基于供需平衡和用水效率模型的節水效益分析

李永戰LI Yong-zhan

（河北省桃林口水庫管理局，秦皇島066000）

0 引言

節約用水是在不降低經濟社會發展能力和人民生活質量的前提下，還要確保合理用水的情況下，以提高水資源利用率，減少無謂的損耗為目的，所根據一些具體的功能、技術和管理等各項綜合措施的行為。在目前水資源短缺和水污染日趨嚴重的條件下，節約用水作為水資源開發利用的一項戰略性基礎工程，是解決水資源供需矛盾的根本出路，也是實現社會經濟可持續發展的重要條件。[1]

1 供需平衡-用水效率模型[4，5]

本模型主要涵蓋水資源的可持續利用和使用效率主要包括：自然水資源量和用水量之間需求的矛盾如何解決；供水子系統和用水子系統之間的矛盾如何解決；農業用水率的程度以及工業用水率的產值；水資源重復利用狀況；城市供水漏失狀況以及農業產業結構的影響等等。

2 水資源供需比（R1）

供需比主要反映節水系統基本問題解決程度，包括水資源供需矛盾兩方面的內容。若使節水得到可持續利用，水資源在評價期的最大允許取水量應大于開采量，而有效供水量應等于實際需水量。由于水資源的稀缺程度不同，兩方面代表的節水水平也不盡相同。

考慮上述因素，可建立如下模型：

式中：①Rw=[D理論/V允許]а為水資源稀缺性參數。

式中：D理論—理論需水量（萬m3），指評價部門依據一般用水標準，根據被評價水平年實際發展情況而求得的取水量；V開采—評價水平年水資源的最大允許取水量（萬m3），包括地表水（地表徑流）和地下水（動態儲量）兩部分。

對節水而言：D理論=Dt1+Dt2+Dt3

中共中央國務院印發的《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》指出：“一要堅持全員全過程全方位育人；二要充分發揮思想政治理論課的主渠道作用；三要加強高校馬克思主義學院建設，打造馬克思主義理論教學、研究、宣傳和人才培養的堅強陣地。”[2]

Dt1為理論生活需水量（萬m3），依據評價水平年被評人口和同類人均大生活用水定額求得，即：

Dt1=P用水·VUE大·365/1000

式中：P用水—用水總人口（萬人）；VUE大—人均日大生活用水量（L/人·d）。

Dt2為理論工業需水量（萬m3），依據行業國內產值及行業平均萬元產值取水量先求得行業取水需求，而后用迭加方法得出工業取水需求，即：Dt2—1/1000Σ（VNPi·GPi）

式中：VNpi—第i行業萬元產值取水量（m3/萬元）；GPi—第i行業總產值（萬元）

Dt3為其他需水量（萬m3），應根據發展規模求出，其份額較小，可直接采用其實際用水量。當用水由生活及工業用水覆蓋時，可不考慮該值。

а為RW的權重系數，0≤а≤1。考慮目前的缺水現狀，а可取0.9。

RW反映水資源緊張狀況不同，單位節水價值不同。可通過調整а來改變RW所起的作用。當由0向1變化時，RW由不起作用變為完全起作用，即其值的任何變化都將得到反映。

②R取=[V允許/V開采]β為取水供需平衡量度參數

式中：V允許—評價水平年水資源開采總量（萬m3），應包括供水系統開采總量（公用自來水與單位自備水）及直接開采量；β—R取的權重系數，0≤β≤1，β≠а。將第一項乘入消掉V允許后，其值接近于下述R2，這樣就難以反映該項平衡參數。因此，除非目的是想要忽略此項，β一般都不等于а。β可取0.5。

R取反映水資源與供水系統之間存在的供需矛盾被解決的程度。由于我國南方和北方水資源自然分布的差異，南北方不同該值存在明顯的不同。為客觀評價，采取權重系數β來進行調整。目前可取為0.5，既不使該值完全作用，又不使該值得不到充分反映。在應用中可以逐步確立更為合適的值β。

③R2=EXP〔-（1-S有效/D實際）〕2為用水供需平衡量度指標。

其中：S有效—評價水平年有效供水總量（萬m3），為當年供水總量減去漏水量所得值，即S有效=S總·（1-P漏）；S總—當年供水總量（萬 m3）；P漏—管網漏失率（%）；D實際—實際需水量（萬m3），根據其自身的用水特點，在評價期實際所需用水量。與D理論相比，它主要體現自身的節水特點；與S有效相比，它反映的是當年供水無制約因素時的取水需求。當缺乏此參數時，其值可用于計劃取水參數VP全市近似代替。

