城市家庭生活用水特征與過程精細(xì)化模擬研究.pdf

1、近年來，我國城市生活用水量迅猛增長，已成為城市用水的主要增長點。建設(shè)節(jié)水型城市生活單元（住宅小區(qū)、家庭住戶），合理控制城市生活用水量增長過快是當(dāng)前城市水管理工作的重要任務(wù)。城市生活單元作為城市生活用水過程的基本載體，其內(nèi)部的用水規(guī)律和過程研究尚不多見，評估生活單元內(nèi)部用水結(jié)構(gòu)的合理性，科學(xué)調(diào)控其用水方式是相關(guān)研究的熱點和難點。本研究以城市居民生活用水為出發(fā)點，探討了我國城市生活用水的現(xiàn)狀、演變規(guī)律，明確不同城市生活用水指標(biāo)的區(qū)域差異，識

2、別影響城市居民生活用水量的主控指標(biāo);其次，從面到點，由淺到深，再對城市生活單元開展了精細(xì)化研究，對比和分析不同家庭生活用水的時間變化特征和用水結(jié)構(gòu)差異，來揭示城市家庭生活用水的規(guī)律;最后開發(fā)了城市生活單元用水過程模擬模型—URMOD2.0，并應(yīng)用于楊凌康樂華府小區(qū)，對該小區(qū)的逐日用水過程進(jìn)行模擬，分析不同用水行為的差異特點，并對小區(qū)的節(jié)水潛力進(jìn)行了探討。本論文取得的主要研究成果如下:
　　(1)基于中國重要大中型城市的居民生活用水

3、、人口經(jīng)濟、氣候氣象以及水資源等各方面數(shù)據(jù)，利用GIS平臺，對我國大中城市居民生活人均日用水量的時空差異進(jìn)行分析，最后采用通徑分析方法，識別影響城市居民人均日用水量的主控指標(biāo)。結(jié)果表明:從時間分布來看，在2005-2010年和2010-2014年期間，城市居民生活人均日用水量呈現(xiàn)先增后減的趨勢;從空間分布來看，中國城市生活人均日用水量高值區(qū)處于華東、華南、華中和西南地區(qū)，人均在160L以上;相比之下，人均日生活用水量低的城市主要分布在中

4、國西北、東北和華北一帶，人均不足110L。
　　我國城市居民生活用水量時空差異較大，受自然因素和社會因素等共同影響，在研究時段內(nèi)，2005年自然條件因素（年均氣溫、降雨量、城市水資源總量）對城市居民日均生活用水量直接影響最大，而人口密度和節(jié)水器具的普及率的直接影響最小。而到了2010年社會因素（人均地區(qū)生產(chǎn)總值、人均住房面積和節(jié)水器具的普及率）也顯示出較大的直接影響效應(yīng)，其中影響最大的是人均地區(qū)生產(chǎn)總值，自然因素方面，城市水資源總

5、量對居民人均日生活用水量的影響效應(yīng)依然較大;在2014年社會因素方面，水價和節(jié)水器具普及率對居民人均日生活用水量產(chǎn)生較大影響，且節(jié)水器具普及率對生活用水量的影響要大于水價。
　　(2)選取北京、西安和楊凌城區(qū)的三個典型家庭作為單元生活用水精細(xì)化的研究日標(biāo)，通過對家庭不同終端用水的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)城市家庭生活用水具有明顯的時間變化特征，不僅有時變化和日變化特征，同時還具有較強的月變化特征，早6～9時城市居民生活用水出現(xiàn)一天最大用水高峰，第

6、二個用水高峰出現(xiàn)在晚18～21時;生活用水量還有逐日波動的特征，通常周六、周日生活用水量呈現(xiàn)一周內(nèi)最低值;生活用水在每年的2月和3月用水量最低，而到了7～9月用水量達(dá)到年內(nèi)最高值。
　　在對家庭生活用水時間變化特征分析基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)城市家庭生活一年內(nèi)用水變化特征與用水結(jié)構(gòu)變化特征相關(guān)，具體而言，做飯、沖廁和清潔用水差別不大，主要是洗浴、洗衣用水受季節(jié)波動大，夏季溫度升高導(dǎo)致居民洗浴次數(shù)和洗衣頻率的增加，從而導(dǎo)致家庭生活總用水量在夏季

7、比較多。
　　(3)基于中國水利水電科學(xué)院開發(fā)的城市水循環(huán)模型(URMOD)，本研究建立了城市生活單元用水過程模擬模型(URMOD2.0)對家庭生活用水進(jìn)行定量描述，最終實現(xiàn)對楊凌康樂華府住宅小區(qū)生活用水過程的模擬。對該小區(qū)用水結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并采用理想情景假設(shè)法對其節(jié)水潛力進(jìn)行評估。發(fā)現(xiàn)洗衣、沖廁和洗浴用水家庭生活用水是最多的幾項，通過對這3項用水行為進(jìn)行節(jié)水情景模擬，計算得出小區(qū)的節(jié)水潛力為14.2％，說明該小區(qū)仍有部分節(jié)水空間