汾河流域工業(yè)需水預(yù)測(cè)分析

張國(guó)強(qiáng)

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

汾河流域工業(yè)需水預(yù)測(cè)分析

張國(guó)強(qiáng)

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

汾河流域?yàn)槿≌巍⒔?jīng)濟(jì)、文化帶，水資源短缺是汾河流域存在的主要問(wèn)題，合理分配水資源和節(jié)約用水變得尤為重要。第二產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)，合理預(yù)測(cè)工業(yè)需水是河道外需水預(yù)測(cè)中的重中之重。采用定額法、趨勢(shì)法和彈性系數(shù)法三種方法對(duì)工業(yè)需水進(jìn)行了預(yù)測(cè)和合理性分析。

需水分析；定額法；趨勢(shì)法；彈性系數(shù)法；汾河流域

汾河是山西的第一大河，黃河第二大支流，流域面積39 471 km2，占全省國(guó)土總面積的1/4，流域范圍涉及全省9市51縣，干流全長(zhǎng)716 km，自北向南縱貫6市27縣。流域內(nèi)自然資源豐富，生產(chǎn)條件得天獨(dú)厚，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和人口的急劇增長(zhǎng)，流域內(nèi)用水量持續(xù)增加，加之煤炭開(kāi)采、植被退化對(duì)水資源的影響，生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞。為此，山西省委、省政府高度重視，決定啟動(dòng)實(shí)施汾河流域生態(tài)修復(fù)重大戰(zhàn)略工程。

1 概況

汾河發(fā)源于寧武縣東寨鎮(zhèn)管涔山脈樓子山下水母洞，和周?chē)凝堁廴⑾箜斒Я鲄R流成河，干流自北向南縱貫太原、臨汾兩大盆地，至運(yùn)城新絳縣境急轉(zhuǎn)西行，于萬(wàn)榮縣榮河鎮(zhèn)廟前村附近匯入黃河，沿途匯聚呂梁、太岳山區(qū)50 km2以上的一級(jí)支流83條。流域涉及9市51個(gè)縣（市、區(qū)），其中陽(yáng)泉市、長(zhǎng)治市、晉城市6縣僅有587 km2，占總面積的1.5%，主要為太原市、晉中市等6市45縣（市、區(qū)）。2012年汾河流域總?cè)丝? 390萬(wàn)人（占全省的38.5%），城鎮(zhèn)人口792萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率57%；地區(qū)生產(chǎn)總值5 213億元。流域總耕地面積117萬(wàn)hm2，有效灌溉面積47.8萬(wàn)hm2，糧食作物播種面積102.3萬(wàn)hm2，糧食產(chǎn)量502萬(wàn)t。

根據(jù)山西省第一次水資源評(píng)價(jià)結(jié)果，1956—1979年系列汾河流域年均降水量為529.0 mm，多年平均水資源總量為36.1億m3，流域內(nèi)人均水資源占有量為295 m3。第二次水資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，1956—2000年系列汾河流域年均降水量為505 mm，多年平均水資源總量為33.6億m3，流域內(nèi)人均水資源占有量為264 m3。本次規(guī)劃，1956—2013年系列多年平均降水量為507 mm，多年平均水資源總量為31.9億m3，流域內(nèi)人均水資源占有量為229 m3。

由此可以看出，汾河流域水資源量逐漸減少，水資源短缺將是汾河流域存在的主要問(wèn)題，合理分配水資源和節(jié)約用水將變得尤為重要。由GDP占比可以看出，第二產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)。因此，合理預(yù)測(cè)工業(yè)需水是河道外需水預(yù)測(cè)中的重中之重。

2 工業(yè)增加值預(yù)測(cè)

規(guī)劃在2020年以前，汾河流域工業(yè)增加值平均增長(zhǎng)速度為7.0%，工業(yè)增加值4 136億元；2021—2030年期間，工業(yè)增加值年平均增長(zhǎng)速度為5.3%，工業(yè)增加值6 938億元。

3 工業(yè)需水預(yù)測(cè)

工業(yè)需水預(yù)測(cè)方法有定額分析法、趨勢(shì)法、重復(fù)利用率提高法、彈性系數(shù)法等。本次規(guī)劃采用定額法、趨勢(shì)法和彈性系數(shù)法對(duì)工業(yè)需水預(yù)測(cè)。

3.1 定額法

定額法是根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、水資源市場(chǎng)變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)將來(lái)各行業(yè)用水定額指標(biāo)，進(jìn)而估算需水量的方法。定額法概念明確、容易掌握，實(shí)際工程中使用較多，計(jì)算公式為：

