淺析工業(yè)園區(qū)需水量預(yù)測(cè)方法

陳永娟

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院，甘肅 張掖 734000）

1 概述

高臺(tái)縣位于河西走廊中部，是我國(guó)西北嚴(yán)重缺水地區(qū)之一。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，水資源供需矛盾日趨加劇，缺水已成為該縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。高臺(tái)縣南華工業(yè)園位于高臺(tái)縣南華鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)東南，規(guī)劃面積34 km2，目前園區(qū)已入駐中化高臺(tái)番茄制品有限責(zé)任公司等53戶企業(yè)，形成了以農(nóng)副產(chǎn)品加工、裝備制造、化工等為主的產(chǎn)業(yè)體系。2015年園區(qū)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值9.97億元，工業(yè)增加值4.27億元，現(xiàn)狀園區(qū)工業(yè)用水為地下水，用水量240萬m3，萬元工業(yè)增加值用水量56.2 m3。隨著高臺(tái)縣工業(yè)化的快速發(fā)展，工業(yè)需水量越來越大，工業(yè)供水水源日趨緊張，工業(yè)需水量預(yù)測(cè)對(duì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 工業(yè)需水量預(yù)測(cè)方法

工業(yè)需水量預(yù)測(cè)方法主要有趨勢(shì)預(yù)測(cè)法、灰色預(yù)測(cè)法、分塊預(yù)測(cè)法、相關(guān)法、單位面積指標(biāo)法、定額法、用水重復(fù)利用率提高法等，這些方法各具特色，各有一定使用條件，趨勢(shì)法與相關(guān)法適用于具有一定工業(yè)基礎(chǔ)的城市或具有一定基礎(chǔ)的行業(yè)，分塊預(yù)測(cè)法適用于需水量有突變或工業(yè)用水組成極不均衡的情形[1]。根據(jù)高臺(tái)縣工業(yè)發(fā)展情況，本文主要采用單位面積指標(biāo)法、定額法和用水重復(fù)利用率提高法預(yù)測(cè)高臺(tái)縣南華工業(yè)園區(qū)規(guī)劃年（2025年）工業(yè)需水量。

2.1 單位面積指標(biāo)法

現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)工業(yè)污染程度劃分工業(yè)用地類別，并在《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中制訂了單位工業(yè)用地用水量指標(biāo)，根據(jù)不同性質(zhì)單位用地水量指標(biāo)估算規(guī)劃區(qū)工業(yè)用水量[2]。計(jì)算公式如下：

式中：W為工業(yè)年用水量，萬 m3/a；Q為最高日用水量，m3/d；Fi不同用地類型面積，km2；qi不同用地類型用水量指標(biāo)，萬 m3/(km2·d)；k為日變化系數(shù)，取 1.5。

南華工業(yè)園區(qū)建設(shè)用地33.08 km2，其中公共管理與公共服務(wù)用地0.03 km2、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地0.702 km2、二類工業(yè)用地10.92 km2、三類工業(yè)用地9.55 km2、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地2.71 km2、交通設(shè)施用地5.42 km2、公用設(shè)施用地0.45 km2、綠地及廣場(chǎng)用地3.28 km2。根據(jù)不同類別用地面積和單位面積用水量指標(biāo)計(jì)算得園區(qū)最高日用水量為8.57萬m3/d，年用水量2086萬m3。成果見表1。

表1 工業(yè)園區(qū)單位面積指標(biāo)法工業(yè)需水量計(jì)算成果表

2.2 定額法

本文工業(yè)需水定額采用單位工業(yè)產(chǎn)品用水量指標(biāo)。根據(jù)工業(yè)發(fā)展目標(biāo)，確定未來水平年各工業(yè)產(chǎn)品年產(chǎn)量，充分考慮行業(yè)生產(chǎn)工藝、節(jié)水、技術(shù)改造、污水回用等情況，類比同行業(yè)先進(jìn)水平，預(yù)測(cè)單位產(chǎn)品需水定額，進(jìn)而確定園區(qū)工業(yè)需水量[3]。

計(jì)算公式如下：

式中：W為工業(yè)需水量，萬m3；Qi為第i種工業(yè)產(chǎn)品規(guī)模，t；Pi為第i種工業(yè)產(chǎn)品單位用水量，m3/t。

根據(jù)《甘肅高臺(tái)工業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃（2015-2020）》，南華工業(yè)園區(qū)規(guī)劃工業(yè)企業(yè)包含煤制氣循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目、特色農(nóng)畜產(chǎn)品精深加工循環(huán)項(xiàng)目以及建筑建材循環(huán)項(xiàng)目三大類，按照企業(yè)規(guī)模和相應(yīng)產(chǎn)品取水定額計(jì)算得園區(qū)2025年工業(yè)用水量為425萬m3，成果見表2。

表2 工業(yè)園區(qū)定額法工業(yè)需水量計(jì)算成果表

2.3 重復(fù)利用率提高法

一般情況下，區(qū)域工業(yè)結(jié)構(gòu)不發(fā)生根本變化時(shí)，萬元工業(yè)增加值用水主要取決于重復(fù)利用率[1]。采用重復(fù)利用率提高法計(jì)算工業(yè)需水量公式如下：

