张安琪,刘达,邱静,陈晖
(1.广东省水利水电科学研究院,广州 510610;2.广东省水资源与水生态管理中心,广州 510610;3.广东省水动力学应用研究重点实验室,广州 510610;4.河口水利技术国家地方联合工程实验室,广州 510610)
城市需水预测特别是中长期需水预测,既是开展供水规划、水利建设的依据,也是实现水资源合理配置和调度、有限水资源持续利用、城镇供水设施合理建设的基础。小榄镇作为珠三角典型城镇,依据“节水优先”的治水理念,在广东省最严格水资源管控目标要求下,通过区域人口变化趋势、产业发展规划等指标合理预测未来需水量,对控制区域用水总量、提高区域用水效率及保障水资源安全均具有重要意义。
《2022 年中山统计年鉴》显示,2021 年中山常住人口446.69 万人,其中小榄镇常住人口79.05万人,占全市常住人口的17.70%,城镇化率达89% ;2021 年中山地区生产总值3 566.17 亿元,其中小榄镇地区生产总值489.08 亿元,位居全市首位,成为广东省中心镇和中山市工业强镇。[1]
2021 年7 月,原小榄、东升镇合并,设立新的小榄镇。新镇由三个水厂分区联网供水,水源采取分散取水的方式。永宁自来水厂负责永宁片区供水,东升水厂负责东升片区供水,小榄水厂负责其余地区的供水。由于咸潮等因素影响取水水质,东升水厂取水口将于2023 年12 月停止取水,其取水泵房作为加压泵站使用,由小榄水厂和永宁水厂承担其供水任务。目前全镇供水管网系统较完善,自来水供水普及率达100%。
2021 年小榄镇三家水厂共取水12 337.62 万m3(据水厂提供数据)。其中,小榄水厂取水7 554.19万m3,占比61.23% ;永宁水厂取水9.46 万m3,占比9.46% ;东升水厂取水3 615.66 万m3,占比29.31%。各供水厂2017~2021 年取水量见图1。
图1 小榄镇各供水厂2017~2021 年取水量
2011~2021 年,小榄镇人口总数呈上升趋势、增长率呈下降趋势(见图2、图3)。[1]该镇地处“一核一带一区”的重要位置,近年经济发展向好,随着粤港澳大湾区建设的深入推进,结合该镇相关规划,其与周边及港澳地区的合作将更为深广,在全力打造湾区经济发展新增长极和改革开放新高地效应带动下,将对周边省份、城市人口保持较强吸引力,因此判断该镇未来人口呈持续增长趋势。同时,根据相关数据[1]及近年来人口政策变动情况进行分析,预测小榄镇未来人口增长率较近年平均增长率有所提高,至规划水平年2025 年的年均人口增长率为0.8%,城镇化率为90% ;2030 年年均人口增长率为0.9%,城镇化率为92%。以2021 年新小榄镇79.05 万人作为用水人口基数,预测该镇2025 年总人口为81.61 万人,2030 年为85.35 万人(见表1)。
表1 小榄镇人口预测结果
图2 小榄镇2011~2021 年常住人口(单位:万人)
图3 小榄镇2011~2021 年常住人口增长率
开展地区国民经济指标预测,要先预测该地GDP,再根据各产业比例预测结果分配到各产业。预测思路为:据2012 ~2021 年小榄镇实际生产产值,分析GDP 实际年均增长率;再结合该镇“十四五”规划纲要和近年经济发展趋势,预测各规划水平年的总产值和三产增加值,从而确定各规划水平年的产业结构目标,分解计算一、二、三产业的增加值。其中,第二产业增加值为工业和建筑业增加值。为了科学预测小榄镇GDP 发展趋势,从小榄镇历史和发展目标、周边城市发展对比、广东省平均发展水平等情况进行综合分析。
(1)小榄镇GDP 总量预测。2012~2021 年,小榄镇GDP 年均增长率为4.91%。随着粤港澳大湾区建设向纵深发展、深中通道竣工通车等,其产业联系更趋密切,协同发展模式得到优化,这些都为小榄镇经济发展增添了新动力。同时,周边城市珠海、江门、佛山、东莞和深圳近5 年GDP 平均增长率分别为11.53%、8.12%、6.85%、9.81%和8.89%,可见大湾区城市整体发展趋势良好(据各市国民经济和社会发展统计公报)。
