山西省用水指標及節水潛力分析

劉秋麗

(山西省水利水電科學研究院，山西 太原 030002)

2018年山西省水資源總量為121.93億m3，在31個省份中位居倒數第5，屬于全國嚴重缺水省份之一。受地理和氣候因素的影響，山西省水資源分布及其開發利用不均，水資源供需矛盾突出。水資源匱乏致使部分地區存在地下水超采、水污染、水生態破壞的現象，嚴重制約了山西省經濟社會的可持續發展[1]。為解決山西省水資源短缺、用水效率不高的問題，《國家節水行動山西實施方案》中要求把節水作為方向性、戰略性的大事來抓。通過對山西省近年來的用水指標變化進行分析以及對農業、工業、城鄉生活進行節水潛力計算，促進水資源的合理利用，為山西省經濟和生態文明的可持續發展提供基礎保障。

1 山西省現狀用水水平

1.1 用水現狀

由2018年《山西省水資源公報》可知，2018年總用水量為74.30億m3，其中農田灌溉用水量占比最大，為54.80%；其次是城鎮工業用水占比18.87%；居民生活用水占比14.79%；三者占總用水量的88.46%，因此，挖掘這3個行業的節水潛力具有重大意義。山西省各行業用水量見表1。

表1 山西省各行業用水量

1.2 用水效率

由表2可以看出，2018年山西省人均綜合用水量不足全國人均綜合用水量的1/2；萬元GDP用水量、萬元工業增加值用水量均低于全國平均水平，但與北京、天津等城市相比還有很大提升空間；農田灌溉畝均用水量為全國耕地實際灌溉畝均用水量的1/2；農田灌溉水有效利用系數尚未達到全國平均水平，節水潛力較大；城鎮、農村人均生活用水量距全國平均水平尚有較大差距。

表2 2018年各指標用水量

2 用水指標變化分析

采用2010—2018年《山西省水資源公報》數據，對山西省近年來的農田灌溉、工業萬元GDP、居民生活用水指標變化趨勢進行分析。

2.1 農田灌溉用水指標變化分析

山西省2010年、2015年農田灌溉用水量指標分別為2925m3/hm2、2790m3/hm2， 2018年則降至2745m3/hm2，分別下降了6.15%、1.61%。近年來山西省不斷加大農業灌溉工程的投資力度[2]，隨著灌溉水有效利用系數的提高，2010—2018山西省農田灌溉用水指標總體呈下降趨勢(見圖1)。2018年全省節水灌溉面積已達到當年實灌面積的61.24%，高效節水灌溉面積達到當年實灌面積的45.45%。2018年山西省農田灌溉水有效利用系數為0.543，與2010年的0.500相比提高了0.043，與2015年的0.530相比提高了0.013，農田灌溉水利用系數得到很大提升，這充分肯定了山西省近年來在農業節水方面的建設成效，但與國家平均水平相比還有很大提升空間。

圖1 農田灌溉用水指標變化趨勢

2.2 工業用水指標變化分析

2014年水利部、國家發展改革委等十部門聯合印發的《實行最嚴格水資源管理制度考核工作實施方案》中把萬元工業增加值用水量作為政府考核目標之一，2017年出臺的《“十三五”實行最嚴格水資源管理制度考核工作實施方案》中把萬元GDP用水量降幅和萬元工業增加值用水量降幅列入政府目標考核范圍。山西省近年來實施了間接冷卻水循環復用，改造了換熱散熱裝置、節水工藝技術、供水管網等，同時完善了工業用水計量、工業節水示范項目建設等一系列措施，修訂和補充了工業用水定額，嚴格審核工業用水，促進工業節水減排。2018年的萬元GDP用水量、萬元工業增加值用水量比2010年分別減少了26.0m3、11.6m3,下降了37.14%、29.00%，年均下降4.13%、3.22%；比2015年分別下降了15.60%、9.70%，下降趨勢十分明顯，工業節水取得顯著成效。

圖2 萬元GDP用水量及萬元工業增加值用水量變化趨勢

2.3 居民生活用水指標變化分析

由圖3可以看出，城鎮和農村居民生活用水指標呈不斷上升趨勢，城鎮居民生活用水指標相比農村居民生活用水指標增加幅度小。2018年山西省城鎮、農村居民人均生活用水定額分別為95L/(人·d)、61L/(人·d)，相比2010年分別提高了26.67%、33.19%。隨著社會經濟的發展，人民生活水平的提高，城鄉供水設施的逐步完善，供用水保證率的進一步提高，山西省城鄉生活用水指標均有一定程度的提高。

圖3 居民生活用水指標變化趨勢

3 節水潛力分析

3.1 農田灌溉節水潛力

農田灌溉用水量在經濟社會用水總量中占比最大，農田灌溉用水效率不高，節水潛力很大。農藝方面主要是調整作物種植結構；工程方面措施主要是發展精細灌溉，實施井灌區高效節水，大中型灌區節水配套及改造等工程建設；管理方面措施主要是實施最嚴格水資源管理制度、農業水價綜合改革等。從農藝、工程、管理3個方面計算農田灌溉的綜合節水潛力[3]。

