导读
城乡一体化供水是适应新时期城市发展和社会经济发展的现实需要，如何做到需水量的精确、合理预测对于能否实现“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”具有决定性意义。系统分析常规计算方法在进行区域需水量预测时的局限性，结合常州市区域统筹供水需水量预测，研究和建立了城乡一体化供水中的分区域、分类型需水量预测方法，在充分调查历史用水数据、研究用水特征变化趋势的基础上，优化和确定了用水指标，并有效提高了预测的准确性和可靠度，以期为其他同类地区和项目提供参考和借鉴价值。
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引言
传统的需水量预测方法主要包括分类用水预测法、单位用地面积法、人均综合指标法、年递增率法、城市发展增量法、线性回归法、生长曲线法等。在编制城市供水相关规划时，通常会选择2～3种方法进行计算，并取其平均值作为预测结果。
改革开放以来，城镇化率由17.9%增长到60.6%，城市发展由最初多点开花的小城镇建设上升到集聚化程度更高的城市群和都市圈建设，人口和经济愈益向大城市群集聚。与此同时，党的十九大提出实施乡村振兴战略，乡村地区发展迎来重大历史机遇。城镇供水作为民生工程，是社会赖以生存和发展的基本条件。面临城市集聚发展与乡村振兴战略的双重背景，实施城乡（区域）供水一体化成为促进城乡统筹发展、经济和社会可持续发展的当务之急。
城乡一体化供水的用户及用途相对于传统城市供水系统更为复杂，乡村地区与城市地区的用水指标、用水特征和变化趋势均存在较大的差异。因此，加强城乡一体化供水中需水量预测方面的研究十分必要。
01
城乡一体化供水中需水量准确预测的重点
1.1判断用水变化趋势
在编制城乡一体化供水相关规划时，准确的判断和掌握该区域用水变化趋势是需水量准确预测的前提。通常情况下，随着用水设备的完善程度逐渐提高，单位人口用水量呈现先增加后降低的趋势。在第一阶段，用水设备从简易到逐步完善，单位人口用水量会逐渐增加。在第二阶段，随着节水技术和设备的推广，单位人口用水量会逐渐下降。
根据中国城乡建设统计年鉴的统计数据，2000年以来，我国的城市地区单位人口用水量呈现下降趋势，日生活用水量从2000年的220.2 L/（人·d）下降至2017年的178.9 L/（人·d），下降了18.8%。同期的乡村地区单位人口用水量呈现上升趋势，日生活用水量从2000年的69.2 L/（人·d）上升至2017年的104.3 L/（人·d），提高了50.7%。县城地区的单位人口用水量则较为平稳，2000年为122.7 L/（人·d）,2017年略微下降至120.2 L/（人·d）。可以看出，我国大部分的城市的用水变化趋势多处于第二阶段，而大部分乡村地区的用水变化趋势还处于第一阶段，城市和乡村地区的用水变化趋势特征相反（见图1）。
图12000～2017年生活用水变化趋势分析
注：数据来源于《中国城乡建设统计年鉴》
因此，在进行某区域的需水量用测时，需要充分研究该地区城市、县城、乡村等不同区域的经济发展水平、用水设备完善程度等，准确判断该区域的用水变化趋势，为需水量预测奠定基础。
1.2选择合理的预测方法
在传统的需水量预测方法中，单位用地面积法、人均综合指标法等的准确程度受用水指标的选择是否合理影响较大，年递增率法、城市发展增量法、线性回归法、生长曲线法等的准确程度主要取决于该地区是否有足够的历史用水数据，分类用水预测法则是按照生活、生产、生态等类型进行分类预测，很难兼顾到区域的差异。
鉴于城乡一体化供水系统的复杂性，充分考虑到乡村地区与城市地区的用水指标、用水特征和变化趋势的差异性，以及乡村地区多缺乏历史用水数据等客观因素，在编制城乡一体化供水相关规划时，区域需水量预测不能机械的采用某一种预测方法或多种方法求平均值，宜采取分区域分类型的模式进行预测，分别预测城市、县城、乡村等不同区域的不同类型的需水量，并求和得出城乡一体化供水范围的需水量。在进行不同类型的需水量预测时，应根据该类型用水的特征、以及是否具有足够的历史用水数据情况，采取最适宜的预测方法。
1.3选取准确的用水指标
用水指标选择的是否合理直接影响需水量预测的准确程度，供水规划中的用水指标选择主要依据是《城市给水工程规划规范》（GB 50282-98）中的主要用水指标明显偏大，在2016修订版《城市给水工程规划范》（GB 50282-2016）中对主要用水指标进行了优化和调整。但随着节水技术的推广和节水型城市的创建，多数城市的单位人口综合用水指标、人均综合生活用水指标、人均居民生活用水指标、单位建设用地用水指标等呈现连续下降趋势，部分城市已突破《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）中的指标下限。
