基于活动与器具的模型评估沙特阿拉伯家庭规模对室内用水的影响及节水潜力

《Applied Water Science》：A universal household size driven mathematical model for indoor water consumption: application to Saudi Arabia and transferability to water-scarce regions

　　

摘要

全球范围内，包括沙特阿拉伯在内，水资源短缺和水压力问题迫切要求改善家庭用水状况。本研究建立了一个基于活动与器具的数学模型，以估算作为家庭规模函数的每日室内家庭用水量。室外用水（如花园用水）被排除在外，因为它取决于住宅类型和其他因素。该模型考虑了个人用水活动（如淋浴、刷牙、冲厕等）和家庭层面的活动（包括洗衣、洗碗、厨房杂项用水等）。同时，每项活动的频率和时长均用于反映沙特阿拉伯居民的真实家庭行为。该数学模型在沙特阿拉伯背景下实施，但只需根据各地区的实际情况修改活动、器具和家庭类型的本地数据，即可方便地应用于其他国家。在两种情景（当前器具和节水型器具）下，计算了家庭规模从1人到10人及以上的人均用水量。结果显示，人均用水量随家庭规模增大而减少，单人家庭的用水量最高（431.5升/天），而10人及以上家庭最低（329.4升/天）。升级为节水型器具后，所有家庭规模的用水量均减少了27.5%至28.9%。全国范围的扩展结果显示，沙特家庭每天可节约197.7万立方米水，非沙特家庭每天可节约108.5万立方米水（两个群体平均减少28.0%）。此外，若两个群体均采用节水型器具，全国每年可节约11.176亿立方米水，同时每年还可抵消约370万吨二氧化碳排放。进一步分析揭示了不同的用水模式，沙特中型家庭（4-8人）和非沙特家庭（1-3人）的用水较为集中。验证和敏感性分析证实，这些发现对不确定性和行为偏移具有稳健性，并带来显著的水资源与气候协同效益。本研究强调了将家庭规模分布纳入水资源需求规划的重要性，并证明节水型器具可为水安全（SDG-6）和气候行动（SDG-13）带来协同效益。