工業園需水預測及水資源管理剛性指標體系構建
——以察爾汗重大產業基地為例

史瑞蘭，李 銳，曹 原

(黃河水資源保護科學研究院，河南 鄭州 450004)

我國北方普遍存在水資源短缺問題，隨著人口的增加、社會經濟發展，水資源需求量將持續增加[1]。青海省位于我國西部地區，是西部大開發的戰略要地，擁有豐富的鹽湖礦產資源，其中鎂、鋰、鉀鹽品質好、儲量高、工藝成熟[2]，但當地水資源匱乏，經濟發展需水的快速增加可能對當地的水環境造成影響[3-4]。在發展經濟的過程中必須將水資源作為最大的剛性約束[5]，合理規劃經濟發展規模，不僅可以直接提高用水效率，而且可以間接降低用水損耗，促進節水，進而減少取用水戶的取用水量[6]，有利于落實最嚴格水資源管理的用水總量、用水效率、水功能區水質達標率等控制指標，保障區域水資源安全。

以察爾汗重大產業基地為例，在規劃需水階段選取先進的用水定額對園區進行需水預測[7]，減少園區發展需水，并構建最嚴格水資源管理剛性指標體系，從取水、用水、排水等多個方面對水資源管理進行約束，使園區發展用水兼具先進性、合理性，以進一步強化對水資源的管理和節約保護力度[8-10]。

1 園區概況

察爾汗重大產業基地位于青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市，干旱少雨、晝夜溫差大，屬高原大陸性氣候，區域內水資源短缺，屬于干旱區域。察爾汗重大產業基地總體定位為世界級的鹽湖“生態鎂鋰鉀園”。園區以鹽湖化工為主導企業，重點發展“鎂、鋰、鉀”鹽主導產業、鹽湖資源綜合利用、其他配套產業3大產業，發展理念先進，礦區條件優異，企業所采用的工藝流程多為世界先進或世界唯一[11-14]。

園區內現狀已建和在建項目37個，用水主要包括生活用水和生產用水，生活用水水源以地下水為主，生產用水水源包括地下水源、格爾木河尾閭咸水及污水處理廠中水。園區內現有企業取新水總量為10 912.4萬 m3/a(地下水7 709.8萬 m3/a，格爾木河尾閭咸水2 880萬 m3/a，格爾木市污水處理廠中水322.6萬 m3/a)，其中，生活取水70.2萬 m3/a，生產取水10 796.7萬 m3/a，配套服務45.5萬 m3/a。遠期規劃新增項目32個，人口規模達到62 200人，園區生產和生活需水量均將大幅增加。

2 需水預測

2.1 預測原則及方法

在產業規劃過程中將水資源作為最大的剛性約束，采取用水定額法、單位產品用水定額法、用地類型指標法預測園區的生活、生產及其他服務用水量[15-16]，相關用水定額原則上選取各標準中的最先進值，最大程度節約水資源。

其中：(1)生活用水定額根據地方標準先進值確定；(2)工業用水中各行業單位產品用水定額優先選取國家清潔生產標準、地方清潔生產標準、現狀用水標準中的先進值，行業尚未出臺用水標準的選取已運行企業的先進值；(3)其他配套服務用水采取用地類型指標法根據單位面積用水定額法確定[17-19]。

2.2 需水量預測

根據《察爾汗重大產業基地產業發展規劃》，現狀水平年為2016年，近期規劃水平年為2020年，遠期規劃水平年為2025年。

2.2.1 生活需水量預測

園區生活用水主要為職工日常生活用水和食堂用水，《建筑給水排水設計規范》(GB 50015-2003(2009年版))中“宿舍III類、IV類為100～150 L/人·d”，《青海省行業用水定額》中“格爾木市城鎮居民生活用水定額為100 L/人·d”，取規范中的生活用水定額的最低值，即100 L/人·d(0.1 m3/人·d)，進行生活需水預測。

2020年前新增項目的勞動定員合計約1 120人，2025年前新增2 767人，全年按365天計，2020年新增需水量為4.1萬 m3，2025年新增需水量10.1萬 m3，2016年生活需水量為70.2萬 m3/a，則2020年規劃需水量為74.3萬 m3/a，2025年生活需水量為80.3萬 m3/a。

2.2.2 工業需水量預測

園區2020年新增工業需水行業及其用水定額和需水量計算結果見表1，2025年新增工業需水行業及其用水定額和需水量計算結果見表2。由計算結果可知，2020年較2016年新增工業用水4 227.5萬 m3/a，2025年較2020年新增工業用水6 240.9萬 m3/a。2016年工業用水為10 796.7萬 m3，則2020年工業需水量為15 024.2萬 m3，2025年工業需水為21 265.1萬 m3。