根据南方某市的水资源公报的相关统计数据，2000年以来，其用水指标呈现连续下降趋势，至2017年，人均综合用水量下降42.9%，人均综合生活用水量下降35.3%，人均居民生活用水量下降40.1%。2017年的人均综合用水量为444 L/（人·d），已经低于《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）中500～800 L/（人·d）的下限（见图2）。
图2某城市2000～2017年生活用水指标变化
该城市的万元国内生产总值用水量和万元工业增加值用水量同样呈现大幅下降趋势，2000～2017年，万元国内生产总值用水量下降了83.9%，万元工业增加值用水量下降了81.6%（见图3）。
图3某城市2000～2017年生产用水指标变化
因此，在编制城乡一体化供水相关规划时，需重点研究如何科学合理的选择用水指标，以使需水量预测更加符合实际情况。生活用水量指标在参考规范取值的基础上，若可获得历史用水数据，应通过分析多年的用水数据予以确定。生产用水量指标宜根据当地的产业结构、工业用水水平等，结合历史用水数据或调研其他城市同类产业的用水情况予以确定。
02
常州市用水情况变化特征分析
2.1时间变化特征
（1）长序列变化趋势。
分别统计2009～2018年常州市单位人口综合用水量数据，其变化趋势如图4所示，可以看出，随着节水器具的推广和节水城市的创建，常州市的单位人口综合用水量呈现连续下降趋势，平均每年约下降0.02万m3/（万人·d）。现状的单位人口综合用水量为0.73万m3/（万人·d），符合《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）中对于一区大Ⅰ型城市0.45万～0.75万m3/（万人·d）的规定。考虑到整体为下降趋势，且未来节水技术仍有待继续进步，在本次需水量预测时，单位人口综合用水量取0.6万m3/（万人·d）。
图4常州市近10年单位人口综合用水量变化
（2）年内日变化特征。
分别统计2009～2018年常州市供水日变化系数，如图5所示。可以看出，2009年以来常州市供水日变化系数均符合《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）的相关规定，近年来，日变化系数略有下降趋势，并逐步稳定在1.2左右。因此，在本次需水量预测时，日变化系数取1.2。
图5常州市近10年供水日变化系数变化
2.2空间分布特征
（1）城市地区生活用水。
分别统计常州、其周边城市以及国内典型城市的城市人均综合生活用水量数据，如图6所示，可以看出，常州市的城市人均综合用水量约为160 L/(人·d)，低于《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）中对于一区大Ⅰ型城市230～420 L/(人·d)的下限。其他城市也多数低于200 L/(人·d)，低于规范中的下限。因此，可以认定，人均综合生活用水指标有待根据城市用水发展情况进行适当修正，在本次需水量预测时，人均综合生活用水量取160 L/(人·d)。
图6常州市及其他城市人均综合生活用水量对比
分别统计常州市中心城区典型小区的人均居民生活用水量，如下表1所示，可以看出，常州市典型小区的人均日用水量基本为105～170 L/(人·d)，部分小区的人均日用水量已经低于《室外给水设计标准》（GB 50013-2018）中对于一区大Ⅰ型城市120～220 L/(人·d)的规定。综合考虑上述因素，在本次需水量预测时，城市地区的人均居民生活用水量取120 L/(人·d)。
表1常州市典型小区人均居民生活用水量
(2）乡村地区生活用水。
分别统计常州市乡村地区配备不同给水设备类型小区的最高日用水量情况，如表2所示。可以看出，不同地区由于给水设备完善程度的差异，用水量指标区别极大。
表2常州市典型区域农村生活用水定额
因此，在本次需水量预测时，乡村地区的生活用水指标根据该区域的给水设备类型，参考规范中给出的相关数值，并结合常州市实际情况，进行差异化选取。其中，户内有给水排水卫生设备和淋浴设备的地区最高日用水量取140 L/(人·d)，户内有给水排水卫生设备无淋浴设备的地区最高日用水量取80 L/(人·d)，户内有给水龙头无卫生设备的地区最高日用水量取45 L/(人·d)。
(3）工业用水。
