張培青，王麗紅，劉路廣

（1.湖北省水利水電科學(xué)研究院，430070，武漢；2.湖北省水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，430070，武漢）

2011年湖北省被確定為加快實施最嚴(yán)格水資源管理制度試點省份之一。目前，湖北省生活用水定額存在著定額值分類不合理、類型不齊全等問題。另外，湖北省現(xiàn)行的生活用水定額發(fā)布時間距今已10多年。隨著經(jīng)濟與社會發(fā)展，居民生活水平、節(jié)水型器具使用率、用水設(shè)施、用水成本及節(jié)水意識等方面均發(fā)生了變化，現(xiàn)有的用水定額成果已不能完全滿足新時期的用水需求，有必要對湖北省生活用水定額進行修訂。

一、調(diào)查資料及數(shù)據(jù)合理性分析

1.調(diào)查資料與數(shù)據(jù)檢驗

用水定額修訂需要大量的用水資料，主要搜集的資料包括：水利普查經(jīng)濟社會用水資料和部分用水戶近幾年的水平衡測試資料。其中，水利普查資料主要包括：農(nóng)村居民生活用水、城鎮(zhèn)居民生活用水、建筑業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、酒店、商場超市、企事業(yè)單位等。水平衡測試資料主要包括學(xué)校、醫(yī)院、酒店、商場超市、事業(yè)單位、汽車4S店、客運中心、體育中心、物流公司、服裝批發(fā)市場、菜市場、洗浴足浴會所、休閑娛樂會所、公園、公交停車場、洗車等16個行業(yè)的水平衡測試資料。水平衡測試年份包括2007年、2010年、2011年和2012年。見表1。

2.數(shù)據(jù)合理性分析

數(shù)據(jù)校核和檢驗是用水定額修訂的基礎(chǔ)工作，數(shù)據(jù)資料合理性直接影響用水定額修訂成果的科學(xué)性和可靠性。數(shù)據(jù)合理性主要從數(shù)據(jù)完整性、代表性、有效性和是否存在奇異值等幾個方面進行分析。

（1）水平衡測試資料合理性分析

對于水平衡測試資料，由于計量設(shè)施完善、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，而用水戶數(shù)量資料較少，因此該資料合理性分析主要側(cè)重于用水戶代表性分析，即分析該用水戶用水水平能否反映該部門或行業(yè)的用水水平。

（2）水利普查資料合理性分析

①水利普查資料中居民生活用水戶部分無計量設(shè)施，其中，農(nóng)村居民生活用水中無計量設(shè)施的用水戶為1 823戶，城鎮(zhèn)居民生活用水中無計量設(shè)施用水戶為89戶。該用水資料由于無計量設(shè)施，精度較差，因此將無計量設(shè)施的用水戶資料直接剔除，僅考慮有計量設(shè)施的用水戶，并進行奇異值分析。

②數(shù)據(jù)奇異值分析。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計算各用水戶的用水定額，然后將用水定額計算值與水平衡測試資料（同行業(yè)或部門）進行對比分析；當(dāng)無水平衡測試資料時，與鄰近省份、武漢市的用水定額以及相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行對比分析；亦可與用水定額平均值進行對比分析。當(dāng)調(diào)查資料計算的用水定額值嚴(yán)重偏離對比值時，分析并查找原因。確實為奇異值時，剔除該用水戶資料。

表1 水利普查與水平衡測試資料統(tǒng)計表

二、生活用水定額修訂方法

1.資料選用

由于水利普查資料和水平衡測試資料具有各自的優(yōu)缺點，因此，需要根據(jù)資料搜集情況和用水定額類型，分不同情況選用不同資料進行用水定額的計算。

①當(dāng)無水平衡測試資料，而水利普查資料較多且具有一定代表性時，采用水利普查資料進行用水定額計算。如居民生活用水定額、建筑業(yè)等。

②當(dāng)水平衡測試資料和水利普查資料均較多，且水利普查資料更具有代表性時，以水利普查資料為主，采用水利普查資料確定用水定額初值。水平衡測試資料主要用于復(fù)核水利普查資料合理性，并對用水定額初值進行修正。例如學(xué)校用水定額中，由于水利普查資料未區(qū)分住宿生用水和走讀生用水，而水平衡測試資料中進行了劃分，因此需要采用水平衡測試成果對水利普查計算的用水定額進行修正。