表1 2020年新增工業需水預測結果表

表2 2025年新增工業需水預測結果表

2.2.3 配套服務用水

配套服務主要包括公共管理與公共服務、商業服務、物流倉儲和其他公用設施，隨著園區的發展，配套服務逐步得到完善，用地面積進一步增加，用水量也逐漸增加。2020年與2016年相比無新增配套服務用水，為45.5萬 m3。至2025年各配套服務新建規模及單位面積用水定額選取結果見表3。

得到園區2025年新增配套服務用水390萬 m3。由生活、工業和配套服務需水預測結果得到2020年總需水量為15 144萬 m3，2025年總需水量為21 735.4萬 m3。

2.3 取供耗排分析

園區的用水分為取、供、耗、排四個過程[20]，2020、2025年的取供耗排水量結果見表4。

表4 2020及2025年取供耗排水量計算結果 萬m3

3 最嚴格水資源管理剛性指標體系

本次研究根據察爾汗重大產業基地的取水、用水、耗水、排水四個過程，選取相應指標構成評價指標體系，每個指標選取現有標準中的最嚴格值，由此構成最嚴格水資源管理剛性指標體系，對園區需水預測結果進行評價，以保障其用水的合理性。

3.1 剛性指標體系

構建指標體系的目標層為水資源管理，要素層由取水過程、用水過程、排水過程組成。指標層內的最嚴格管理指標從國家、地區的清潔生產標準、用水規劃中選取最嚴格標準。指標體系指標構成及選取結果如表5所示。

表5 察爾汗重大產業基地最嚴格水資源管理剛性約束指標體系

3.2 各規劃水平年用水指標

3.2.1 取水過程指標

根據需水預測結果得到，2020年需水總量為15 144萬 m3，2025年需水總量為21 735.4萬 m3，在現狀預測標準下，除去非常規水源后，2020年總需水量為34 971萬 m3；2025年總需水量為42 671萬 m3，超出總量控制范圍2 367萬 m3。

各規劃水平年察爾汗基地水源構成見表3。計算得到2020年非常規水源所占比例為12.1%；2025年非常規水源所占比例為13.7%。

表3 2025年配套服務需水預測結果

3.2.2 用水過程指標

1)萬元工業增加值用水量

察爾汗重大產業基地項目完全建成后，工業增加值預估2020年達到290億元，2025年達到450億元，2020年工業取新水量為11 722.4萬 m3(不含生活、配套服務、咸水及中水深度處理量)，2025年為17 060萬 m3(不含生活、配套服務、咸水及中水深度處理量)，經計算，園區萬元工業增加值用水量2020年為40.4 m3/萬元，2025年為37.9 m3/萬元。

2)水重復利用率

2020年擬建項目內部重復利用水量無法獲得，但是按照要求各新建項目內部的水重復利用率不應小于90%，新增項目取水量為4 227.5萬 m3/a，據此反推新增項目重復利用水量為38 047.5萬 m3/a，結合現狀園區內取水量(10 912.4萬 m3/a)和重復利用水量(255 143.5萬 m3/a)，推求得到2020年察爾汗重大產業基地內整體的水重復利用率大約為95.1%。

2025年擬建項目內部重復利用水量無法獲得，但是按照要求各新建項目內部的水重復利用率不應小于95%，據此反推新增項目重復利用水量為118 577.1萬 m3/a，結合2016年和2020水平年的取水量和重復利用水量，推求得到2025年察爾汗重大產業基地內整體的水重復利用率大約為95.1%。

3.2.3 排水過程指標

2020年察爾汗重大產業基地內現有企業排水量為7 139.7萬 m3/a，無法回用送蒸發塘蒸發的水量為712.7萬 m3/a，回用水量為6 427萬 m3/a，排水回用率90.0%。

2025察爾汗重大產業基地排水量為8 490.1萬 m3/a，無法回用送蒸發塘蒸發的水量為712.7萬 m3/a，回用水量為7 777.4萬 m3/a，排水回用率91.6%。

3.3 評價結果

2020年及2025年各用水指標評價結果如表6所示。由評價結果可見，僅2025年用水總量超出區域水資源可利用量，超出2 367萬 m3，其他指標均未超標，用水總量超標部分可通過增加調水量來保障園區用水。由此可見本次規劃需水預測的結果符合各項標準，是合理可行的。

表6 2020和2025年用水指標評價結果

4 結語

(1)本次研究選取先進用水定額來預測察爾汗重大產業基地生活、生產和配套服務用水，并對各水平年的取、供、耗、排過程進行分析，采用最嚴格的水資源管理剛性指標體系對需水預測結果進行合理性評價，結果顯示能夠滿足最嚴格水資源管理要求，在保障園區發展的同時保障區域用水安全，為干旱缺水地區工業園的需水預測提供了新思路。

(2)在實際建設過程中，工業園各企業的取用水量會超過規劃水量，造成水資源浪費。因此，在干旱缺水地區，要增強水資源管理監督，大力推進節水技術的研究，以保障在發展過程中不對水資源條件產生破壞，保障區域生態環境，達到人水和諧的目的。