旱區化工行業與水資源規模協調型統計方法研究

陳一婷，蔡玲松，王 晨，祖拉提·力提甫

(新疆科技學院，新疆 庫爾勒 831200)

0 引言

能源經濟型區域發展化工產業具有明顯的資源優勢，能夠有效驅動區域整體經濟的發展，提升區域經濟規模、改善人民生活水平。水資源是旱區生產要素資源中最為重要的資源，作為能源經濟型區域，旱區并不缺少能源和生產原料型資源，相對其他地區具有明顯的能源價格優勢，這對能源相關化工企業具有很大吸引力。旱區水資源短缺問題是約束化工產業發展的重要因素，能源經濟型區域的化工行業發展不僅要考慮能源資源和原料性資源的配置問題，更為重要的是在旱區需要充分考慮水資源的安全匹配能力問題[1]。節約用水能夠等效增加和擴展區域水資源的承載規模和安全裕度，形成水資源承載能力的擴展效益。據此，本研究提出了區域化工行業與水資源協調發展的統計方法研究，旨在考慮全社會經濟發展用水前提下，保證已經建成和正在建設的化工企業生產規模適應水資源的承載規模，有效抑制化工類產業，特別是能源相關化工類產業的過快和超規模發展勢頭[2]，形成區域水資源與經濟發展之間的總體平衡發展態勢，這對旱區經濟的健康和可持續發展具有重要的現實意義[3]。

1 化工行業與水資源統計數據來源、統計理論基礎

1.1 化工行業與水資源統計數據說明

涉及本文研究的水資源理論和數據相對完整，水資源的客觀地理分布及其儲量，以及地下水資源深度等關鍵數據可由水文和水資源局提供，也可直接應用于本文。但受當前疫情的影響，區域性化工行業建設的當前規模和未來計劃建設規模難以確定，現有生產規模縮小，新建計劃生產規模需要部分調整，難以確定最終規模，據此本文沒有提供結合實際數據的應用過程。考慮到整體研究內容是在充分研究和實際考察過程中歸納的結果，客觀反映了旱區水資源問題的實際情況，因此先對研究的主要內容及其統計程序給予說明。

1.2 統計過程的理論依據

在水資源和化工產業以及社會經濟的統計過程中需要應用一些分析模型，這些模型涉及統計學和水資源理論以及筆者按需要設計的數學模型。統計過程較多采用加權算術平均值和加權調和平均值，如式(1)所示:

(1)

式中：x，f和m分別表示與調查有關的目標變量及其頻率，以及樣本數量。標準差如式(2)所示：

(2)

偏差系數由式(3)確定：

(3)

本研究還采用標準分數進行分析，以確定標準化條件下的數據特征，同時構建區域內部不同變量的比較模式：

(4)

根據式(4)可以推導出其發展類型，可應用于生產企業和水資源分布的計量計算中，如式(5)所示：

(5)

式中：z，w和p分別代表距離等目標變量；s為相關標準差。水資源承載規模的概念性表達式為：

(6)

式中：Kc為考慮水資源環境用水后的承載規模系數；Qu和Qw分別為目標行業用水量和可用水資源量。其中：承載規模系數小于1表示可承載，等于1表示承載臨界，而大于1表示超載情況。在具體應用中，可用水資源是充分考慮了水資源生態環境用水后的水資源總量，生態環境用水包含了河道外生態環境用水，在旱區生態環境脆弱條件下首先要保證不得占用水資源自身生態環境用水。

2 化工行業與水資源規模匹配型計量過程分析

本研究的前期調研形成了研究內容與實際問題的緊密聯系，客觀構建了相互關聯的研究整體，充分體現了化工行業可持續發展所必需的水資源支撐條件，并按其重要性順位進行評估。本研究的方法適用于旱區化工建設，也可應用于水資源豐沛地區，其主要統計過程由下列5個部分的內容組成。

2.1 各類化工產業發展規模及其分布的計量與評估

區域化工行業的發展特征是水資源需求計量的基礎內容，其中涵蓋測度和評估區域化工行業的發展規模和工藝水平以及分布優度，計量范疇包括國家和地區計劃內、外和短期生產企業的生產規模與數量，由3個層次內容組成。

(1)各類化工產業當前發展規模及其與政府計劃的匹配度調查：以政府規劃期各年度為調研參考期；對區域企業與經管部門進行調研，確定各年度計劃內和計劃外企業個數與規模；詳細界定草場和荒漠深處中小企業屬性并歸類。以國家和地方對化工行業規劃的原定規模為參考，確定區域行業建設規模與建設計劃的匹配程度。

(2)遵循區域水資源分布的各類化工產業分布合理性研究：以與水資源分布相銜接的程度和生產要素資源成本為測度標準，同時考慮其他產業發展的用水需求，綜合評估化工行業地理分布與水資源分布的合理匹配程度。

(3)各類化工產業生產用水工藝水平的計量與評估：詳細歸類調研化工行業生產過程的各用水環節工藝水平，確定不同生產工藝水平導致的耗水值域范圍；以國家當前同類生產工藝耗水的平均值為參考標準，分別計量區域各類化工行業，特別是煤炭和石油等能源化工行業生產工藝的當前耗水特征及其節水潛力。

