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中国居民家庭生活用水十点规律与认识

易开得
2024-04-1511602
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近年,关于用水发展态势的认识和判断争论不休,这一问题直接影响未来一个时期我国水利发展方向和国家水网重大工程规划建设布局。其中,居民家庭生活用水的刚性需求最强、保障标准最高,对其过往变化规律、未来发展趋势的研究,深刻影响对我国总体用水格局的判断。


随着生活质量提高,居民家庭对水的需求也相应增加。从宏观总体格局来看,我国居民生活年用水量从新中国成立初期的6亿m3上升至20世纪80年代的280亿m3,2022年进一步增长到647.8亿m3,年均增长8.8亿m3;人均用水量也从1980年的78L/(人·d)增长到2022年的125L/(人·d),年均增长率1.4%。从微观家庭生活来看,餐饮、洗浴、洗衣、冲厕、个人卫生、家庭清洁等行为均需要用水,每个人在用水行为、器具选择等方面都有自己的习惯和偏好,这些复杂的个人行为背后存在哪些共性问题,又会如何影响我国生活用水变化?如何有效推动生活节水工作?笔者团队近10年持续深入研究了个体、家庭、城镇、国家尺度家庭生活用水及节水问题,开展相关监测、试验、调查和模拟分析工作,在此基础上总结提出十点规律与认识,以期为我国生活节水管理和总体用水判断提供参考。


六类家庭生活行为用水占比规律


洗浴、冲厕和个人卫生是重要用水行为,耗水量平均占生活用水量的50%~80%,是不同地区城镇和农村居民用水差异的主要原因。


改革开放以来,我国城镇及农村家庭生活住房条件得到极大改善,家庭用水设施也由单一化向多元化发展。研究调查分析了全国除港澳台外31个省(自治区、直辖市)5万多个家庭的用水情况,样本覆盖城镇和农村全年龄段各种家庭结构。


将家庭用水分为饮食、洗浴、洗衣、冲厕、个人卫生、家庭清洁等六类行为,其中洗浴、冲厕和个人卫生是造成不同地区城乡居民生活用水量和用水结构差异性的主要原因。家庭生活中不同行为用水量分布见下图。


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▲家庭生活中不同行为用水量分布


城镇家庭中洗浴行为用水量占比最高,也是个人用水量差异最大的行为,平均用水量为43L/(人·d),约占用水总量的36%。约12%受访者习惯每天洗浴且单次时长超20分钟,日用水量超过100L/(人·d);约29%受访者冬季洗浴1~2次/周,5%受访者夏季洗浴1~2次/周。冲厕和个人卫生也是用水量较大的行为,平均用水量分别为30L/(人·d)和25L/(人·d),约占用水总量的28%和16%;饮食、洗衣、家庭清洁多属于家庭公共行为,人均用水量相对较少且与家庭规模直接相关,用水量占比分别为10%、9%和1%。


农村家庭人均用水量约为60~140L/(人·d),洗浴、冲厕和个人卫生也是农村家庭中用水比例最高的行为,用水量约为30~70L/(人·d),占总用水量的50%~70%。我国城镇和农村家庭用水习惯和设施存在较大差异,淋浴器、冲便器、水龙头、洗衣机在城镇家庭已经基本普及,但农村仍在持续强化供水保障、推进“厕所革命”,全国农村卫生厕所普及率约为73%。农村地区居民做饭和手洗衣物的频次略高于城镇地区,平均用水量分别为14L/(人·d)和17L/(人·d)。由于洗浴和厕所设施的差异,导致这两项行为用水量的城乡差异最大。以河北省为例,农村地区有35%的受访者使用公共浴室,超过40%的受访者家庭使用旱厕(无须水冲),因此农村地区洗浴和冲厕平均用水量分别比城镇地区低26%和61%。随着农村人居环境改善和生活质量提高,农村家庭用水设施完善程度不断提升,居民用水习惯也在逐渐转变,预计农村和城镇居民生活用水结构差异将逐渐缩小。