用水量=灌溉面積×灌溉定額

(1)

節水潛力=用水量2018年-用水量2025年

(2)

2018年山西省農田灌溉水有效利用系數為0.543，耕地實際灌溉面積為1480830hm2，農田灌溉毛定額為2749m3/hm2。依據《山西省水利改革發展“十四五”規劃思路報告》及歷年的灌溉用水量及節水灌溉面積發展趨勢，若2025年農田灌溉水有效利用系數提高至0.570，農田灌溉毛定額下降至2475m3/hm2，則2025年農田灌溉用水約有4.07億m3的節水潛力。農田灌溉節水潛力計算結果見表3。

表3 山西省農田灌溉節水潛力

3.2 工業節水潛力

城鎮工業用水雖僅占各部門用水總量的18.87%，但工業用水排放量大，萬元工業增加值用水量及工業用水重復利用率與發達國家相比還有很大提升空間。從工程、工藝、管理方面推進節水型企業、園區建設，推動高耗水企業節水增效，積極推行工業用水的循環梯級利用，以此達到節約用水的目的。按式(3)計算工業用水節水潛力[4]。

(3)

式中：Wq為工業節水潛力，億m3；Z0為現狀年的工業增加值，億元；Q0、Qt分別為現狀年和規劃年的萬元工業增加值用水量，m3；μ1、μ2分別為現狀年和規劃年的工業用水重復利用率。

根據《山西省水利改革發展“十四五”規劃思路報告》，若2025年萬元工業增加值用水量下降到24.30m3，工業用水重復利用率提高到90%，則2018—2025年約有6.36億m3的工業節水潛力。計算結果見表4。

表4 山西省工業節水潛力

3.3 城鄉居民生活用水節水潛力分析

居民生活用水量占各部門總用水量的14.79%。居民生活用水定額隨著人民生活水平、用水保證率的提高而提高，但居民對節水認識不深刻、用水隨意性大，因此通過節水宣傳、節水器具普及、供水管網改造升級等措施，具有一定的節水潛力。

3.3.1 城鎮居民生活節水潛力分析

城市生活節水通過繼續提高節水器具普及率，降低管網漏損率等工程、工藝措施來實現，利用式(4)計算生活節水潛力[4]。

Wjs=W0-W0(1-η0)/(1-ηt)

+RJz(Pt-P0)×365/1000

(4)

式中：Wjs為節水潛力，億m3；W0為現狀年自來水廠提供的生活用水量，萬m3；η0、ηt分別為現狀年、規劃年的供水管網漏損率；R為現狀年城鎮人口，萬人；Jz為每人采用節水型器具的日可節約水量，在城鎮生活用水中使用節水型器具可節水30%～40%，取28.5L；P0、Pt分別為現狀年、規劃年的節水型器具普及率。

根據山西省節水水平和節水措施現狀，并結合用水指標的變化趨勢，在基本保持現有節水投入力度的基礎上，若2025年山西省供水管網漏失率為9%，城鎮生活節水型器具普及率達到100%，則2018—2025年城鎮生活節水潛力為0.32億m3。計算結果見表5。

表5 山西省城鎮居民生活節水潛力

3.3.2 農村居民生活節水潛力分析

根據《中共山西省委關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》，以2018年為現狀年，人口增長率按5‰、城鎮化率按65%計算，2025年山西省總人口將達到3833.89萬，農村人口將達到1341.86萬。

2018年山西省村鎮自來水普及率為92.4%，農村集中式供水人口比例為95.8%，農村居民人均生活用水指標為61L/(人·d)。根據《山西省水利改革發展“十四五”規劃思路報告》，繼續提升農村飲水安全保障，繼續鞏固提升500萬人的飲水安全，農村自來水普及率穩定在92%以上，村鎮集中供水普及率達到95%以上，鄉鎮供水覆蓋率達到鄉鎮總數的95%以上。若 2025年農村居民生活用水指標達到65L/(人·d)，則2025年農村居民生活需水量將達到3.18億m3。

農村居民生活節水采取加快推進農村生活供水設施及配套管網建設與改造，推廣使用節水器具，安裝入戶用水計量設施，農村改“用水包費制”為水計量收費等工程、工藝措施。若可挖掘5%的節水潛力，節水潛力將達到0.16億m3。

4 結 論

通過對山西省2011—2018年的用水指標進行分析可知，農田灌溉用水指標、工業萬元GDP用水指標均呈下降趨勢；隨著居民生活水平的不斷提高，居民生活用水指標呈不斷上升趨勢。但用水效率低于發達國家平均水平，提升空間很大，具有極大的節水潛力。結合山西省用水現狀，以2018年為基準年，2025年為規劃水平年，對2025年山西省農田灌溉、工業、城鄉生活節水潛力分別進行估算，2025年山西省總節水潛力約為10.91億m3，其中，農田灌溉節水潛力為4.07億m3，工業節水潛力為6.36億m3，居民生活用水節水潛力為 0.48億m3。結論對山西省今后水資源開發利用和保護以及全面建設節水型社會具有一定的參考價值。