2.2 化工行業生產用水負荷及其分布的計量

區域整體化工行業水資源負荷計量是目前被認為十分重要且由于企業利益等原因而難以掌握的問題，也是推測企業單位產值水耗量的重要依據，同樣關系到水資源對生產過程和規模的承載能力，需要按程度完成3個方面的計量工作。

(1)確定區域化工行業生產用水的消耗計量及其程序：實地確定企業生產過程用水的計量順位，詳細統計生產過程水資源消耗的所有關聯點，將企業廢水循環回收水量納入統計。按全國單位產值平均耗水為測度標準，無遺漏統計區域內各化工企業生產用水消耗量和區域總體用水量。

(2)化工企業生產工藝水平與分布合理性評估：推算并統計生產工藝水平導致的水資源過度消耗量，并確定改進的節水潛力。量化推測企業優化地理分布對水資源的減負效應，確定優化分布可能形成的節水潛力。

(3)對水資源共享其他地區經濟發展的影響評估：在上述評估與計量程序完成后，需要確定本地區化工行業發展對同流域水資源共享地區經濟發展的可能影響，重點測度本區域化工行業發展對相鄰地區經濟發展的用水影響，需要統計雙方化工及其他行業發展的共同用水負荷量，確定共享流域水資源的承載規模。

2.3 其他行業經濟發展用水負荷與分布特征研究

本研究是衡量區域化工行業與社會其他產業協調發展的基礎，在保證社會經濟資源需求的基礎上，擬以最大限度保證全社會水資源供給安全。此研究由兩個層次組成。

(1)區域其他行業經濟發展當前與未來規模的統計與預測：需要綜合評估區域各年度其他產業當前的發展規模與未來發展趨勢，按類別歸納統計各產業發展規模，將全區新開發區各類項目規模納入計量范疇，統計預測社會其他行業當前與未來發展規模。

(2)區域其他行業經濟發展用水負荷的統計與預測：結合上述發展規模及其單位用水特征，綜合評估區域其他產業經濟發展用水負荷的當前與未來規模。以各產業生產的單位產品耗水量為依據，預測和界定其他產業經濟發展當前與未來發展的完整用水量，形成各年度區域整體水資源耗量及其用水負荷的地理分布。

2.4 水資源對社會經濟承載能力的穩定性與擴展效益研究

這部分的研究是整體研究的關鍵內容并具有一定的學術難度，需要評價水資源自然承載能力及其季節穩定性，是社會經濟總量與水資源配置能力相協調的理論基礎，涵蓋3個層次。

(1)區域水資源穩定承載規模的統計與評估：根據水文和環保部門調研數據，評價區域雪融水的季節性變化特性；應用統計數據分析和適應性預測方法，確定當前和未來各年度水資源供給量的季節變化特征，包括水資源最大和最小承載規模，分離和推測季節性水資源的穩定承載規模份額及其相應的社會經濟總量規模。

(2)區域水資源承載規模的擴展效益研究：以主要用水行業工藝改進和生產基地優化分布為推測基礎，統計主要用水行業先進工藝水平的節水效益，以相同方法推測和統計生產優化分布的節水效益，以等效增量方法確定區域的水資源承載力增量，并以此作為水資源的擴展效益。

(3)區域水資源對社會總體經濟發展的承載規模研究：結合上述研究的穩定和擴展的水資源承載規模，依據全社會經濟發展指標，推測區域水資源對全社會經濟發展的季節性承載規模，據此推定總體經濟的安全生產規模。結合上述研究結果，實現各行業經濟發展與水資源協調發展的格局。

2.5 化工行業協調型生產規模最終值的確定

根據上述統計和評估結果，需要對各類社會經濟產業和化工行業的生產規模進行再驗證，一方面保證上述研究的準確性,另一方面保證社會整體經濟需水量的安全和穩定性。這里首先檢驗化工行業生產規模與水資源的匹配程度，同時考慮新建化工企業和其他行業用水對周邊區域水資源，特別是地下水位的影響；其次驗證規劃期內社會整體經濟發展對水需求的安全和穩定性。

3 結語

由于疫情防控期間對研究人員行為的約束以及化工行業生產規模縮減等因素，本文研究沒有實際數據的應用環節，但這并不影響具有調研基礎的內容展現。筆者認為在疫情后的研究中，需要應用實際數據和相關技術，展現化工行業或其他高耗水行業生產規模的統計與評估過程，從而形成完整理論和應用體系。本研究可直接應用于實際化工生產規模的確定，涵蓋了已建成生產基地和新建生產基地。由于本文的主要研究內容是通過旱區化工產業發展狀況的充分分析和研究確定的，特別針對能源型地區化工行業過快超規模發展的情況，能夠廣泛適用于旱區水資源適應性經濟發展問題。本文的研究結果證明：只要堅持水資源適應型發展，充分考慮化工產業總體規模及其地理布局的科學性與合理性，使其在規模上服從水資源安全承載規模，布局上遵循水文體系客觀分布，就能夠以較強能源優勢構建當地經濟發展的支柱型產業。