白 樂，李恩寬，付新峰，賈一飛

(黃河水利委員會黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003)

用水定額是反映區(qū)域用水和節(jié)水水平的一個衡量尺度。用水定額的確定不僅科學(xué)地規(guī)范了合理用水需求，對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化也起到重要作用[1-2]。許多發(fā)達(dá)國家把用水定額作為用水考核和節(jié)水水平的參考標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。自1999年水利部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)用水定額編制和管理的通知》以來，全國31個省(市、區(qū))編制并發(fā)布了用水定額國家標(biāo)準(zhǔn)[5]，已發(fā)布的用水定額主要是工業(yè)用水定額[6]，缺乏農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、服務(wù)業(yè)以及城鎮(zhèn)生活等行業(yè)用水定額。住宅房屋建筑作為建筑業(yè)重要組成部分，其施工用水節(jié)水面臨著無國家標(biāo)準(zhǔn)可依的窘境。國家統(tǒng)計(jì)局2019年發(fā)布數(shù)據(jù)顯示[7]，2017年中國住宅房屋施工面積為652 234.26萬m2，年用水量約65.00億m3。因住宅房屋建筑施工過程中用水人員、用水時間和用水量集中，節(jié)水示范作用強(qiáng)、社會影響大，為規(guī)范和強(qiáng)化住宅房屋建筑節(jié)約用水，須加快制定用水定額。

住建部發(fā)布的GB 50015—2019《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50555—2010《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》是為建筑設(shè)計(jì)服務(wù)的，不體現(xiàn)施工實(shí)際用水過程和用水定額[8]。住建部發(fā)布的GB/T 50378—2014《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》監(jiān)測、記錄施工水耗[9-10]，實(shí)施施工節(jié)水方案，但未明確提出施工期用水定額。31個省(市、區(qū))中25個省級行政區(qū)出臺了住宅房屋建筑相關(guān)用水定額地方標(biāo)準(zhǔn)，但所屬行業(yè)、分類和用水定額值有所差異，缺乏統(tǒng)一性和可比性。

綜上，須在充分了解住宅房屋建筑用水定額制定存在問題的基礎(chǔ)上，明確計(jì)算邊界，明晰影響因素，采用現(xiàn)場調(diào)研、主觀概率值法、概率測算法等多種方法，編制國家層面的住宅房屋建筑用水定額，指導(dǎo)和規(guī)范住宅房屋建筑業(yè)節(jié)水管理、促進(jìn)其節(jié)水技術(shù)進(jìn)步，完善中國用水定額標(biāo)準(zhǔn)體系及節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)體系。

1 省級行政區(qū)住宅房屋建筑用水定額編制現(xiàn)狀存在的問題

a)省級行政區(qū)發(fā)布的房屋建筑用水定額未實(shí)現(xiàn)全覆蓋。31個省(市、區(qū))中有25個省(市、區(qū))制定房屋建筑相關(guān)用水定額，覆蓋率80.65%，北京市、天津市、山東省、福建省、江西省、江蘇省未明確制定房屋建筑相關(guān)用水定額。

b)住宅房屋建筑建筑業(yè)用水定額所屬行業(yè)、代碼、分類差異較大。浙江省房屋建筑業(yè)用水定額行業(yè)代碼為E4700，類別名稱為房屋建筑業(yè)；吉林省房屋建筑業(yè)用水定額屬于工業(yè)部分，行業(yè)代碼為E471，名稱為房屋工程建筑。2019年江蘇省房屋建筑用水定額出現(xiàn)在生活和服務(wù)業(yè)用水定額部分，行業(yè)代碼為47—48，類別為房屋及土木工程建筑業(yè)，分類代碼4710—4790。

c)分類各具特色。31個省(市、區(qū))中制定建筑用水定額地方標(biāo)準(zhǔn)分類明顯不同。如：內(nèi)蒙房屋建筑用水定額劃分為框架和磚混結(jié)構(gòu)；遼寧省的房屋建筑用水定額分為民用建筑、工礦企業(yè)廠房、辦公樓等；而浙江的房屋建筑業(yè)用水定額分為商品混凝土和現(xiàn)澆混凝土兩大類。

d)用水定額指標(biāo)不具可比性。31個省(市、區(qū))制定的用水定額值差異較大。例如：南方地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(商品混凝土)中重慶市和云南省的用水定額分別為1.50、0.80 m3/m2。北方地區(qū)現(xiàn)澆混凝土陜西省和河北省的用水定額分別為1.50、0.30 m3/m2，陜西省是河北省的5倍。