由于S有效＞D實際時，將造成水資源浪費，S有效＜D實際時，造成用水緊張；因此，這兩種情況都應避免。水資源浪費嚴重，盡管通過節水使得S有效/D實際有所降低。但是，鑒于水資源短缺狀況，仍需進一步加大節水力度。

3 節水效益比（R2）

效益比反映總體節水效率的高低。該值越大，說明節水效果越好。采用下述模型：

式中：S總—評價水平年供水總量（萬m3），主要包括用于生活（VU生活）、工業（VU工業）、其他用途（VU其他）以及漏失量（V漏）的供水總量。數量上等于供水系統開采量減去自身消耗后的水量。這就覆蓋了節水大部分方面，具體為：

①該值具有用水總量特征，反映用水各方面的綜合效率，包含工業用水復用率、萬元產值取水量、中水回用率、漏失率、新水利用系數等各種因素的作用，而不是僅僅反映某一方面的內容。

②由于計算D理論時，可有評價部門按一定標準進行，這為采用其他方法提供了接口機會。在應用時可直接采用“節水型標準”中的指標作為標準。

③分子分母都采用和的形式，強調取水大戶的用水效率。假設某取水平評價用戶，其用水組成為生活取水30%，工業取水70%。由于節水工作導致取水量下降一半，通過以下分析：

1）如工業取水量不變，生活用水下降一半時：

采用均值法：R2=（Dt1/VU生活+Dt2/VU工業）/2=（0.3/0.15+0.7/0.7）/2=1.5；

采用本法：R2=（Dt1+Dt2）/（VU生活+VU工業）=（0.3+0.7）/（0.15+0.7）=1.18。

2）如生活取水量不變，工業取水量下降一半時：

采用均值法：R2=（Dt1/VU生活+Dt2/VU工業）/2=（0.3/0.3+0.7/0.35）/2=1.5；

采用本法：R2=（Dt1+Dt2）/（VU生活+VU工業）=（0.3+0.7）/（0.3+0.35）=1.54

顯然，采用這種方法更切合實際情況。

④將分子分母同時進行簡化，可以得到不同項目的效率比，用于考慮不同項目時的效率，進而對該項目進行評價。如當其他用水所占比例較小時，可將Dt3及VU其他忽略，得R2=（Dt1+Dt2）/（VU生活+VU工業+V漏）只用于評價生活與工業用水效率。

⑤對于工業用水，使用此方法可有效反映不同工業結構所造成的影響。如生活用水和漏失率忽略后，得R2=Dt2/VU工業其中R2有各行業理論需水量求和所得，可以反映由于工業結構不同導致的用水變化。實際上，此時R2即為取水比差的倒數。

應用此方法進行城市用水效果評價時需要注意以下兩點：一是由于兩者均為獨立參數，不利于應用的對比，因此就需要結合兩者為整體；二是由于城市缺水嚴重，有可能因苛求水資源供需（R1）而打擊節水效益R2的積極性，就需要我們根據不同的對象做出不同的方針，加強關鍵的側重點。可采用兩者結合，來共同反映不同城市在不同的發展階段的不同的側重點：R=W1R1+W2R2；W1，W2分別為R1，R2的權重系數，0＜W1，W2≤1，W1+W2=1。

4 結論及建議

通過運用用水效率和供需平衡模型對用水進行分析可知，運用此方法可以得到節約用水的水平值，兩者為獨立參數，能夠給決策者一個直觀的印象，若我們只考慮增加水源對節水系統的影響，就必須要讓實際取水量小于允許的取水量，利用模型評價來增強具有較高的參考價值的數據。[3]

[1]宋序彤.中國供水排水發展特征及對策[J].中國給水排水，2000，16(1)：21-25.

[2]顧國維等.水資源合理利用和節約用水的對策研究.

[3]國家統計局統計科學研究所，中國可持續發展指標體系課題研究報告，內部資料，1998，3.

[4]侯捷.中國城市節水2010年技術進步發展規劃[M].上海：文匯出版社，1998.4.

[5]劉俊良.城市節制用水規劃原理及技術[M].北京：化學工業出版社，2003.4.