小榄镇作为中山重要的产业基地,预测其未来经济发展仍处于该市领先水平,并在整个大湾区有较强竞争力。考虑到目前该镇经济发展已由高速转向高质量发展,降速提质是现实要求和客观规律,且受新冠疫情影响,所以至2025 年年均增长率取5%,2025 ~2030 年年均增长率取4.5%。由此计算出2025 年、2030 年小榄镇地区生产总值分别为594.48 亿元、740.83 亿元。
(2)三次产业结构预测。2021 年,小榄镇三次产业结构比例为1.39∶56.95∶41.66。[1]按先进城市(如深圳、珠海)发展规律,随着城市不断发展,第一产业比重将逐渐降低,第三产业比重将逐渐增加。结合参考《中山市小榄镇节水型社会建设规划》,按线性变化规律,确定1.39∶56.95∶41.66作为2025 年GDP 预测结构比例;1.39∶56.94∶41.67作为2030 年GDP 预测结构比例。由此得出2025年小榄镇三次产业GDP 分别为8.26 亿元、338.55亿元、247.66 亿元;2030 年三次产业GDP 分别为10.30 亿元、421.83 亿元、308.70 亿元(见表2)。
表2 小榄镇国民经济发展及产业结构预测结果
2021 年小榄镇粮食作物种植面积3.1 亩,经济作物种植面积16 031.1 亩,水产养殖面积30 370.6 亩。[1]农业用地面积呈逐年下降趋势,但降幅逐渐减少,至2021 年趋于稳定。由此预测该镇2025 年农业用地面积略有下降,降幅取2% ;2030年降幅取0.5%。主要农业指标预测结果见表3。
表3 小榄镇主要农业指标预测结果
需水量分析通常有分类用水指标法和供水趋势法两种。供水趋势法以历史用水自然增长为依据进行测算,考虑相对简单。而分类用水指标法考虑因素全面,充分考虑了人口增长、经济社会发展、行业用水效率指标等综合要素,并结合城市发展规划预测规划水平年各行业需水情况。[2-4]故本研究采用分类用水指标法预测总需水量,尤其针对小榄镇以一般工业和生活用水为主的地区,能较好反映工业领域新增用水。
生活需水主要采用人均日需水定额法进行预测。[5-6]据《广东省用水定额》,[7]新小榄镇为中等城镇,城镇居民生活用水定额指标为150(L/人·d),农村居民生活用水定额指标为150(L/人·d);中山2021 年城镇居民生活用水定额指标为216(L/人·d),农村居民生活用水定额指标为84(L/人·d)。考虑生活水平提高增加用水以及节水型社会建设促进作用的双重影响,并与相邻城市进行对比,按趋势分析法预测2025 年小榄镇城镇居民生活用水定额可达150(L/人·d),2030 年仍维持在150(L/人·d);2025 年小榄镇农村居民生活用水定额可达130(L/人·d),2030 年仍维持在130(L/人·d)。另外,《广东省用水定额》为净定额,还需考虑管网漏损率。据小榄镇现状管网漏失率水平,预测该镇到2025 年供水管网漏损率控制在10%以内,2030 年控制在8%以内。根据以上用水定额指标和人口预测结果,估算小榄镇2025 年生活需水量为4 898万m3/a,2030 年为5 052 万m3/a。
《中山市“十四五”用水总量和强度管控方案》下达小榄镇2022 ~2025 年万元工业增加值用水量目标(不含火电)分别为15、14、13、13 m3/万元,[8]但2021 年实际用水量为15.59 m3。按照趋势分析法,预测2025 年和2030 年小榄镇万元工业增加值用水量分别为13 m3/万元和12 m3/万元,可满足《广东省规划和建设项目节水评价技术指南(试行)》相关要求。根据万元工业增加值预测结果,得到小榄镇2025 年和2030 年非火核电工业需水量分别为4 315 万m3/a 和4 963 万m3/a。
建筑业和第三产业需水量是采用行业增加值和万元增加值用水定额计算。珠三角建筑业和第三产业较发达,第三产业随着社会的进步也将发展迅速,各地都将提高第三产业比重作为经济社会结构转型的方向。由2021 年广东各地建筑业和第三产业用水指标(见表4)可知(据各市国民经济和社会发展统计公报及水资源公报),各地建筑业用水水平不均衡,广州、深圳为较高水平,中山、珠海为中等水平,东莞、江门为较低水平;各地第三产业万元国内生产总值用水量均较小,用水水平也较接近,珠海、中山最多,深圳最少。