綜上，已發(fā)布的省級住宅房屋建筑業(yè)用水定額未能覆蓋全國，建筑用水定額所在行業(yè)分類、行業(yè)代碼、分類名稱具有明顯差異性，分類各具特色，用水定額值可比性差，未能形成統(tǒng)一、有效的用水定額標(biāo)準(zhǔn)體系。

2 住宅屋建筑用房水定額相關(guān)概念內(nèi)涵及影響因素分析

2.1 相關(guān)概念與內(nèi)涵

住宅房屋建筑是指供家庭居住使用的建筑(含與其他功能空間處于同一建筑中的房屋住宅部分)。住宅房屋建筑施工是指建筑工程施工前期準(zhǔn)備—土方工程—基礎(chǔ)工程—住宅主體結(jié)構(gòu)竣工(或封頂)的整個施工工程[11]。住宅房屋建筑用水量是指整個建設(shè)期內(nèi)，取自任何常規(guī)水源[12]并被其第一次利用的水量的總和。住宅房屋建筑面積是指建筑物(包括墻體)所形成的樓地面面積。住宅房屋建筑用水定額是指建設(shè)期內(nèi)，達(dá)到先進(jìn)用水水平條件下，按總建筑面積核算的單位面積的用水量。與設(shè)計(jì)定額和統(tǒng)計(jì)定額相比[13]，該定額更加注重對用水量及用水效率的監(jiān)督考核及管理，更強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。磚混結(jié)構(gòu)是建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或砌塊砌筑，橫向承重的梁、樓板、屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則是用配有鋼筋增強(qiáng)的混凝土制成的結(jié)構(gòu)，承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土建造的是用鋼筋和混凝土建造的一種結(jié)構(gòu)。住宅房屋建筑用水定額按下式計(jì)算：

m=(QSG+QSH+QJX+QXF+QLH+QFC)/A=Q/A

(1)

式中m——住宅房屋建筑單位面積用水量，m3/m2；A——住宅房屋建筑面積，m2；Q——建筑施工場地的總用水量(包括施工、機(jī)械沖洗、防塵、綠化、施工現(xiàn)場生活等與建筑施工相關(guān)的用水量)，m3；QSG、QJX、QSH、QXF、QLH、QFC——施工、機(jī)械、生活、消防、綠化、防塵用水量，參考《建筑施工計(jì)算手冊》中臨時設(shè)施施工相應(yīng)公式計(jì)算，m3。

最后確定的總水量Q，還應(yīng)根據(jù)不同情況增加5%～10%，以補(bǔ)償不可避免的水管漏水損失。

2.2 影響因素分析

a)氣候。氣候是影響住宅房屋建筑用水量的重要因素之一。中國地域遼闊，因地理緯度、地勢等條件不同，水文氣候條件差異較大，氣候相差較懸殊。不同的氣候條件則形成不同的用水習(xí)慣。例如：施工現(xiàn)場工人洗浴頻率、洗衣習(xí)慣等不同，造成用水量的差異。總的來說，氣溫高、降水量大，水量較豐富的地區(qū)用水量較氣溫低、降水量小、水量匱乏地區(qū)偏大。

b)施工技術(shù)、施工材料、施工方式等因素影響[11]。養(yǎng)護(hù)用水作為重要施工用水環(huán)節(jié)之一，采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)與混凝土自然養(yǎng)護(hù)法相比，每澆注1 m3混凝土大致可節(jié)約用水0.2～0.4 m3。采用商品混凝土，與傳統(tǒng)的現(xiàn)場攪拌技術(shù)相比，單位建筑面積平均用水量節(jié)省約38%[11]，且減少了粉塵、噪聲污染，節(jié)省了人工成本，施工質(zhì)量比現(xiàn)場混凝土攪拌更穩(wěn)定可靠。此外，基礎(chǔ)工程采用預(yù)制樁，施工過程基本不用水；而灌樁用水量按泥漿量考慮，一般泥漿量為成孔方量的3～5倍，即：Vs=(3-5)×Vk。在福建省用水定額中沖鉆孔灌注樁水泥漿循環(huán)次數(shù)按5次考慮。

