龙江县龙江镇工业需水量预测

王艳芳，鲍文菊

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

龙江县龙江镇工业需水量预测

王艳芳，鲍文菊

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

随着加快新型工业化和城镇化建设步伐，城镇工业需水量逐年增加，预测工业需水量则关系到该地区用水结构改变和水资源合理配置。同时，工业需水预测方法有很多，其定量预测方法主要有因果分析法、延伸预测法和其他方法等，不同方法应用范围和精确度都存在一定问题。针对小城镇的需水预测来说，资料要求较高且考虑因素较多的方法并不适用，本文从龙江镇的实际情况出发，利用常用的并已经较为成熟的预测方法来预测龙江镇未来工业需水，并总结出各种方法的使用条件及差异等。

工业需水量;预测方法;因果分析法;延伸预测法

1 概述

龙江县隶属于黑龙江省齐齐哈尔市，位于齐齐哈尔西部，地处大兴安岭南麓与松嫩平原过度地带。龙江镇是龙江县的政府、经济、文化、综合服务中心，位于龙江县中部偏东北，建成区面积为16.85 km2。

龙江县处于齐齐哈尔城市经济圈内，作为“哈大齐工业走廊”重要组成部分，近几年城区建设与发展迅速，尤其是工业区的发展和建设，工业需水量越来越大。

工业需水预测无论是对城市城市给水系统的设计或是对于水资源配置研究而言，都是非常重要的课题。

工业需水量是水资源规划和合理配置的主要依据，合理预测工业需水量对实现水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展具有非常重要的意义［1-3］。

2 工业需水预测不同方法

工业需水预测的方法归纳起来大致可分为3大类，即因果分析法、延伸预测法和其他方法。

因果分析法是通过寻找工业需水与其他影响因素变量之间的存在因果相关关系，通过统计分析找出其中的规律，确定工业需水与影响因素之间的函数关系。包括回归分析法、弹性系数法、重复利用率提高法等［4-5］。

延伸预测法是根据工业需水量的历史数据的变化规律，对未来进行预测的方法。该方法需要具有时间序列关系的工业用水量数据。主要包括趋势预测法、灰色预测法、时间序列法等。

其他方法主要包括系统动力模型、马尔科夫法等。

本次根据龙江镇社会经济发展及工业发展情况，本次主要采用适用于中小城市工业需水预测的方法预测，有因果分析法中的回归分析法、弹性系数法和重复利用率提高法以及延伸预测法中的趋势预测法等4种成熟且常规的预测方法来预测龙江县龙江镇近期(2020水平年)工业需水量。

2.1 因果分析法

2.1.1 回归分析法

回归分析法是选取工业需水量的若干影响因素，对工业需水与这些因素之间的关系进行分析判断后，列出回归模型方程。

该方法又可分为很多种，如经验回归法、线性回归法、指数回归法等，所选的影响因素主要有人口、产值等。

采用不同的回归方法，会存在不同的回归方程。本文中选取工业增加值作为工业需水量的主要影响因素，分析近些年两者之间的相关关系，通过不同的数学回归模型的试算，选用指数回归法进行预测，其回归模型方程为:

式中:Y为万元工业增加值需水量，104m3;X为工业增加值，亿元;a、b为回归系数。

根据调查统计到的龙江镇近5 a工业增加值用水量及工业增加值资料，通过计算得出回归系数a为0.46，回归常数b为2.3。

2.1.2 重复利用率提高法

该方法考虑了万元产值需水量与工业用水重复利用率两者的内在因果联系。

一般情况下，一个地区的工业结构不发生根本变化时，万元增加值用水主要取决于重复利用率，随着重复利用率的不断提高，万元增加值用水将不断下降。

此外，将生产设备更新、工艺流程改进等条件予以考虑，增加修正系数，使得预测更加合理［6-8］。

本次依据《松辽流域微观用水定额指标体系研究》，万元工业增加值用水量与用水量重复利用率的关系计算公式为:

式中:q2为规划预测水平年万元增加值新水量，m3/万元;q1为现状水平年合理万元增加值新水量，m3/万元;η2为规划预测水平年用水量重复利用率;η1为现状水平年用水量重复利用率;α综合影响因子(包括科技进步、产品结构等因素)，一般在0.02～0.05;n为预测年份长度。

根据龙江镇调查统计成果，2010年工业用水重复利用率为36%，根据节水要求，考虑今后一段时期替代产业发展及节水水平的提高，工业万元增加值耗水量仍将呈现下降趋势，结合当地主要工业行业的调整改造发展计划，预测近期2020年工业用水重复利用率为55%。

按上述公式及重复利用率计算规划水平年万元增加值新水量为26 m3/万元。

2.1.3 弹性系数法

该方法仍以工业增加值作为工业需水的主要影响因素，工业用水弹性系数是指工业用水的增长率与同期工业增加值增长率之比，计算公式为:

式中:k为弹性系数;a为工业用水年增长率;b为为工业增加值年增长率。

根据龙江镇近5 a工业增加值和工业用水量的资料，分析工业用水、工业增加值增长变化的趋势，并参考周边县市的情况，来确定未来不同时间段的工业需水弹性系数取值，本次通过计算得出龙江镇近5 a工业用水对其增加值的弹性系数为0.40，至2020年左右龙江县工业结构调整改造基本完成，工业需水量增长平缓，弹性系数亦将逐渐降低，因此确定弹性系数为0.30。

