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中國居民家庭生活用水十點規律與認識

2024-03-27 07:28朱永楠師林蕊詹力煒李海紅何國華王麗珍秦長海
中國水利 2024年4期
關鍵詞:需水器具用水量

趙 勇,朱永楠,師林蕊,詹力煒,李海紅,何國華,王麗珍,秦長海,何 凡

(中國水利水電科學研究院 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室,100038,北京)

近年,關于用水發展態勢的認識和判斷爭論不休,這一問題直接影響未來一個時期我國水利發展方向和國家水網重大工程規劃建設布局。其中,居民家庭生活用水的剛性需求最強、保障標準最高,對其過往變化規律、未來發展趨勢的研究,深刻影響對我國總體用水格局的判斷。

隨著生活質量提高,居民家庭對水的需求也相應增加。從宏觀總體格局來看,我國居民生活年用水量從新中國成立初期的6 億m3上升至20 世紀80 年代的280億m3,2022年進一步增長到647.8億m3,年均增長8.8億m3;人均用水量也從1980年的78 L/(人·d)增長到2022年的125 L/(人·d),年均增長率1.4%。從微觀家庭生活來看,餐飲、洗浴、洗衣、沖廁、個人衛生、家庭清潔等行為均需要用水,每個人在用水行為、器具選擇等方面都有自己的習慣和偏好,這些復雜的個人行為背后存在哪些共性問題,又會如何影響我國生活用水變化?如何有效推動生活節水工作?筆者團隊近10年持續深入研究了個體、家庭、城鎮、國家尺度家庭生活用水及節水問題,開展相關監測、試驗、調查和模擬分析工作,在此基礎上總結提出十點規律與認識,以期為我國生活節水管理和總體用水判斷提供參考。

一、六類家庭生活行為用水占比規律:洗浴、沖廁和個人衛生是重要用水行為,耗水量平均占生活用水量的50%~80%,是不同地區城鎮和農村居民用水差異的主要原因

改革開放以來,我國城鎮及農村家庭生活住房條件得到極大改善,家庭用水設施也由單一化向多元化發展。研究調查分析了全國除港澳臺外31個?。ㄗ灾螀^、直轄市)5萬多個家庭的用水情況,樣本覆蓋城鎮和農村全年齡段各種家庭結構。

將家庭用水分為飲食、洗浴、洗衣、沖廁、個人衛生、家庭清潔等六類行為,其中洗浴、沖廁和個人衛生是造成不同地區城鄉居民生活用水量和用水結構差異性的主要原因。家庭生活中不同行為用水量分布見圖1。城鎮家庭中洗浴行為用水量占比最高,也是個人用水量差異最大的行為,平均用水量為43 L/(人·d),約占用水總量的36%。約12%受訪者習慣每天洗浴且單次時長超20分鐘,日用水量超過100 L/(人·d);約29%受訪者冬季洗浴1~2次/周,5%受訪者夏季洗浴1~2次/周。沖廁和個人衛生也是用水量較大的行為,平均用水量分別為30 L/(人·d)和25 L/(人·d),約占用水總量的28%和16%;飲食、洗衣、家庭清潔多屬于家庭公共行為,人均用水量相對較少且與家庭規模直接相關,用水量占比分別為10%、9%和1%。

圖1 家庭生活中不同行為用水量分布

農村家庭人均用水量約為60~140 L/(人·d),洗浴、沖廁和個人衛生也是農村家庭中用水比例最高的行為,用水量約為30~70 L/(人·d),占總用水量的50%~70%。我國城鎮和農村家庭用水習慣和設施存在較大差異,淋浴器、沖便器、水龍頭、洗衣機在城鎮家庭已經基本普及,但農村仍在持續強化供水保障、推進“廁所革命”,全國農村衛生廁所普及率約為73%。農村地區居民做飯和手洗衣物的頻次略高于城鎮地區,平均用水量分別為14 L/(人·d)和17 L/(人·d)。由于洗浴和廁所設施的差異,導致這兩項行為用水量的城鄉差異最大。以河北省為例,農村地區有35%的受訪者使用公共浴室,超過40%的受訪者家庭使用旱廁(無須水沖),因此農村地區洗浴和沖廁平均用水量分別比城鎮地區低26%和61%。隨著農村人居環境改善和生活質量提高,農村家庭用水設施完善程度不斷提升,居民用水習慣也在逐漸轉變,預計農村和城鎮居民生活用水結構差異將逐漸縮小。

二、不同人群生活用水的差異規律:不同人群生活習慣、用水習慣和節水意識有很大差異,年齡、性別、收入等個體特征是影響居民用水行為的重要因素,可以導致30%以上的用水量差異