表4 2021 年广东各地建筑业和第三产业用水指标
小榄镇2021 年建筑业工业增加值用水量为26.44 m3/万元,已处于中等水平,未来用水量降幅有限。采用线性趋势法预测,该镇2025 年、2030年建筑业工业增加值用水量分别为26 m3/万元、25 m3/万元;对应2025 年、2030 年建筑业需水量分别为173 万m3/a、207 万m3/a。
小榄镇2021 年第三产业工业增加值用水量为7.71 m3/万元,距离珠三角地区先进水平还有一定差距。按照先进地区发展经验,预测小榄镇2025 年、2030年第三产业增加值用水量分别将至7 m3/万元、6 m3/万元;对应2025 年、2030 年第三产业需水量分别为1 734 万m3/a、1 852 万m3/a。
农业需水项目分种植业灌溉需水、养殖业需水及畜禽需水,其中种植业进一步划分为粮食作物和经济作物。考虑不同频率下农田灌溉用水定额,并结合小榄镇农业发展实情和《中山市水资源管理控制规划(2021-2025)年》,[9]参考《广东省用水定额》中先进值确定小榄镇农业用水定额,[7]预测2025 年粮食作物亩均用水量为450 m3/亩,经济作物亩均用水量为200 m3/亩,水产养殖亩均用水量为850 m3/亩;2030 年维持不变。根据农业用地面积和用水定额,预测小榄镇2025 年农业需水量为2 844 万m3/a,2030 年为2 830 万m3/a。
河道外生态环境需水量主要是指城镇绿地用水和道路浇洒用水,该需水量使用定额法预测。人均道路面积及人均公共绿地面积采用《中山市小榄镇节水型社会建设规划》数据,预测小榄镇2025 年和2030 年的人均道路面积均为6.9 m2/人,人均公共绿地面积均为18 m2/人。根据小榄镇现状绿化浇洒水平,小榄镇2025 年、2030 年园林绿化和浇洒用水定额均采用《广东省用水定额》规定的先进值,即园林绿化用水定额为0.7 L/(m2·d),浇洒道路和场地用水定额为1.5 L/(m2·d)。[7]通过面积定额法计算小榄镇2025 年、2030 年生态环境需水分别为683 万m3/a、715 万m3/a。
根据以上需水预测结果,采用分类指标法预测规划水平年2025 年、2030 年小榄镇需水总量分别为14 647 万m3/a、15 592 万m3/a(见表5)。
表5 小榄镇规划水平年需水预测结果(单位:万m3)
根据《中山市“十四五”用水总量和强度管控方案》,至2025 年小榄镇用水总量控制在17 384 万m3以内,其中工业和生活用水总量控制在14 409 万m3以内,万元工业增加值用水量控制在13 m3/万元以内,万元GDP 用水量控制在27 m3/万元以内。本研究预测规划水平年用水总量、万元GDP 用水量以及万元工业增加值用水量均可满足中山市最严格水资源管理考核控制要求。
本研究在对小榄镇社会经济结构及用水现状分析的基础上,预测了区域的人口、地区生产总值、产业结构、农业发展、土地利用等情况,并结合广东省最新用水定额、趋势分析及横向对比分析,采用分类指标法预测了2025 年和2030 年小榄镇生活、工业、建筑业和第三产业、农业、河道外生态环境需水,得出年总需水量分别达14 647 万m3、15 592 万m3。预测数据说明,中山用水增长拐点可在2030 年前出现,这与国内外发达经济体的用水总量变化规律一致,预测结果较为合理。
(1)社会经济指标预测应充分考虑全球宏观经济趋势及区域拉动效应。社会经济预测应以国民经济和社会发展统计公报及统计年鉴等相关数据为基础,还要综合考虑近年全球经济下行、疫情等不确定影响因素,并结合粤港澳大湾区对中山经济增长的拉动效应综合分析预测。(2)工业、建筑业及第三产业用水定额要合理取值。用水定额选取很重要,不但要分析历年趋势,更要进行横向比较,尤其是先进地区。如用水水平中等的中山,对标2030 年,应以珠三角用水水平较高的广州、深圳为参照进行合理取值,以提高用水效率。