2.2 延伸预测法

本文主要利用延伸预测法中的趋势预测法对工业需水量进行预测。

该方法先确定历史数据的变化趋势，如线性、指数或S型曲线，然后对其中未知参数进行估计，得出曲线方程，利用方程进行预测。

本文通过对龙江镇近些年工业用水量进行分析，得出工业用水增长率，用该增长率来推算未来工业需水量。

其计算公式为:

式中:Si为预测年份的工业需水量，104m3;S0为预测起始年份的工业需水量，104m3;d为工业需水量平均增长率;n为起始年份至预测年份的年限。

通过龙江镇近5 a工业用水量调查统计分析，得出工业用水量增长率为4.47%。

2.3 不同方法预测成果

根据上述描述的方法，并结合龙江镇近远期预测的工业增加值，可计算得到不同方法所求得的2020规划水平年的工业需水量预测成果。详见表1。

3 成果分析

通过这几种方法预测成果比较分析，延伸预测法较因果分析法预测成果偏大，最大与最小成果相差15%以内，其中因果分析法中重复利用率提高法成果最小，为963×104m3，回归分析法以及弹性系数法居中。

表1 各方法所得的工业需水预测成果表

根据预测成果得出的工业用水增长率在3.12%～4.47%。

趋势预测法成果大，主要原因是采用现状水平年以前的工业用水资料来预测未来工业需水情况，未考虑产业结构调整、工业节水、科学合理用水等条件的影响。

而龙江县近些年来控制发展高耗水、高耗能的产业，对传统工业也加快了更新改造速度，不断提高工业冷却水循环率，改造旧设备及推广节水型生产工艺，故该方法虽然简单，但不适合该地区未来工业需水预测［9-10］。

回归分析法是建立在工业产值与需水量有较好相关性的基础上，而本次调查统计到的龙江镇资料较短，且工业各行业间用水差异较大，两者相关程度不太好，相关系数不高，故不采用该方法预测成果。

重复利用率提高法与弹性系数法均是在一个地区的工业结构基本不变的情况进行预测的。龙江镇目前工业结构日趋稳定，至2020年能够基本不发生根本变化，因此万元增加值用水主要取决于重复利用率，故采用重复利用率提高法和弹性系数法均是比较合理［11］。

4 结论

本文利用常规的四种方法对龙江县龙江镇近期工业需水量的预测，将各种方法的结果进行了比较分析，最终选取符合龙江镇客观实际的预测方法。下面总结一下这4种常规方法的适用条件:

1)回归分析法主要适用于工业产值、需水量关系相对比较稳定的工业企业需水预测。

在利用该方法进行预测时，重要的是要对回归系数、回归方程进行检验，以判定预测模型的合理性和适用性。

两者相关系数较高，则表明关系方程的假设是合理的，可以采用该方法进行预测，否则不能采用该方法。

2)重复利用率提高法是目前比较成熟和常用的方法，在目前狠抓节约用水创建节水型工业的目标条件下，提高用水重复利用率以降低补给水量，在这种情况下，采用先进的工艺流程和节水措施，若不考虑提高工业用水重复利用率提高因素而采用趋势预测法和回归分析法来预测，显然行不通，也不符合用水发展规律。

3)弹性系数法是利用工业用水弹性系数在一段时间内基本不变这一规律来进行未来需水量的预测。

在工业结构基本不变的情况下，使用该方法可得到比较符合实际的数值，适用于中长期工业需水预测。

4)趋势预测法要求工业需水量的历史统计资料系列较长，且可靠程度高。

而实际情况中小城镇的用水量资料并不完整且精度较差，若用该方法预测则结果会出现较大的偏差。

另外，并未考虑技术因素和管理因素的变化对工业需水的影响。

［1］赵立梅，唐德善.张家港市工业需水量预测风险分析［J］.水利经济，2004，22(05):45-47.

［2］薛宏伟，王有波，曹力军.中小城市工业用水量的预测方法及评定［J］.黑龙江水利科技，2007(04):177.

［3］肖汉，杨国范.城市用水预测方法及对策分析研究［J］.中国农学通报，2006，22(02):401-403.

［4］钟平安，陈筱云，陈凯.工业需水量综合预测方法［J］.河海大学学报，2001，29(04):67-71.

［5］周毅，徐鹤.两种工业需水量预测方法的探讨及应用［J］.人民黄河，2012(09):61-64.

［6］佟长福，史海滨，李和平，李玉伟，吴妍.鄂尔多斯市工业用水变化趋势和需水量预测研究［J］.干旱区资源与环境，2011(01):150-152.

［7］宋强，吴轶江.上海工业用水利用现状与未来需求预测［J］.今日科苑，2009(15):115.

［8］金翀，汪妮，解建仓，卢其福.西安市工业需水量预测及污水回用于工业研究［J］.水利科技与经济，2008(04):32-34.

［9］刘杰，郭一令，杨樱.青岛市工业需水量预测研究［J］.水利与建筑工程学报，2007(02):83-85.

［10］董淑杰，高洪波，孟宪文.工业用水量预测方法及适用条件分析［J］.黑龙江水专学报，2004(03);60-61.

［11］王大哲.预测城市工业取水量的一种新尝试［J］.给水排水，1996(01):4，28-30.

TU991

B

1007-7596(2014)05-0246-03

2013-12-12

王艳芳(1982-)，女，河南焦作人，工程师，从事水利工程设计工作;鲍文菊(1986-)，女，河北秦皇岛人，工程师，从事水利工程设计工作。