從個人用水行為頻次和時長看,女性比男性更注重個人衛生和健康生活,洗浴和個人衛生用水時長和頻率、沖廁頻率、洗衣頻率、烹飪頻率均高于男性,生活用水量普遍比男性高約13%~24%〔20~30 L/(人·d)〕,其中洗浴和個人衛生用水量差異最大。老年人居家時間較長,烹飪、沖廁頻次更高,但洗浴的頻率顯著偏低,以北京市居民為例,超過50%的老年人冬季洗浴頻率僅為1~2次/周,夏季為1~4次/周,比其他年齡階段的居民低30%~80%。老年人節約用水意識較強,更加注重家庭廢水的收集和重復利用。90%以上老年人在洗浴、洗手或洗漱過程中使用清潔產品時有關閉閥門的習慣。中青年節水意識相對較弱,特別是青少年,未養成洗浴隨手關閉閥門習慣的比例約40%。各年齡段居民用水及節水習慣情況見圖2??傮w上看,年齡與生活用水量呈負相關,年齡每增加10歲,用水量平均減少約5 L/(人·d)。

圖2 各年齡段居民用水及節水習慣

居民生活用水量與可支配收入水平呈正相關關系,不同收入群體間在洗衣、洗浴、餐飲用水器具選擇及用水頻次方面都存在明顯差異。高收入家庭各類用水行為的頻次和時長普遍更高,用水量約比中低收入家庭高17%,高出值約為18 L/(人·d)。以京津冀地區為例,高收入家庭個人清潔、洗衣、洗浴頻次分別為8.4次/天、3.4次/周和5.1次/周,這三類行為在低收入家庭中的頻率分別為7.9次/天、2.8次/周和4.2次/周。

三、家庭節水器具推廣的效應規律:通過源頭設施提效,可節水于無形。近20年來全國器具節水效率普遍提高15%~40%

用水需要器具,龍頭、淋浴器等用水器具均有型號或流量規格,居民可以控制使用時長,但最大出水量則由器具規格決定。很多老舊小區使用流量為9 L/min的非節水型龍頭,如果改用小于7.5 L/min的節水型龍頭,就可在不影響用水行為效果的前提下節省約17%的用水量;沖便器用水量從9 L/次逐步更新到雙檔式馬桶流量的5 L/次,平均用水效率提高約44%;花灑流量從普通水效9 L/min 降低到節水型7.2 L/min,平均用水效率可提高20%。

隨著節水型社會建設的推進,節水型器具普及率不斷提升,有效提高了居民生活用水效率。以北京市為例,2000 年以前居民家庭用水設備皆以大流量、低效率的老式器具為主,如鑄鐵螺旋開關水龍頭、高位水箱沖便器等。近20年,北京市通過規范市場中涉水器具規格、補貼改造更換節水器具、實行購買補貼政策等措施,有力促進了節水器具的推廣與應用,鑄鐵水龍頭逐步被替換為陶瓷片密封水嘴、感應水龍頭、氣動水龍頭等。2020 年北京市居民家庭淋浴器、沖便器、龍頭等節水型器具普及率已超過50%。

假設近20年來未開展節水型器具的普及更換行動,居民家庭仍然使用2000年的非節水型用水器具,北京市居民生活用水需求量將會從2000年的127 L/(人·d)增長至2020年的178 L/(人·d),全市1916萬城鎮居民年生活用水量將超19.6億m3。實際上,2020年前后北京市居民生活用水量為140 L/(人·d),折算器具節水效果38 L/(人·d),全市每年節水量可達到2.6億m3,節水器具普及推廣在減緩居民生活用水增速方面發揮了巨大成效。2000—2020年北京市家庭節水器具節約用水量見圖3。假如未來北京市家庭用水器具全部更換為一級水效器具,全市居民用水將會在現狀基礎上每年可再節約4.1億m3。

圖3 2000—2020年北京市家庭節水器具節約用水量

自2002年以來,全國已建成11批共145個國家節水型城市,在節水型城市建設和評價工作中,節水型器具普及程度被列為居民生活節水的重要考核指標。隨著家庭高效節水型器具的安裝和使用,全國范圍器具節水效率為15%~40%。未來,高標準節水器具普及仍是居民生活節水工作的重點。