不同人群生活用水的差异规律


不同人群生活习惯、用水习惯和节水意识有很大差异,年龄、性别、收入等个体特征是影响居民用水行为的重要因素,可以导致30%以上的用水量差异。


从个人用水行为频次和时长看,女性比男性更注重个人卫生和健康生活,洗浴和个人卫生用水时长和频率、冲厕频率、洗衣频率、烹饪频率均高于男性,生活用水量普遍比男性高约13%~24%〔20~30L/(人·d)〕,其中洗浴和个人卫生用水量差异最大。老年人居家时间较长,烹饪、冲厕频次更高,但洗浴的频率显著偏低,以北京市居民为例,超过50%的老年人冬季洗浴频率仅为1~2次/周,夏季为1~4次/周,比其他年龄阶段的居民低30%~80%。老年人节约用水意识较强,更加注重家庭废水的收集和重复利用。90%以上老年人在洗浴、洗手或洗漱过程中使用清洁产品时有关闭阀门的习惯。中青年节水意识相对较弱,特别是青少年,未养成洗浴随手关闭阀门习惯的比例约40%。各年龄段居民用水及节水习惯情况见下图。总体上看,年龄与生活用水量呈负相关,年龄每增加10岁,用水量平均减少约5L/(人·d)。


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▲各年龄段居民用水及节水习惯


居民生活用水量与可支配收入水平呈正相关关系,不同收入群体间在洗衣、洗浴、餐饮用水器具选择及用水频次方面都存在明显差异。高收入家庭各类用水行为的频次和时长普遍更高,用水量约比中低收入家庭高17%,高出值约为18L/(人·d)。以京津冀地区为例,高收入家庭个人清洁、洗衣、洗浴频次分别为8.4次/天、3.4次/周和5.1次/周,这三类行为在低收入家庭中的频率分别为7.9次/天、2.8次/周和4.2次/周。


家庭节水器具推广的效应规律


通过源头设施提效,可节水于无形。近20年来全国器具节水效率普遍提高15%~40%。


用水需要器具,龙头、淋浴器等用水器具均有型号或流量规格,居民可以控制使用时长,但最大出水量则由器具规格决定。很多老旧小区使用流量为9L/min的非节水型龙头,如果改用小于7.5L/min的节水型龙头,就可在不影响用水行为效果的前提下节省约17%的用水量;冲便器用水量从9L/次逐步更新到双档式马桶流量的5L/次,平均用水效率提高约44%;花洒流量从普通水效9L/min降低到节水型7.2L/min,平均用水效率可提高20%。


随着节水型社会建设的推进,节水型器具普及率不断提升,有效提高了居民生活用水效率。以北京市为例,2000年以前居民家庭用水设备皆以大流量、低效率的老式器具为主,如铸铁螺旋开关水龙头、高位水箱冲便器等。近20年,北京市通过规范市场中涉水器具规格、补贴改造更换节水器具、实行购买补贴政策等措施,有力促进了节水器具的推广与应用,铸铁水龙头逐步被替换为陶瓷片密封水嘴、感应水龙头、气动水龙头等。2020年北京市居民家庭淋浴器、冲便器、龙头等节水型器具普及率已超过50%。


假设近20年来未开展节水型器具的普及更换行动,居民家庭仍然使用2000年的非节水型用水器具,北京市居民生活用水需求量将会从2000年的127L/(人·d)增长至2020年的178L/(人·d),全市1916万城镇居民年生活用水量将超19.6亿m3。实际上,2020年前后北京市居民生活用水量为140L/(人·d),折算器具节水效果38L/(人·d),全市每年节水量可达到2.6亿m3,节水器具普及推广在减缓居民生活用水增速方面发挥了巨大成效。2000—2020年北京市家庭节水器具节约用水量见下图。假如未来北京市家庭用水器具全部更换为一级水效器具,全市居民用水将会在现状基础上每年可再节约4.1亿m3。


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▲2000—2020年北京市家庭节水器具节约用水量


自2002年以来,全国已建成11批共145个国家节水型城市,在节水型城市建设和评价工作中,节水型器具普及程度被列为居民生活节水的重要考核指标。随着家庭高效节水型器具的安装和使用,全国范围器具节水效率为15%~40%。未来,高标准节水器具普及仍是居民生活节水工作的重点。


节水宣传的效果规律


意识控制行为习惯,当居民节水意识整体增强时,节水潜力可达5%以上。


水利、市政、教育等部门每年都在以标语、广告、讲座等各种形式开展节水宣传,增强全民节水意识。研究显示,绝大部分居民已有较好的节水意识,但行动层面仍有提升空间。受访者中仍有20%的居民在洗手、个人卫生用水过程中不关闭水阀,有26%的居民在洗浴时从不关闭花洒。节水意识较好的居民不仅在用水过程中省水,还会通过替代、回用等方式节水,有37%的居民在家中“一水多用”,如用淘米水浇花、用废水冲厕。通过居民生活用水模型模拟发现,当居民在用水过程中及时关闭水阀可节水6L/(人·d),约占用水总量的4%;居民在家中“一水多用”可减少用水14L/(人·d),约占用水总量的10%。