式中：Q2為預(yù)測(cè)年萬元工業(yè)增加值用水量，m3/萬元；Q1為現(xiàn)狀年萬元工業(yè)增加值用水量，m3/萬元；k為綜合影響因子（包括科技進(jìn)步、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素）[4]，一般取值在0.01～0.05；n為預(yù)測(cè)年數(shù)；m2為預(yù)測(cè)年工業(yè)用水重復(fù)利用率，%；m1為現(xiàn)狀年工業(yè)用水重復(fù)利用率，%；W為預(yù)測(cè)年工業(yè)需水量，萬m3；IVA為預(yù)測(cè)年工業(yè)增加值，億元。

現(xiàn)狀年南華工業(yè)園區(qū)萬元工業(yè)增加值用水量56.2 m3，工業(yè)用水重復(fù)利用率90.3%。根據(jù)《甘肅高臺(tái)工業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃（2015-2020）》，園區(qū)規(guī)劃水平年工業(yè)用水重復(fù)利用率為93%，計(jì)算得園區(qū)規(guī)劃年萬元工業(yè)增加值用水量為30 m3，與最嚴(yán)格水資源管理31 m3的紅線指標(biāo)基本一致。根據(jù)高臺(tái)縣工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，工業(yè)增加值增長(zhǎng)率為12%，預(yù)測(cè)規(guī)劃年園區(qū)工業(yè)增加值為13.26億元，據(jù)此計(jì)算得園區(qū)2025年工業(yè)用水量為397萬m3。

3 成果分析

經(jīng)比較分析，單位面積指標(biāo)法預(yù)測(cè)成果偏大，定額法和重復(fù)利用率提高法預(yù)測(cè)成果基本接近。各方法預(yù)測(cè)園區(qū)工業(yè)需水量成果對(duì)照情況見表3。

表3 各方法預(yù)測(cè)園區(qū)工業(yè)需水量成果對(duì)照表

工業(yè)用水與城市性質(zhì)、工業(yè)化歷程、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)水平和節(jié)水措施等因素密切相關(guān)，工業(yè)用地用水量隨著主體工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)先進(jìn)程度的不同差別很大，《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》制訂的單位工業(yè)用地用水量為全國(guó)通用性指標(biāo)，覆蓋范圍大，不同城市該指標(biāo)指導(dǎo)性不同，特別是對(duì)于工業(yè)園區(qū)，現(xiàn)行指標(biāo)明顯偏大，導(dǎo)致預(yù)測(cè)的工業(yè)園區(qū)用水量偏大。

定額法以單位工業(yè)產(chǎn)品用水量為定額指標(biāo)，考慮了行業(yè)和產(chǎn)品規(guī)模、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備、用水管理水平以及水資源條件等影響因素，產(chǎn)品產(chǎn)量通過對(duì)各工業(yè)企業(yè)逐一統(tǒng)計(jì)得到，用水定額通過分析現(xiàn)狀用水、行業(yè)先進(jìn)水平等綜合確定，很好地反映了工業(yè)布局的區(qū)域和行業(yè)特性，結(jié)果可靠性較高[3]。

重復(fù)利用率提高法基于區(qū)域工業(yè)結(jié)構(gòu)基本不變的情形，考慮了生產(chǎn)設(shè)備更新、工藝流程改進(jìn)等因素，增加修正系數(shù)，預(yù)測(cè)比較合理。南華工業(yè)園區(qū)工業(yè)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，萬元增加值用水主要取決于重復(fù)利用率，故重復(fù)利用率提高法成果也合理。

4 結(jié)論

（1）本文通過三種方法預(yù)測(cè)高臺(tái)縣南華工業(yè)園區(qū)工業(yè)需水量，經(jīng)比較分析選取定額法預(yù)測(cè)成果，即2025年南華工業(yè)園區(qū)工業(yè)用水量為425萬m3。

（2）單位面積指標(biāo)法一般在城市總體規(guī)劃時(shí)不確定因素較多、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不充分、工業(yè)產(chǎn)品工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平、水的重復(fù)利用率等未知的情形下，粗略預(yù)估區(qū)域工業(yè)需水量，具有簡(jiǎn)便高效快捷的優(yōu)點(diǎn)，但由于考慮因素較少，預(yù)估成果一般偏大，可靠性不高。

（3）定額法較好地考慮了區(qū)域工業(yè)布局、用水現(xiàn)狀及先進(jìn)水平，具有較好的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)，并充分反應(yīng)不同行業(yè)的差別，可靠性較高，主要適用于產(chǎn)品產(chǎn)量明確的工業(yè)園區(qū)用水量預(yù)測(cè)。

（4）重復(fù)利用率提高法適用于區(qū)域工業(yè)結(jié)構(gòu)基本不變的情形，考慮了單位用水量與用水重復(fù)利用率兩者的內(nèi)在聯(lián)系，加入了生產(chǎn)設(shè)備更新、工藝流程改進(jìn)等產(chǎn)生的修正系數(shù)，預(yù)測(cè)成果也比較合理。