式中：Q——預(yù)測(cè)年需水量，億m3；

qi——國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)用水定額；

pi——各預(yù)測(cè)年國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

僅計(jì)算工業(yè)需水，故為萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量，即規(guī)劃水平年工業(yè)增加值。

2012年汾河流域內(nèi)工業(yè)用水量為5.2億m3，萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為22.3 m3，管網(wǎng)漏失率18%。本次規(guī)劃分別計(jì)算每個(gè)縣市現(xiàn)狀年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量，并根據(jù)現(xiàn)狀年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量來(lái)預(yù)測(cè)規(guī)劃水平年的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量。當(dāng)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量較小時(shí)，說(shuō)明該縣市的節(jié)水潛力很小，該縣市規(guī)劃水平年的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量就小幅減少或維持現(xiàn)狀；當(dāng)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量較大時(shí)，說(shuō)明該縣市的節(jié)水潛力較大，該縣市在規(guī)劃水平年的萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量就應(yīng)大幅減少。

在上述原則指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)計(jì)算工業(yè)需水2020年為10.27億m3，2030年為11.93億m3。2030年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為17.2 m3。

3.2 趨勢(shì)法

趨勢(shì)法是用歷年工業(yè)用水增長(zhǎng)率推算未來(lái)工業(yè)用水量。預(yù)測(cè)不同水平年的需水量計(jì)算式為：

式中：Si——預(yù)測(cè)的某水平年工業(yè)需水量，億m3；

S0——基準(zhǔn)年（起始年份）工業(yè)用水量，億m3；

d——工業(yè)用水年平均增長(zhǎng)率，%；

n——從起始年份至預(yù)測(cè)水平年所間隔的年數(shù)。

2001—2012年山西省工業(yè)用水量及工業(yè)增加值見(jiàn)表1。

表1 山西省工業(yè)用水量及增加值統(tǒng)計(jì)表

系列選用表1中2001—2012年數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)工業(yè)需水為2030年6.9億m3，萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為9.95 m3；系列選用2008—2012年數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)工業(yè)需水為2030年9.8億m3，萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為14.1 m3。3.3 彈性系數(shù)法

彈性系數(shù)法是根據(jù)某個(gè)部門(mén)需水量增長(zhǎng)率與其特征指標(biāo)增長(zhǎng)率之間的比值（此比值稱(chēng)為彈性系數(shù)）預(yù)測(cè)未來(lái)的需水量。需水量彈性系數(shù)的定義為：

式中：c——彈性系數(shù)；

p——需水量，億m3；

x——部門(mén)特征指標(biāo)，本次為工業(yè)增加值。

彈性系數(shù)一般根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料和專(zhuān)家的判斷來(lái)確定。系列選用表1中2008—2012年數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算彈性系數(shù)為0.27，本次選取0.3作為彈性系數(shù)進(jìn)行工業(yè)需水預(yù)測(cè)，結(jié)果為2020年工業(yè)需水6.52億m3，2030年工業(yè)需水7.84億m3。2030年定額為11.3 m3/萬(wàn)元。

3.4 合理性分析

本次規(guī)劃分別采用定額法、趨勢(shì)法和彈性系數(shù)法對(duì)工業(yè)需水進(jìn)行了預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)出2030年工業(yè)需水量分別為11.93億m3，6.9億m3，7.84億m3。

選用2008—2012年系列，萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量年均減少7.3%，考慮到汾河流域2012年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量22.3 m3，已經(jīng)較低，未來(lái)節(jié)水潛力較小。故本次預(yù)測(cè)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量年均減少4%，經(jīng)計(jì)算汾河流域2030年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為10.7 m3，與彈性系數(shù)法計(jì)算成果接近。故認(rèn)為彈性系數(shù)法計(jì)算成果是合理的。

4 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)用水是城鎮(zhèn)用水的重要組成部分，在整個(gè)城鎮(zhèn)用水中，工業(yè)用水不僅所占比重大，而且增長(zhǎng)速度快，用水集中，城市水資源緊張主要是工業(yè)用水問(wèn)題造成的。因此，合理預(yù)測(cè)工業(yè)需水對(duì)合理配置水資源具有十分重要的作用。

TU991.31

C

1004-7042（2017）01-0020-02

張國(guó)強(qiáng)（1983-），男，2007年畢業(yè)于河海大學(xué)水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)，工程師。

2016-11-03；

2016-12-15