节水意识不仅表现在人的行为习惯上,也表现在家庭器具选择中。目前,约30%的居民在购买洗衣机、冲便器等家用大件时关注产品水效等级,但绝大多数人忽略了水龙头、花洒等小型器具的水效等级。


节水是积少成多的过程,仍需创新制定切实有效的宣传模式和方法,切实激发广大群众的节水意识,引导公众自发节水。


水价对生活用水的影响规律


居民人均月水费支出约为10~20元,占收入比重非常小,整体来看水费对生活用水行为的约束作用并不显著。


水是生活的必需品,也是一种特殊的商品。用水收费可使人们更加珍惜水资源,避免不必要的浪费。我国居民用水从无偿供水、低水价、成本水价发展到目前的企业定价、政府监管的准市场价格管理阶段。2002年起,我国城市地区陆续开始实行居民阶梯水价,旨在保障居民基本生活用水需求的同时,引导群众节约用水。


我国生活水价主要包括自来水费、水资源费和污水处理费,不同地区根据自身水资源状况和居民承受能力进行定价。目前我国除港澳台外的31个省会(首府)城市及直辖市的居民生活用水第一阶梯水价平均为3.2元/m3,水资源短缺的北方城市水价相对较高,其中北京、天津居民水价最高,分别为5.00元/m3、4.95元/m3,长春、郑州、济南水价为4.20~4.55元/m3;南方城市水价普遍较低,为2.00~4.00元/m3,如上海、重庆、广州水价分别为3.62元/m3、3.50元/m3和2.93元/m3。全国平均第二、第三阶梯水价分别为4.3元/m3和6.5元/m3。


整体来看,水费支出占家庭可支配收入的比例非常小。问卷调查发现,北京市人均月水费约为15元,约93%的居民家庭年用水量处于第一阶梯,仅有极少家庭用水量达到第二阶梯,几乎没有家庭用水量处于第三阶梯。由于水费支出占比较低,导致居民对水价、水资源的关注程度较低,问卷数据显示,超过65%的受访者对本地水资源紧缺压力了解甚少。以南水北调受水地区为例,群众普遍认为引调水工程已基本解决本地区的缺水问题,且节约用水不再是全民应采取的最紧迫措施。无论是宣传上还是观念意识上,水价对节水的贡献逐渐下降,水价政策对居民用水行为的约束作用并不显著。因此,仍需系统研究制定科学的水资源价格机制,更好地发挥水价杠杆调节作用,推动全社会节约用水。


其他国家生活用水的变化规律


随着节水器具推广、水价调整、再生水利用等措施实施,大量国外发达城市居民生活用水达峰后出现明显下降趋势,但是人均用水普遍高于我国。


不同国家和地区人们的生活习惯、经济社会发展水平、人民生活水平和气候条件差异明显,生活用水量也存在很大差异。基于用水公报和相关文献统计,整理了60余个国家或地区近50年用水量数据及变化趋势。总体来看,目前全球居民生活用水量平均约255L/(人·d),发达国家或地区居民人均生活用水量大多呈现上升—平稳—波动下降的过程。如纽约、墨尔本、哥本哈根、瑞士和新加坡等国家或城市居民生活用水在20世纪八九十年代逐渐达到峰值,随后在一系列节水政策影响下逐步降低。新加坡是缺水国家,在更换节水器具、提高居民水价、推行水效标签政策等措施的综合作用下,城市居民生活用水量由1995年175L/(人·d)持续降低至2022年140L/(人·d),减少20%。综合来看,生活用水达峰时,这些国家和地区的人均GDP基本大于2万美元,城镇化率超过60%,家庭用水设施以马桶、淋浴器和龙头等为主,可以满足居民生活行为的舒适需求。