分别统计常州市不同区域的工业增加值、工业售水量、万元工业增加值用水量数据，如表3所示，可以看出，不同区域由于工业类型不同，其万元工业增加值用水量数据差异较大，很难有统一的标准。因此，在本次需水量预测时，万元工业增加值用水量指标需要根据不同区域的工业类型进行分类型预测。
表3常州市典型区域万元工业增加值用水量
03
常州市需水量预测方法与实践
3.1预测方法
参考常规需水量预测方法的原理，结合常州市城乡一体化供水的特征，采取分区域、分类型的预测方法。
常州市的用水需求主要包括生活、工业、农业、生态等类型。其中，生活用水量采用指标法进行预测，城市地区和乡村地区分别采用不同的用水指标；工业用水采用万元GDP用水指标进行分区域预测，各区域的指标选取充分参考现状调研结果；农业用水量和生态环境用水量，结合历年用水总量以趋势法预测需水量。
3.2指标选择
根据第2节对于常州市用水情况变化特征的分析，在进行需水量预测时采用的指标如下：
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①城市地区：人均综合生活用水量指标取160 L/(人·d)，人均居民生活用水量取120 L/(人·d)；
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②乡村地区：户内有给水排水卫生设备和淋浴设备的地区最高日用水量取140 L/(人·d)，户内有给水排水卫生设备无淋浴设备的地区最高日用水量取80 L/(人·d)，户内有给水龙头无卫生设备的地区最高日用水量取45 L/(人·d)；
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③工业用水：万元工业增加值用水量指标取10～30 m3/万元，具体根据各区域产业类型选取。其中，日变化系数取1.2。
3.3预测结果
按照上述需水量预测方法，按照分区域、分类型进行预测，计算结果为常州市平均日需水量为131.2万m3/d，日变化系数为1.2，则最高日需水量为157.44万m3/d，见表4。
表4 常州市平均日需水量
3.4基于水资源量的城市发展规模计算
根据《常州市水资源综合规划（报批稿）》，常州市多年平均水资源总量为30.4亿m3，扣除工业用水量、农业用水量、生态用水量、不可利用水资源量等，可分配于生活用水量为5.56亿m3，根据前述常州市城市地区、乡村地区的生活用水量指标，结合城市化率发展目标进行计算，常州市可供水资源量支撑下的人口规模为680万人。
04
结论
（1）在编制城乡一体化供水相关规划时，需水量预测不能简单的采用某一种预测方法或多种方法求平均值，宜采取分区域、分类型的计算模式，分别预测城市、县城、乡村等不同区域的不同类型的需水量，并求和得出城乡一体化供水范围的需水量。在进行不同类型的需水量预测时，应根据该类型用水的特征、以及是否具有足够的历史用水数据情况，采取最适宜的预测方法。通常情况下，生活用水量宜采用指标法进行预测，并在城市、县城和乡村地区分别采用不同的用水指标；工业用水宜采用万元GDP用水指标进行分区域预测，各区域的用水指标应根据产业类型予以确定；农业用水量和生态环境用水量，宜结合历年用水总量以趋势法进行预测。
（2）城市、县城和乡村地区的近、远期生活用水指标的选择应充分考虑其用水量的变化趋势。目前，我国多数城市地区的单位人口用水量呈现逐步下降趋势，县城地区的单位人口用量较为平稳，而乡村地区的单位人口用水量则呈现逐渐增长的趋势。
（3）随着节水技术的推广和节水型城市的创建，城市地区的单位人口综合用水指标、人均综合生活用水指标、人均居民生活用水指标、单位建设用地用水指标等呈现连续下降趋势，部分城市已突破《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）中的指标下限。城市地区的需水量预测时，不宜直接套用规范中的用水指标，而应该在充分调查历史用水数据、研究用水变化趋势的基础上，结合城市发展需求，合理的确定近、远期用水指标，以使需水量预测更加符合实际情况。
（4）乡村地区的给水设备完善程序差异较大，用水量指标区别极大。在城乡一体化供水相关规划中需水量预测时，乡村地区的需水量宜按照有给水排水卫生设备和淋浴设备、有给水排水卫生设备无淋浴设备、有给水龙头无卫生设备等类型分别进行计算，以提高预测结果的准确程度。
原文标题：常州市城乡一体化供水中需水量预测的研究与思考；作者：周飞祥、闫一、刘广奇；作者单位：中国城市规划设计研究院、中规院（北京）规划设计公司。刊登在《给水排水》2020年第6期。