c)不同的用水結(jié)構(gòu)使建筑用水量產(chǎn)生差異[14-15]。對于用水結(jié)構(gòu)復(fù)雜的住宅房屋建筑，規(guī)模、施工周期等因素也會對用水量和用水定額產(chǎn)生影響，而對于用水結(jié)構(gòu)及用水性質(zhì)簡單的建筑，其用水量和用水定額具有規(guī)模效應(yīng)，規(guī)模越大，用水量越多，用水定額越大。

d)水價、計(jì)價方式、環(huán)保要求等因素的影響?？傮w來說水價收費(fèi)較高的地方[16]，用水定額越小。計(jì)價方式也影響了用水定額，按照單位面積收費(fèi)計(jì)價，用水定額較北方同類地區(qū)偏大，存在明顯用水浪費(fèi)。北方地區(qū)環(huán)境保護(hù)對施工現(xiàn)場揚(yáng)塵治理要求較高，用水定額偏大。例如：河南某建筑工地建筑面積31萬m2的住宅樓，施工期降塵灑水量為150～240 m3/d。

3 住宅房屋建筑用水定額研究

3.1 數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一部分是收集并整理全國31個省(自治區(qū)、直轄市)已發(fā)布的住宅房屋及相關(guān)建筑用水定額數(shù)據(jù)。另一部分來源于水行政主管部門、建筑施工單位、用水定額編制單位提供的住宅房屋建筑用水統(tǒng)計(jì)信息。最后一部分來源于現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研能反映中國不同氣候區(qū)域、水源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生活習(xí)性等特點(diǎn)的在建住宅項(xiàng)目。實(shí)地共調(diào)17家，其中南方地區(qū)10家、北方地區(qū)7家。調(diào)研內(nèi)容包括建筑物基本情況和用水情況，如：建筑結(jié)構(gòu)、面積、建筑高度、施工人數(shù)、施工階段、建設(shè)工期、用水量、水源、用水時間、計(jì)量設(shè)施安裝情況等。

3.2 數(shù)據(jù)處理方法

3.2.1凝聚層次聚類分析

凝聚層次聚類分析[17-18]是先將每一個住宅房屋建筑實(shí)際用水指標(biāo)作為一組聚類，假設(shè)共有m個住宅房屋建筑用水指標(biāo)樣本，那么就有m組聚類，并計(jì)算該住宅建筑用水指標(biāo)與其他指標(biāo)之間的距離，即m(m-1)個距離值，并找到距離最短的住宅用水指標(biāo)值，把他們聚為一組，這時聚類組數(shù)就變?yōu)榱薽-1。同理，計(jì)算這m-1組聚類相互之間的距離，將距離最小的兩組合并為一組，直到聚類數(shù)將達(dá)到預(yù)先設(shè)定的組數(shù)或最終聚為一組。

3.2.2主觀概率值法

主觀概率值法是指通過對收集的住宅建筑用水資料進(jìn)行邏輯思維分析，綜合用水統(tǒng)計(jì)資料和數(shù)據(jù)，對用水指標(biāo)進(jìn)行分析、討論和比較，并利用經(jīng)驗(yàn)和判斷能力，獲得概率平均值確定用水定額值的方法。

(2)

Δ=|(a-b/6)|

(3)

(4)

式中a、m、b——最大值、一般值和最小值；λ——標(biāo)準(zhǔn)差Δ的系數(shù)，通過正態(tài)分布表可以查得λ對應(yīng)的值概率φ(λ)。

