城市生活单元耗用水过程机理与模拟研究

In recent years, urban residential water demand experiences a large growth with the rapid urbanization in our country, which has been the main contributor to the increase of total urban water consumption. To construct water-saving urban residential unit (residential community, household) and to control the rapid growth of residential water consumption should be recognized as the urgent issue for urban water management. Urban residential unit is the fundamental scale for household water use and water cycle. However, few researches have been carried out, so far, to study and explore the inner processes and mechanisms of water use and consumption. Consequently, it is a hot topic as well as a difficult point in related researches to evaluate the rationality of residential water use structure and regulate the behaviors of residential water use. This research will focus on the mechanisms of household water use and consumption within the residential unit, and analyze the water use processes and regulations at three scales (individual, household and community). Based on statistical analysis of water use cross-section data collected from a number of cities and experimental monitoring of water use processes in typical families, this study will put forward the predictive method of residential water demand and simulating model for household water use and consumption process. Moreover, in this study, two residential communities respectively from a large city and a modest city will be selected to verify the reliability and applicability of the method and model. The result of this research will provide theoretical and practical support for evaluating the rationality of household water use structure and constructing water-saving household and community.

近年来，我国城市生活用水量迅猛增长，已成为城市用水的主要增长点。建设节水型城市生活单元（住宅小区、家庭住户），合理控制城市生活用水量过快增长是当前城市水管理工作的重要任务。城市生活单元作为城市生活耗用水过程的基本载体，其内部的耗用水规律和过程机理研究尚不多见，评估生活单元内部耗用水结构的合理性，科学调控其耗用水方式是相关研究的热点和难点。本研究拟从城市生活单元耗用水的内在机理入手，从用水主体、家庭和住宅小区3个尺度分析生活用水规律，通过对重点城市生活用水量的截面数据统计分析和典型家庭生活耗用水过程观测，提出城市生活单元用水量预测方法和耗用水过程模拟模型，获得对城市住宅区用水-耗水-排水全过程的描述方案。本研究同时选取大城市和中小城市的2处住宅小区作为应用实例，验证方法模型的适用性。研究成果可为城市生活用水总量预测、城市家庭生活用水合理性评价以及节水型社会单元载体建设提供理论支撑和工具支持。

本研究从用水主体、家庭单元和住宅小区3个尺度分析了典型城市家庭生活用水规律，开发了城市家庭生活用水过程精细化模拟模型，研究成果为家庭节水和节水型社会单元载体建设提供可理论和工具支持。取得研究成果如下：.（1）通过全国38个大中城市家庭居民生活用水统计研究，揭示了我国主要城市的居民人均用水量空间差异巨大，主要受到不同城市的气候条件、水资源量、社会经济发展水平、用水习惯和节水意识等因素影响。研究发现自然因素和社会经济因素对城市居民用水量均产生较大影响，其中城市水资源量、水价和节水器具使用率是影响居民生活用水量主要因素。.（2）分别在北京市和天津市通过典型入户调查的方式分析了城市发展属性、家庭规模属性以及不同用水行为习惯对居民生活用水量的具体影响。结果显示北京市家庭人均日生活用水量为125.7 L，而天津市仅为83.7L。对比发现，同样的用水行为北京居民的用水强度高于天津市，这是造成北京市人均用水量偏高的主要原因。.（3） 在特大城市、大型城市和中小城市选取典型家庭单元开展用水过程精细化观测实验。结果显示，城市家庭生活用水具有显著的时变特征，在日内尺度、日际尺度以及月尺度均具有显著的周期性特征。研究发现北京市、西安市、杨陵区三个城市的家庭用水结构存在显著差异，这主要与城市发展水平、居民生活层次和民众节水意识具有密切联系。.（4）研究建立了城市家庭生活用水过程精细化模拟模型，并在杨陵区康乐华府小区进行了验证性应用，模拟结果和计量结果十分接近，证明了模型的可靠性，研究同时发现该小区现状生活节水潜力为14.2%，节水空间较大。.（5）迄今为止，在本课题的资助下出版学术专著2部，在国内外发表论文10 篇，开发的城市家庭生活用水过程精细化模拟模型平台V1.0进入软件登记受理程序（受理号：2017R11S787225），参加国际学术会议3人次，国内学术会议8人次，依托本项目培养青年骨干1名，硕士研究生2名。