四、節水宣傳的效果規律:意識控制行為習慣,當居民節水意識整體增強時,節水潛力可達5%以上

水利、市政、教育等部門每年都在以標語、廣告、講座等各種形式開展節水宣傳,增強全民節水意識。研究顯示,絕大部分居民已有較好的節水意識,但行動層面仍有提升空間。受訪者中仍有20%的居民在洗手、個人衛生用水過程中不關閉水閥,有26%的居民在洗浴時從不關閉花灑。節水意識較好的居民不僅在用水過程中省水,還會通過替代、回用等方式節水,有37%的居民在家中“一水多用”,如用淘米水澆花、用廢水沖廁。通過居民生活用水模型模擬發現,當居民在用水過程中及時關閉水閥可節水6 L/(人·d),約占用水總量的4%;居民在家中“一水多用”可減少用水14 L/(人·d),約占用水總量的10%。

節水意識不僅表現在人的行為習慣上,也表現在家庭器具選擇中。目前,約30%的居民在購買洗衣機、沖便器等家用大件時關注產品水效等級,但絕大多數人忽略了水龍頭、花灑等小型器具的水效等級。

節水是積少成多的過程,仍需創新制定切實有效的宣傳模式和方法,切實激發廣大群眾的節水意識,引導公眾自發節水。

五、水價對生活用水的影響規律:居民人均月水費支出約為10~20 元,占收入比重非常小,整體來看水費對生活用水行為的約束作用并不顯著

水是生活的必需品,也是一種特殊的商品。用水收費可使人們更加珍惜水資源,避免不必要的浪費。我國居民用水從無償供水、低水價、成本水價發展到目前的企業定價、政府監管的準市場價格管理階段。2002年起,我國城市地區陸續開始實行居民階梯水價,旨在保障居民基本生活用水需求的同時,引導群眾節約用水。

我國生活水價主要包括自來水費、水資源費和污水處理費,不同地區根據自身水資源狀況和居民承受能力進行定價。目前我國除港澳臺外的31個省會(首府)城市及直轄市的居民生活用水第一階梯水價平均為3.2元/m3,水資源短缺的北方城市水價相對較高,其中北京、天津居民水價最高,分別為5.00元/m3、4.95元/m3,長春、鄭州、濟南水價為4.20~4.55元/m3;南方城市水價普遍較低,為2.00~4.00元/m3,如上海、重慶、廣州水價分別為3.62元/m3、3.50元/m3和2.93元/m3。全國平均第二、第三階梯水價分別為4.3元/m3和6.5元/m3。

整體來看,水費支出占家庭可支配收入的比例非常小。問卷調查發現,北京市人均月水費約為15 元,約93%的居民家庭年用水量處于第一階梯,僅有極少家庭用水量達到第二階梯,幾乎沒有家庭用水量處于第三階梯。由于水費支出占比較低,導致居民對水價、水資源的關注程度較低,問卷數據顯示,超過65%的受訪者對本地水資源緊缺壓力了解甚少。以南水北調受水地區為例,群眾普遍認為引調水工程已基本解決本地區的缺水問題,且節約用水不再是全民應采取的最緊迫措施。無論是宣傳上還是觀念意識上,水價對節水的貢獻逐漸下降,水價政策對居民用水行為的約束作用并不顯著。因此,仍需系統研究制定科學的水資源價格機制,更好地發揮水價杠桿調節作用,推動全社會節約用水。

六、其他國家生活用水的變化規律:隨著節水器具推廣、水價調整、再生水利用等措施實施,大量國外發達城市居民生活用水達峰后出現明顯下降趨勢,但是人均用水普遍高于我國

不同國家和地區人們的生活習慣、經濟社會發展水平、人民生活水平和氣候條件差異明顯,生活用水量也存在很大差異?;谟盟珗蠛拖嚓P文獻統計,整理了60 余個國家或地區近50 年用水量數據及變化趨勢??傮w來看,目前全球居民生活用水量平均約255 L/(人·d),發達國家或地區居民人均生活用水量大多呈現上升—平穩—波動下降的過程(圖4),如紐約、墨爾本、哥本哈根、瑞士和新加坡等國家或城市居民生活用水在20世紀八九十年代逐漸達到峰值,隨后在一系列節水政策影響下逐步降低。新加坡是缺水國家,在更換節水器具、提高居民水價、推行水效標簽政策等措施的綜合作用下,城市居民生活用水量由1995年175 L/(人·d)持續降低至2022年140 L/(人·d),減少20%。綜合來看,生活用水達峰時,這些國家和地區的人均GDP基本大于2萬美元,城鎮化率超過60%,家庭用水設施以馬桶、淋浴器和龍頭等為主,可以滿足居民生活行為的舒適需求。