③當(dāng)水平衡測試資料和水利普查資料均較多，且水平衡測試資料更具有代表性時，采用水平衡測試資料確定用水定額，如酒店等。

④當(dāng)水平衡測試資料和水利普查資料均較少，且水平衡測試資料具有代表性時，采用水平衡測試資料確定用水定額。如汽車4S店、客運中心、體育中心、物流公司、批發(fā)市場、會所、綠化、公交停車場、洗車等。

2.計算方法

生活用水定額沒有統(tǒng)一的計算方法，主要采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析方法，包括二次平均法、算術(shù)平均法、概率分析法、趨勢分析法、主觀概率值法等。不同的方法具有不同的適用性，需要根據(jù)資料情況及用水定額類型選用不同的計算方法。

（1）居民生活用水定額修訂方法

搜集了大量的居民用水戶用水資料，因此選擇二次平均法進行計算。居民生活用水定額的修訂主要目的是實現(xiàn)節(jié)約用水，但也應(yīng)充分考慮居民生活水平提高對居民生活用水需求，這才可體現(xiàn)用水定額修訂的可行性和先進性。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，居民生活水平不斷提高，進而對居民生活用水量的需求越來越大，居民生活用水定額呈現(xiàn)增加趨勢?；谏鲜龇治?，居民生活用水定額的修訂既要滿足節(jié)約用水的基本要求，又要滿足居民生活用水需求，因此，二次平均法采用往上平均方法。

一次平均法：

式中，M為居民家庭用水戶戶數(shù)；為居民生活用水定額一次平均值 （一次平均），L/（人·d）；Mi為各用水戶（家庭）居民生活用水定額值，L/（人·d）。

二次平均法：

式中，為居民生活用水定額二次平均值；p為大于或小于用水戶戶數(shù)；往下平均法，則為小于的每個家庭用水戶的居民生活用水定額，L/（人·d），往上平均法，則為大于各用水戶居民生活用水定額值。

（2）城鎮(zhèn)公共用水定額計算方法

①資料較少時，主要進行代表性分析，對具有代表性的資料采用算術(shù)平均法進行計算。

②資料較多時，采用概率分析法。同時考慮經(jīng)濟性和先進性原則提出了概率分析法調(diào)整原則，具體原則為：計算資料中單位取水量超過用水定額的用水戶比例一般不大于50%。當(dāng)超過α=0.25先進性水平的用水定額計算值的用水戶比例大于50%時，采用超用水定額用水戶比例在50%左右的先進性水平下的用水定額計算值，作為該行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)值；當(dāng)超過α=0.25先進性水平的用水定額計算值的用水戶比例不超過50%時，則取該計算值作為該行業(yè)取水定額標(biāo)準(zhǔn)值。

三、湖北省生活用水定額修訂

1.生活用水定額類型確定

用水定額類型的確定主要采用影響因素分析法、空間變異分析法、相關(guān)分析法等方法。

（1）影響因素分析法

由于用水定額受供水設(shè)備、用水習(xí)慣、生活水平、管理水平、收費標(biāo)準(zhǔn)等因素影響，因此在制定用水定額時應(yīng)充分考慮影響因素的不同。采用影響因素分析法，農(nóng)村居民生活用水定額分為兩類：用水設(shè)備不齊全和用水設(shè)備齊全；學(xué)校用水定額分為走讀生用水定額和住宿生用水定額兩類；酒店分為五星級、四星級、三星級及三星級以下四類。

（2）空間差異分析法

由于部分定額表現(xiàn)出明顯區(qū)域性差異，因此在資料允許的情況，需要對用水定額進行空間差異性分析。通過空間差異性分析將城鎮(zhèn)居民生活用水定額分為縣市城鎮(zhèn)居民生活用水定額、其他地級市城鎮(zhèn)居民生活用水定額和武漢市城鎮(zhèn)居民生活用水定額3類。