3.2.3統(tǒng)計(jì)分析法

統(tǒng)計(jì)分析法是結(jié)合現(xiàn)狀用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[19-20]，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算，確定用水定額的一種方法。該方法可較好地體現(xiàn)先進(jìn)性，保證先進(jìn)用水指標(biāo)確定的合理性。主要包括：四分位法、二次平均法、概率測算法。

a)四分位法[21]指在統(tǒng)計(jì)學(xué)中把所有數(shù)值由小到大排列并分成4等份，處于3個分割點(diǎn)位置的數(shù)值。它是一組數(shù)據(jù)排序后處于25%和75%位置上的值。

(5)

c)概率測算法是通過預(yù)先設(shè)定用水定額實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)程度，計(jì)算用水定額值的統(tǒng)計(jì)分析方法。該方法可計(jì)算出先進(jìn)用水水平所對應(yīng)的用水定額值，概率測算法的理論基礎(chǔ)是中心極限理論，即在某些一般的充分條件下，當(dāng)隨機(jī)變量的個數(shù)無限增加時，獨(dú)立隨機(jī)變量的和的分布是趨統(tǒng)概率于正態(tài)分布的。其步驟是先計(jì)算數(shù)據(jù)的均值，再求方差，然后運(yùn)用正態(tài)分布判定先進(jìn)用水水平定額值。

(6)

根據(jù)先進(jìn)性原則，確定φ(λ)值，由正態(tài)分布表求得標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)的λ。

3.3 用水定額分區(qū)、分類

a)住宅房屋建筑用水定額分區(qū)：住宅房屋建筑施工用水與氣候因素密切相關(guān)，以800 mm等降水量線為界，結(jié)合住宅房屋建筑用水實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，兼顧分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的一致性、可操作性等原則，參考《實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核方案》《節(jié)水型社會評價標(biāo)準(zhǔn)》的分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，將全國劃分為北方地區(qū)和南方地區(qū)。北方地區(qū)指北京、天津、河北、山西等14個省(直轄市、自治區(qū))。其他省(直轄市、自治區(qū))為南方地區(qū)，包括江河源頭區(qū)的青海省和西藏自治區(qū)。每個地區(qū)內(nèi)的不同省級行政區(qū)視為用水條件相近的同類地區(qū)，統(tǒng)一制定用水定額(表1)。

表1 住宅房屋建筑用水定額值 單位：m3/m2

b)住宅房屋建筑用水定額分類：在建住宅房屋建筑數(shù)量眾多，各類建筑實(shí)際用水存在差異，需要分類制定用水定額?，F(xiàn)代住宅房屋建筑大多為磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在其他條件相同的前提下，磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)施工過程中用于澆筑混凝土、砂槳拌和，混凝土養(yǎng)護(hù)、砌塊除塵、揚(yáng)塵治理等環(huán)節(jié)的水量并不相同。因此，本定額制定過程中把磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)2種結(jié)構(gòu)分開，分別制定。在此基礎(chǔ)上，凝聚層次聚類分析法把南北方地區(qū)81家住宅房屋建筑按結(jié)構(gòu)分為4類，分別為：北方(磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))、南方(磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))。

3.4 用水定額編制

a)按照GB/T 32716—2016《用水定額編制技術(shù)導(dǎo)則》(以下簡稱《導(dǎo)則》)和最新節(jié)水政策要求，(因住宅房屋建筑規(guī)模大、周期短、節(jié)水示范性強(qiáng)，用水定額僅制定先進(jìn)值)。將調(diào)查收集到的86家住宅房屋建筑實(shí)際用水?dāng)?shù)據(jù)(圖1)。采用四分位法進(jìn)行異常值校核與檢驗(yàn)(圖2)，剔除數(shù)據(jù)異常值，將符合要求的81家住宅房屋建筑用水?dāng)?shù)據(jù)。采用主觀概率值法，初步確定先進(jìn)用水水平的用水定額值，即北方地區(qū)磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)(商品混凝土)用水定額值分別為0.52 、0.48 m3/m2；同理，南方地區(qū)磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)(商品混凝土)用水定額值分別為0.78 、0.67 m3/m2(表2)。《導(dǎo)則》要求，編制建筑業(yè)用水定額時，僅制定先進(jìn)值，規(guī)定建筑業(yè)先進(jìn)用水定額值按用水戶通過率20%確定。

