區(qū)別極大。
表2常州市典型區(qū)域農(nóng)村生活用水定額
因此，在本次需水量預(yù)測時(shí)，鄉(xiāng)村地區(qū)的生活用水指標(biāo)根據(jù)該區(qū)域的給水設(shè)備類型，參考規(guī)范中給出的相關(guān)數(shù)值，并結(jié)合常州市實(shí)際情況，進(jìn)行差異化選取。其中，戶內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備的地區(qū)最高日用水量取140 L/(人·d)，戶內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備無淋浴設(shè)備的地區(qū)最高日用水量取80 L/(人·d)，戶內(nèi)有給水龍頭無衛(wèi)生設(shè)備的地區(qū)最高日用水量取45 L/(人·d)。
(3）工業(yè)用水。
分別統(tǒng)計(jì)常州市不同區(qū)域的工業(yè)增加值、工業(yè)售水量、萬元工業(yè)增加值用水量數(shù)據(jù)，如表3所示，可以看出，不同區(qū)域由于工業(yè)類型不同，其萬元工業(yè)增加值用水量數(shù)據(jù)差異較大，很難有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在本次需水量預(yù)測時(shí)，萬元工業(yè)增加值用水量指標(biāo)需要根據(jù)不同區(qū)域的工業(yè)類型進(jìn)行分類型預(yù)測。
表3常州市典型區(qū)域萬元工業(yè)增加值用水量
03
常州市需水量預(yù)測方法與實(shí)踐
3.1預(yù)測方法
參考常規(guī)需水量預(yù)測方法的原理，結(jié)合常州市城鄉(xiāng)一體化供水的特征，采取分區(qū)域、分類型的預(yù)測方法。
常州市的用水需求主要包括生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)等類型。其中，生活用水量采用指標(biāo)法進(jìn)行預(yù)測，城市地區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)分別采用不同的用水指標(biāo)；工業(yè)用水采用萬元GDP用水指標(biāo)進(jìn)行分區(qū)域預(yù)測，各區(qū)域的指標(biāo)選取充分參考現(xiàn)狀調(diào)研結(jié)果；農(nóng)業(yè)用水量和生態(tài)環(huán)境用水量，結(jié)合歷年用水總量以趨勢法預(yù)測需水量。
3.2指標(biāo)選擇
根據(jù)第2節(jié)對于常州市用水情況變化特征的分析，在進(jìn)行需水量預(yù)測時(shí)采用的指標(biāo)如下：
-
①城市地區(qū)：人均綜合生活用水量指標(biāo)取160 L/(人·d)，人均居民生活用水量取120 L/(人·d)；
-
②鄉(xiāng)村地區(qū)：戶內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備的地區(qū)最高日用水量取140 L/(人·d)，戶內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備無淋浴設(shè)備的地區(qū)最高日用水量取80 L/(人·d)，戶內(nèi)有給水龍頭無衛(wèi)生設(shè)備的地區(qū)最高日用水量取45 L/(人·d)；
-
③工業(yè)用水：萬元工業(yè)增加值用水量指標(biāo)取10～30 m3/萬元，具體根據(jù)各區(qū)域產(chǎn)業(yè)類型選取。其中，日變化系數(shù)取1.2。
3.3預(yù)測結(jié)果
按照上述需水量預(yù)測方法，按照分區(qū)域、分類型進(jìn)行預(yù)測，計(jì)算結(jié)果為常州市平均日需水量為131.2萬m3/d，日變化系數(shù)為1.2，則最高日需水量為157.44萬m3/d，見表4。
表4 常州市平均日需水量
3.4基于水資源量的城市發(fā)展規(guī)模計(jì)算
根據(jù)《常州市水資源綜合規(guī)劃（報(bào)批稿）》，常州市多年平均水資源總量為30.4億m3，扣除工業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)用水量、生態(tài)用水量、不可利用水資源量等，可分配于生活用水量為5.56億m3，根據(jù)前述常州市城市地區(qū)、鄉(xiāng)村地區(qū)的生活用水量指標(biāo)，結(jié)合城市化率發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，常州市可供水資源量支撐下的人口規(guī)模為680萬人。
04
結(jié)論
（1）在編制城鄉(xiāng)一體化供水相關(guān)規(guī)劃時(shí)，需水量預(yù)測不能簡單的采用某一種預(yù)測方法或多種方法求平均值，宜采取分區(qū)域、分類型的計(jì)算模式，分別預(yù)測城市、縣城、鄉(xiāng)村等不同區(qū)域的不同類型的需水量，并求和得出城鄉(xiāng)一體化供水范圍的需水量。在進(jìn)行不同類型的需水量預(yù)測時(shí)，應(yīng)根據(jù)該類型用水的特征、以及是否具有足夠的歷史用水?dāng)?shù)據(jù)情況，采取最適宜的預(yù)測方法。通常情況下，生活用水量宜采用指標(biāo)法進(jìn)行預(yù)測，并在城市、縣城和鄉(xiāng)村地區(qū)分別采用不同的用水指標(biāo)；工業(yè)用水宜采用萬元GDP用水指標(biāo)進(jìn)行分區(qū)域預(yù)測，各區(qū)域的用水指標(biāo)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)業(yè)類型予以確定；農(nóng)業(yè)用水量和生態(tài)環(huán)境用水量，宜結(jié)合歷年用水總量以趨勢法進(jìn)行預(yù)測。
（2）城市、縣城和鄉(xiāng)村地區(qū)的近、遠(yuǎn)期生活用水指標(biāo)的選擇應(yīng)充分考慮其用水量的變化趨勢。目前，我國多數(shù)城市地區(qū)的單位人口用水量呈現(xiàn)逐步下降趨勢，縣城地區(qū)的單位人口用量較為平穩(wěn)，而鄉(xiāng)村地區(qū)的單位人口用水量則呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢。
（3）隨著節(jié)水技術(shù)的推廣和節(jié)水型城市的創(chuàng)建，城市地區(qū)的單位人口綜合用水指標(biāo)、人均綜合生活用水指標(biāo)、人均居民生活用水指標(biāo)、單位建設(shè)用地用水指標(biāo)等呈現(xiàn)連續(xù)下降趨勢，部分城市已突破《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中的指標(biāo)下限。城市地區(qū)的需水量預(yù)測時(shí)，不宜直接套用規(guī)范中的用水指標(biāo)，而應(yīng)該在充分調(diào)查歷史用水?dāng)?shù)據(jù)、研究用水變化趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市發(fā)展需求，合理的確定近、遠(yuǎn)期用水指標(biāo)，以使需水量預(yù)測更加符合實(shí)際情況。
（4）鄉(xiāng)村地區(qū)的給水設(shè)備完善程序差異較大，用水量指標(biāo)區(qū)別極大。在城鄉(xiāng)一體化供水相關(guān)規(guī)劃中需水量預(yù)測時(shí)，鄉(xiāng)村地區(qū)的需水量宜按照有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備、有給水排水衛(wèi)生設(shè)備無淋浴設(shè)備、有給水龍頭無衛(wèi)生設(shè)備等類型分別進(jìn)行計(jì)算，以提高預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確程度。
原文標(biāo)題：常州市城鄉(xiāng)一體化供水中需水量預(yù)測的研究與思考；作者：周飛祥、閆一、劉廣奇；作者單位：中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、中規(guī)院（北京）規(guī)劃設(shè)計(jì)公司。刊登在《給水排水》2020年第6期。