（3）相關(guān)性分析

部分用水定額與影響因素的關(guān)系并不明確，需要采用相關(guān)分析法進行分析。以建筑業(yè)為例，由于建筑業(yè)用水定額與管理水平、節(jié)水設(shè)施、建筑類型、建筑面積、施工水平等多種因素有關(guān)。限于資料原因，本文將各用水戶建筑業(yè)用水定額與建筑面積進行相關(guān)性分析。經(jīng)計算，建筑業(yè)用水定額與建筑面積之間的相關(guān)系數(shù)為-0.15，呈負(fù)相關(guān)性，但相關(guān)性并不明顯。因此，建筑業(yè)用水定額不按照建筑面積大小進行分類。

2.湖北省生活用水定額計算

采用上述計算方法和原則，利用水利普查資料和水平衡測試資料對湖北省生活用水定額進行計算，共修訂用水定額26個，用水定額值52個。以下介紹農(nóng)村居民生活用水定額和建筑業(yè)用水定額修訂過程。

（1）湖北省農(nóng)村居民生活用水定額修訂

采用數(shù)據(jù)資料為水利普查資料，將用水戶用水資料分為設(shè)備齊全和不齊全兩類。采用二次平均法（往上平均法）計算了湖北省各地級市農(nóng)村居民生活用水定額（見圖1）。由圖1可知，大部分地級市符合設(shè)備齊全農(nóng)村居民生活用水定額大于設(shè)備不齊全用水定額值的一般規(guī)律，而僅黃石市、省直轄和咸寧市表現(xiàn)出相反規(guī)律。少數(shù)地級市用水定額出現(xiàn)相反規(guī)律的原因可能為：一是農(nóng)村居民生活用水定額不僅受供水設(shè)備這一因素的影響，而是多種因素 （居民生活習(xí)慣、節(jié)水意識、生活用水成本、節(jié)水器具普及率）綜合作用的結(jié)果；二是數(shù)據(jù)資料精度較差或數(shù)據(jù)代表性不足。本文限于資料原因，未作進一步分析。

為更加明晰農(nóng)村居民生活用水定額的空間差異性，繪制了湖北省農(nóng)村居民生活用水定額空間分布圖（包括用水設(shè)備齊全見圖2-a，用水設(shè)備不齊全見圖2-b）。根據(jù)圖2可見，用水設(shè)備齊全農(nóng)村居民生活用水定額中：黃石市、孝感市及省直轄等地的用水定額值較小；荊門市、荊州市及十堰市等地的用水定額值較大。用水設(shè)備不齊全農(nóng)村居民生活用水定額中：孝感市、咸寧市及荊門市等地的用水定額值較??；黃岡市、荊州市及隨州市等地的用水定額值較大。湖北省農(nóng)村居民用水定額的空間差異性，可能是由于當(dāng)?shù)鼐用裼盟?xí)慣、用水成本、節(jié)水意識、用水管理水平、經(jīng)濟發(fā)達程度等因素的不同引起的。

按照根據(jù)區(qū)域生活水平的不同，將農(nóng)村居民生活用水定額分為武漢市、其他地級市（武漢市以外）兩類，采用同種方法計算了武漢市及其他地級市不同類型農(nóng)村居民生活用水定額。計算成果見表2。由表2可知，設(shè)備齊全時武漢市農(nóng)村居民生活用水定額大于其他地級市的用水定額；設(shè)備不齊全時則相反。

根據(jù)空間差異性分析及上述計算結(jié)果可知，武漢市農(nóng)村居民生活用水定額與其他地級市相比，并未表現(xiàn)出偏小或偏大的一致性變化規(guī)律。因此，在修訂湖北省農(nóng)村居民生活用水定額時不考慮區(qū)域用水定額的差異性，僅計算湖北省農(nóng)村居民生活用水定額全省平均值。經(jīng)計算，考慮用水設(shè)備不齊全時，湖北省農(nóng)村居民生活用水定額為 90 L/（人·d）；考慮用水設(shè)備齊全時，湖北省農(nóng)村居民生活用水定額為100L/（人·d）。