圖1 南北方86家住宅房屋建筑實(shí)際用水定額值

圖2 四分位法異常值篩選及計(jì)算結(jié)果

表2 住宅房屋建筑用水定額通過情況

b)用水定額的調(diào)整與確定。在綜合考慮氣候、施工工藝技術(shù)、用水結(jié)構(gòu)等因素的前提下，分別采用四分位法、二次平均法、概率測算法這3種方法，解算住宅房屋建筑先進(jìn)用水定額指標(biāo)(圖3)。解算結(jié)果與初步定額值、住宅房屋建筑先進(jìn)用水水平定額對比，廣泛征求水行政主管部門、節(jié)水管理部門、建筑施工單位、定額編制單位等單位的意見，并召開4次專家咨詢會，適當(dāng)調(diào)整初步定額值。綜合考慮國家現(xiàn)行有關(guān)節(jié)水政策要求、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件及住宅房屋建筑用水實(shí)際，最終確定用水定額值。

圖3 4種方法用水定額計(jì)算結(jié)果

c)制定定額與已發(fā)布的省級用水定額對比分析磚混結(jié)構(gòu)。北方地區(qū)已發(fā)布磚混結(jié)構(gòu)用水定額值的10個省級行政區(qū)中有3個省級行政區(qū)磚混結(jié)構(gòu)用水定額值小于(包括等于)確定的北方地區(qū)定額指標(biāo)；有7個省級行政區(qū)磚混結(jié)構(gòu)用水定額值大于確定的北方地區(qū)定額指標(biāo)。南方地區(qū)已發(fā)布磚混結(jié)構(gòu)用水定額值的8個省級行政區(qū)中有1個省級行政區(qū)磚混結(jié)構(gòu)用水定額值小于(包括等于)確定的南方地區(qū)定額指標(biāo)；有7個省級行政區(qū)磚混結(jié)構(gòu)用水定額值大于確定的南方地區(qū)定額指標(biāo)?；炷两Y(jié)構(gòu)：北方地區(qū)已發(fā)布混凝土結(jié)構(gòu)用水定額值的12個省級行政區(qū)中有4個省級行政區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)用水定額值小于(包括等于)確定的北方地區(qū)定額指標(biāo)；有8個省級行政區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)用水定額值大于確定的北方地區(qū)定額指標(biāo)。南方地區(qū)已發(fā)布混凝土結(jié)構(gòu)用水定額值的10個省級行政區(qū)中有4個省級行政區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)用水定額值小于(包括等于)確定的南方地區(qū)定額指標(biāo)；有6個省級行政區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)用水定額值大于確定的南方地區(qū)定額指標(biāo)。

綜上，該用水定額值是根據(jù)己有的調(diào)研數(shù)據(jù)，通過檢驗(yàn)法和統(tǒng)計(jì)分析法計(jì)算得出的，并考慮了節(jié)水政策、建筑施工單位用水實(shí)際等多方面的因素，最終確定。確定的定額指標(biāo)考慮了現(xiàn)階段住宅房屋建筑用水實(shí)際和節(jié)水潛力，能夠衡量未來一個時期的節(jié)約用水水平，用水定額值合理、科學(xué)、先進(jìn)。

4 結(jié)論與討論

a)北方地區(qū)磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)(商品混凝土)用水定額值分別為0.50、0.45；南方地區(qū)磚混結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)(商品混凝土)用水定額值分別為0.75、0.65。

b)與本次制定的先進(jìn)用水定額相比，已發(fā)布的省級住宅房屋建筑用水定額達(dá)標(biāo)率(包括等于)為12.50%～40.00%，該用水定額考慮了現(xiàn)階段住宅房屋建筑用水實(shí)際和節(jié)水潛力，能夠衡量未來一個時期的節(jié)水水平，用水定額值合理、科學(xué)、先進(jìn)。

c)定額制定過程中樣本數(shù)量、覆蓋性、典型性和計(jì)量設(shè)施安裝情況等會對其造成一定影響，加之住宅房屋建筑業(yè)發(fā)展較快，定額必須隨之不斷修訂和完善。