圖4 部分國家或城市居民生活用水量演變

選取國外部分典型城市,比較分析不同地區居民生活用水規律。從人均用水量看,紐約、東京、渥太華等城市居民用水量為178~350 L/(人·d),與氣候條件相似的上海相比,用水量高10%~120%。從用水習慣看,國外經濟發達城市家庭的洗浴、洗衣行為頻次更高,如紐約居民洗浴和洗衣行為的平均頻次分別為1~2 次/(人·d)和0.5~1.5 次/(人·d),這兩類行為頻次在上海、北京等國內一線城市為0.35~1.25次/(人·d)和0.15~0.5次/(人·d);紐約居民使用洗碗機頻率為0.5~1.5次/(人·d),而洗碗機在國內家庭中還尚未普及。

從生活水平看,我國上海、北京等城市人均GDP已經達到發達國家水平,但與紐約、東京等國際發達城市相比還有差距,不同人群、不同區域的收入差異較大,隨著低收入人群生活水平的提高,預計生活用水量仍有上升的趨勢,但增量空間逐漸減少。

七、過去50 年我國生活用水的變化規律:經濟社會發展、人民生活水平提高、用水設施升級是近年來我國居民生活用水持續增加的外因,過去50年人均用水量增長約2.5倍

新中國成立初期,我國城鎮化率為10.6%,全國居民生活用水總量約為6億m3,其中農村生活用水占90%以上。20世紀七八十年代,絕大多數家庭居住在平房,水龍頭是家庭內部最普遍的用水終端,洗衣機正逐漸普及,但如廁和洗浴等大多使用公共衛生間、公共浴室,居民生活用水量約為40~70 L/(人·d)。這一階段,居民生活用水主要包括飲食、洗衣、個人衛生、家庭清潔用水,其中洗漱、洗手和擦拭身體等個人衛生的用水量最大,約占家庭用水的50%。

1990年以后,我國城鎮化率持續提升,城市公寓住房逐漸增多,越來越多的城鎮家庭有獨立廚房、廁所和淋浴間,居民用水行為習慣逐漸改變,洗浴、沖廁用水逐漸增多。2000年前后,隨著城鎮人口規模增長和居民生活水平快速提高,我國城鎮居民生活用水總量逐漸超越農村,目前城鎮和農村地區居民年生活用水量分別為441億m3和176億m3(圖5)。發展至今,家庭基礎用水器具已經基本普及,城鎮和農村地區居民生活用水量分別為90~190 L/(人·d)和60~140 L/(人·d),過去50年人均用水量增長約2.5倍。

圖5 居民生活用水量和用水結構變化

從不同區域來看,氣候和水資源稟賦條件也導致了居民生活方式和用水習慣的差異。綜合來看,我國南方居民用水多,北方居民用水少;東西部居民用水多,中部居民用水少。華南地區人均生活用水量最高,為167 L/(人·d),華北、東北和西北地區較低,分別為94 L/(人·d)、112 L/(人·d)、114 L/(人·d)。北方地區人均生活用水量明顯少于南方地區,相差約27%。中部地區人均生活用水量為120 L/(人·d),比東部和西部地區低5~10 L/(人·d)。

隨著科技發展進步,家庭用水設施仍在快速升級,洗碗機、凈水機等新型家電產品層出不窮,進而改變生活方式和用水習慣。與此同時,人民生活水平的不斷提高必然會使居民追求更加舒適的生活方式,未來家庭用水需求及器具將呈差異化發展趨勢。

八、家庭生活用水的增長規律:我國居民生活用水需求已經由溫飽型轉向健康舒適型,在需求增長、技術進步、節水意識等影響下,用水呈現適應性增長規律特征

通過解析居民生活用水需求,并結合水資源、用水結構、用水器具、水價歷史演變過程,發現居民生活用水需求特征是一種受制于各種約束的適應性增長曲線。根據約束條件不同,增長曲線可分為自然增長型、技術約束型、意識約束型和極限節約型四種類型。

隨著經濟社會發展,人們對水的需求已由溫飽轉向健康、舒適,用水設施呈多元化發展。在城鄉生活用水需求得到保障的基礎上,居民生活用水量隨著用水器具和需求的增加自然增長(圖6,曲線ABC),與收入和生活水平呈正相關,當用水行為滿足舒適生活狀態時,用水量將趨于穩定。

圖6 居民生活用水量演變規律

通過生活節水器具和用水設施的更新和發展,可在不影響居民用水行為習慣的前提下實現節約用水(曲線ADEL)。當節水器具達效運轉時,該器具設備的節水潛力達到極限狀態,當節水技術有新的發展時,生活用水量則將再次因技術升級而減小。另一方面,居民節水意識增強和行為習慣改善也是減少資源浪費的重要途徑(曲線ADF),但是受基本需求和行為習慣固化的影響,需要行之有效的節水宣傳和節水政策調控,激發節水內生動力。在技術和意識雙重約束作用下,生活節水潛力達到極限狀態,用水量可調控至極限節水型曲線(曲線ADGM)。