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▲部分国家或城市居民生活用水量演变


选取国外部分典型城市,比较分析不同地区居民生活用水规律。从人均用水量看,纽约、东京、渥太华等城市居民用水量为178~350L/(人·d),与气候条件相似的上海相比,用水量高10%~120%。从用水习惯看,国外经济发达城市家庭的洗浴、洗衣行为频次更高,如纽约居民洗浴和洗衣行为的平均频次分别为1~2次/(人·d)和0.5~1.5次/(人·d),这两类行为频次在上海、北京等国内一线城市为0.35~1.25次/(人·d)和0.15~0.5次/(人·d);纽约居民使用洗碗机频率为0.5~1.5次/(人·d),而洗碗机在国内家庭中还尚未普及。


从生活水平看,我国上海、北京等城市人均GDP已经达到发达国家水平,但与纽约、东京等国际发达城市相比还有差距,不同人群、不同区域的收入差异较大,随着低收入人群生活水平的提高,预计生活用水量仍有上升的趋势,但增量空间逐渐减少。


过去50年我国生活用水的变化规律


经济社会发展、人民生活水平提高、用水设施升级是近年来我国居民生活用水持续增加的外因,过去50年人均用水量增长约2.5倍。


新中国成立初期,我国城镇化率为10.6%,全国居民生活用水总量约为6亿m3,其中农村生活用水占90%以上。20世纪七八十年代,绝大多数家庭居住在平房,水龙头是家庭内部最普遍的用水终端,洗衣机正逐渐普及,但如厕和洗浴等大多使用公共卫生间、公共浴室,居民生活用水量约为40~70L/(人·d)。这一阶段,居民生活用水主要包括饮食、洗衣、个人卫生、家庭清洁用水,其中洗漱、洗手和擦拭身体等个人卫生的用水量最大,约占家庭用水的50%。


1990年以后,我国城镇化率持续提升,城市公寓住房逐渐增多,越来越多的城镇家庭有独立厨房、厕所和淋浴间,居民用水行为习惯逐渐改变,洗浴、冲厕用水逐渐增多。


2000年前后,随着城镇人口规模增长和居民生活水平快速提高,我国城镇居民生活用水总量逐渐超越农村,目前城镇和农村地区居民年生活用水量分别为441亿m3和176亿m3。


发展至今,家庭基础用水器具已经基本普及,城镇和农村地区居民生活用水量分别为90~190L/(人·d)和60~140L/(人·d),过去50年人均用水量增长约2.5倍。


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▲居民生活用水量和用水结构变化


从不同区域来看,气候和水资源禀赋条件也导致了居民生活方式和用水习惯的差异。综合来看,我国南方居民用水多,北方居民用水少;东西部居民用水多,中部居民用水少。华南地区人均生活用水量最高,为167L/(人·d),华北、东北和西北地区较低,分别为94L/(人·d)、112L/(人·d)、114L/(人·d)。北方地区人均生活用水量明显少于南方地区,相差约27%。中部地区人均生活用水量为120L/(人·d),比东部和西部地区低5~10L/(人·d)。


随着科技发展进步,家庭用水设施仍在快速升级,洗碗机、净水机等新型家电产品层出不穷,进而改变生活方式和用水习惯。与此同时,人民生活水平的不断提高必然会使居民追求更加舒适的生活方式,未来家庭用水需求及器具将呈差异化发展趋势。


家庭生活用水的增长规律


我国居民生活用水需求已经由温饱型转向健康舒适型,在需求增长、技术进步、节水意识等影响下,用水呈现适应性增长规律特征。


通过解析居民生活用水需求,并结合水资源、用水结构、用水器具、水价历史演变过程,发现居民生活用水需求特征是一种受制于各种约束的适应性增长曲线。根据约束条件不同,增长曲线可分为自然增长型、技术约束型、意识约束型和极限节约型四种类型。


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▲居民生活用水量演变规律


随着经济社会发展,人们对水的需求已由温饱转向健康、舒适,用水设施呈多元化发展。在城乡生活用水需求得到保障的基础上,居民生活用水量随着用水器具和需求的增加自然增长(上图曲线ABC),与收入和生活水平呈正相关,当用水行为满足舒适生活状态时,用水量将趋于稳定。


通过生活节水器具和用水设施的更新和发展,可在不影响居民用水行为习惯的前提下实现节约用水(曲线ADEL)。当节水器具达效运转时,该器具设备的节水潜力达到极限状态,当节水技术有新的发展时,生活用水量则将再次因技术升级而减小。另一方面,居民节水意识增强和行为习惯改善也是减少资源浪费的重要途径(曲线ADF),但是受基本需求和行为习惯固化的影响,需要行之有效的节水宣传和节水政策调控,激发节水内生动力。在技术和意识双重约束作用下,生活节水潜力达到极限状态,用水量可调控至极限节水型曲线(曲线ADGM)。