表2 湖北省農(nóng)村居民生活用水定額

圖3 武漢市建筑業(yè)用水定額正態(tài)分布圖

（2）建筑業(yè)用水定額修訂

空間差異性分析：由于調(diào)查資料較多，因此，采用算術(shù)平均法對各地級市建筑業(yè)用水定額進行了計算，并進行空間差異性分析。經(jīng)分析，各地級市建筑業(yè)用水定額存在明顯差異，且武漢市建筑業(yè)用水定額明顯低于其他地級市。

根據(jù)空間差異性分析成果，將建筑業(yè)分為武漢市和其他地級市（除武漢市外）兩類采用算術(shù)平均法分別進行計算，由結(jié)果可知，武漢市建筑業(yè)用水定額為0.524 m3/m2，其他地級市建筑業(yè)用水定額為1.069 m3/m2，湖北省建筑業(yè)用水定額為0.899 m3/m2?？梢姡錆h市明顯小于其他地級市建筑業(yè)用水定額，也小于湖北省建筑業(yè)用水定額平均值。因此，本文將建筑業(yè)用水定額分兩類：武漢市建筑業(yè)用水定額和其他地級市建筑業(yè)用水定額。

為了更好地反映總體用水水平，采用概率分析法對武漢市建筑業(yè)用水定額進行計算。武漢市建筑業(yè)用水定額為偏態(tài)分布，偏態(tài)系數(shù)為1.67，屬于正偏態(tài)；峰度系數(shù)為2.54，屬于平頂峰。根據(jù)數(shù)據(jù)特征，采用對數(shù)變換法，變換后偏態(tài)系數(shù)變?yōu)?.02，接近于正態(tài)分布，可利用正態(tài)分布概率函數(shù)進行計算。

根據(jù)用水定額修訂要體現(xiàn)先進性水平的基本原則，首先選取α=0.25先進性水平所對應(yīng)的用水定額計算值作為用水定額標(biāo)準(zhǔn)，然后以此為基礎(chǔ)計算超出該標(biāo)準(zhǔn)的樣本比例，由計算可知，武漢市建筑業(yè)用水定額超出幅度過大，為76.9%。根據(jù)概率分析法調(diào)整原則，武漢市建筑業(yè)用水定額為0.53m3/m2。

同理，采用概率分析法，并根據(jù)概率分析調(diào)整原則，其他地級市建筑業(yè)用水定額為1.06m3/m2。

3.計算成果合理性分析

由于用水定額修訂不可能采用所有用水戶資料進行計算，因此具有一定局限性。但用水定額的修訂必須能真實反映行業(yè)或部門的用水水平，修訂成果才具有可行性、合理性和先進性。用水定額修訂計算得到的用水定額僅為用水定額初值，用水定額最終值必須經(jīng)合理性分析后才能確定。用水定額修訂成果合理性分析方法主要包括：

①通過對調(diào)查資料的特征值計算，確定能夠到達該用水定額水平的用水戶所占比例，分析用水定額先進性和可行性，確定用水定額的合理性；

②通過與其他省份（同一流域或臨近省份）的用水定額、武漢市等地級市用水定額進行對比，分析用水定額修訂值的合理性；

③通過與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行對比，分析用水定額修訂值的合理性。

四、結(jié) 語

①用水定額修訂涉及大量用水資料，本文對大量數(shù)據(jù)進行了合理性分析，并提出了數(shù)據(jù)合理性分析方法，同時提出了數(shù)據(jù)資料選用原則；

②根據(jù)不同用水定額及資料搜集情況，采用因素分析法、空間變異分析法和相關(guān)分析法對用水定額進行了分類，選用了適宜的統(tǒng)計分析方法，對湖北省26個生活用水定額52個定額值進行了計算；

③提出了生活用水定額合理性分析方法；

④相關(guān)成果對其他省份用水定額修訂具有重要的參考價值，對湖北省用水管理及相關(guān)規(guī)劃的制訂具有重要指導(dǎo)意義。

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