極限節水型發展是區域資源需求管理中最理想的狀態。在保障人民群眾生活對資源的合理適宜需求同時,從源頭促進生活節水,推廣高效節水器具,通過節水宣傳和政策管控改變居民用水行為。

九、人口達峰對生活需水的影響規律:盡管我國人口總量已經出現負增長,但年齡結構、城鄉結構和消費水平仍然在深刻影響用水需求,一定時期內生活用水需求仍將保持增長態勢

人口是決定水資源需求格局的基礎性要素。2022年,我國人口總量較2021年減少85萬人,是近61年來首次出現負增長,65 歲以上人口占比首次超過14%,我國進入深度老齡化社會。年齡結構、城鄉結構、總量規模是人口影響需水的關鍵變量,基于這三個變量的演變規律,構建基于人口特征的經濟社會需水變化曲線(圖7),需水過程可分為快速增長、穩定增長、緩慢增長和需求下降四個階段。在快速增長階段,由于人口總量和城鎮化率的快速上升,需水量將呈現快速增長的趨勢。人口老齡化不斷加劇,當老齡人口增加帶來的需水下降效應不斷凸顯,達到臨界點時,需水總量將會從快速增長階段進入到穩定增長階段。隨著城鎮化率和老齡化率進一步提高,人口增速會逐漸變緩,當人口總量達到峰值時,人口規模增加帶來的需水增長效應將會消失,此時需水量將會從穩定增長轉變為緩慢增長,城鎮化率提升帶來的生活水平提升將成為此階段需水增長的主要動力。當城鎮化率提升導致的需水上漲效應達到極值后,年齡結構、城鄉結構、總量規模帶來的需水增長動力將會全部消失,生活需水量將會進入下降階段。

圖7 基于人口特征的經濟社會需水變化曲線

盡管目前我國進入深度老齡化社會,人口總量已經達峰,但城鎮化率仍處于上升態勢,需水總量仍處于緩慢增長期,未來仍有一定增長需求。通過測算未來典型年城鄉不同年齡人群的人均需水規模,結合人口總量、城鄉結構、年齡結構相關預測成果,推求未來我國不同年齡人群生活需水峰值規模。研究發現,盡管我國人口總量已于2022年達峰,但人均消費水平還會不斷上漲。根據林毅夫等人預測成果,2050年我國人均GDP會達到現狀香港特區水平。預測推算,我國生活需水總量會從2022 年的906 億m3持續增加到2050年的1123億m3。

十、未來我國居民生活用水的變化趨勢:預計我國居民生活用水仍將保持一定時期的增長,需要進行一場從思想到行動的全方位節水變革

生活用水的發展與變化經濟條件、人口規模等息息相關。當前人民生活已進入互聯網和智慧家庭時代,自動化和智能化進程不斷加快,隨著生活水平的提高,人們對生活舒適度的要求必然會提升,未來家庭用水需求及相關器具將呈差異化發展趨勢。

我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段,但對于全國大多數地區來說,經濟水平仍未達到需水達峰的條件,居民生活需水仍將呈自然增長型發展。從人群來看,我國高收入家庭用水已基本達峰,中低收入家庭用水是主要增長點。結合國際典型城市用水變化及達峰規律,根據用水發展的相關因素設置用水情景,模擬預測未來我國居民生活用水變化。結果表明,未來20年我國城市居民人均用水量將小幅度增加并逐步達峰,各省份和地市的峰值發生時間存在明顯的差異化特征,農村和城鎮居民生活用水量差距將有所減少,預計城鎮、農村人均用水量分別為120~160 L/(人·d)和80~140 L/(人·d)(圖8)。

圖8 我國居民人均生活用水需求變化規律預測

用水量達峰后,經濟發展水平將與生活用水呈脫鉤發展趨勢,居民生活用水量將進入穩定期。同時,隨著節水技術發展和節水意識進一步增強,用水量變化將向技術約束型、意識約束型過渡。當前,新一輪科技革命正在加速,未來技術進步將如何改變生活用水尚未可知。當前區域資源環境承載能力帶來的瓶頸效應愈發凸顯,一方面供給側水資源衰減,另一方面需求側仍未達峰,提升供水“天花板”和約束型缺水的雙重壓力共存,迫切需要進行一場從思想到行動的全方位節水變革,通過采取主動調控的方式推動居民生活用水的“約束”達峰,實現高質量發展。

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