极限节水型发展是区域资源需求管理中最理想的状态。在保障人民群众生活对资源的合理适宜需求同时,从源头促进生活节水,推广高效节水器具,通过节水宣传和政策管控改变居民用水行为。


人口达峰对生活需水的影响规律


尽管我国人口总量已经出现负增长,但年龄结构、城乡结构和消费水平仍然在深刻影响用水需求,一定时期内生活用水需求仍将保持增长态势。


人口是决定水资源需求格局的基础性要素。2022年,我国人口总量较2021年减少85万人,是近61年来首次出现负增长,65岁以上人口占比首次超过14%,我国进入深度老龄化社会。年龄结构、城乡结构、总量规模是人口影响需水的关键变量,基于这三个变量的演变规律,构建基于人口特征的经济社会需水变化曲线,需水过程可分为快速增长、稳定增长、缓慢增长和需求下降四个阶段。


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▲基于人口特征的经济社会需水变化曲线


在快速增长阶段,由于人口总量和城镇化率的快速上升,需水量将呈现快速增长的趋势。人口老龄化不断加剧,当老龄人口增加带来的需水下降效应不断凸显,达到临界点时,需水总量将会从快速增长阶段进入到稳定增长阶段。随着城镇化率和老龄化率进一步提高,人口增速会逐渐变缓,当人口总量达到峰值时,人口规模增加带来的需水增长效应将会消失,此时需水量将会从稳定增长转变为缓慢增长,城镇化率提升带来的生活水平提升将成为此阶段需水增长的主要动力。当城镇化率提升导致的需水上涨效应达到极值后,年龄结构、城乡结构、总量规模带来的需水增长动力将会全部消失,生活需水量将会进入下降阶段。


尽管目前我国进入深度老龄化社会,人口总量已经达峰,但城镇化率仍处于上升态势,需水总量仍处于缓慢增长期,未来仍有一定增长需求。通过测算未来典型年城乡不同年龄人群的人均需水规模,结合人口总量、城乡结构、年龄结构相关预测成果,推求未来我国不同年龄人群生活需水峰值规模。研究发现,尽管我国人口总量已于2022年达峰,但人均消费水平还会不断上涨。根据林毅夫等人预测成果,2050年我国人均GDP会达到现状香港特区水平。预测推算,我国生活需水总量会从2022年的906亿m3持续增加到2050年的1123亿m3。


未来我国居民生活用水的变化趋势


预计我国居民生活用水仍将保持一定时期的增长,需要进行一场从思想到行动的全方位节水变革。


生活用水的发展与变化经济条件、人口规模等息息相关。当前人民生活已进入互联网和智慧家庭时代,自动化和智能化进程不断加快,随着生活水平的提高,人们对生活舒适度的要求必然会提升,未来家庭用水需求及相关器具将呈差异化发展趋势。


我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,但对于全国大多数地区来说,经济水平仍未达到需水达峰的条件,居民生活需水仍将呈自然增长型发展。从人群来看,我国高收入家庭用水已基本达峰,中低收入家庭用水是主要增长点。结合国际典型城市用水变化及达峰规律,根据用水发展的相关因素设置用水情景,模拟预测未来我国居民生活用水变化。结果表明,未来20年我国城市居民人均用水量将小幅度增加并逐步达峰,各省份和地市的峰值发生时间存在明显的差异化特征,农村和城镇居民生活用水量差距将有所减少,预计城镇、农村人均用水量分别为120~160L/(人·d)和80~140L/(人·d)。


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▲我国居民人均生活用水需求变化规律预测


用水量达峰后,经济发展水平将与生活用水呈脱钩发展趋势,居民生活用水量将进入稳定期。同时,随着节水技术发展和节水意识进一步增强,用水量变化将向技术约束型、意识约束型过渡。当前区域资源环境承载能力带来的瓶颈效应愈发凸显,一方面供给侧水资源衰减,另一方面需求侧仍未达峰,提升供水“天花板”和约束型缺水的双重压力共存,迫切需要进行一场从思想到行动的全方位节水变革,通过采取主动调控的方式推动居民生活用水的“约束”达峰,实现高质量发展。