工業(yè)園需水預(yù)測(cè)及水資源管理剛性指標(biāo)體系構(gòu)建
——以察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地為例

史瑞蘭，李 銳，曹 原

(黃河水資源保護(hù)科學(xué)研究院，河南 鄭州 450004)

我國(guó)北方普遍存在水資源短缺問(wèn)題，隨著人口的增加、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源需求量將持續(xù)增加[1]。青海省位于我國(guó)西部地區(qū)，是西部大開發(fā)的戰(zhàn)略要地，擁有豐富的鹽湖礦產(chǎn)資源，其中鎂、鋰、鉀鹽品質(zhì)好、儲(chǔ)量高、工藝成熟[2]，但當(dāng)?shù)厮Y源匱乏，經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水的快速增加可能對(duì)當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境造成影響[3-4]。在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中必須將水資源作為最大的剛性約束[5]，合理規(guī)劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)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(jìn)節(jié)水，進(jìn)而減少取用水戶的取用水量[6]，有利于落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理的用水總量、用水效率、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率等控制指標(biāo)，保障區(qū)域水資源安全。

以察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地為例，在規(guī)劃需水階段選取先進(jìn)的用水定額對(duì)園區(qū)進(jìn)行需水預(yù)測(cè)[7]，減少園區(qū)發(fā)展需水，并構(gòu)建最嚴(yán)格水資源管理剛性指標(biāo)體系，從取水、用水、排水等多個(gè)方面對(duì)水資源管理進(jìn)行約束，使園區(qū)發(fā)展用水兼具先進(jìn)性、合理性，以進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)水資源的管理和節(jié)約保護(hù)力度[8-10]。

1 園區(qū)概況

察爾汗重大產(chǎn)業(yè)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(qū)域內(nèi)水資源短缺，屬于干旱區(qū)域。察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地總體定位為世界級(jí)的鹽湖“生態(tài)鎂鋰鉀園”。園區(qū)以鹽湖化工為主導(dǎo)企業(yè)，重點(diǎn)發(fā)展“鎂、鋰、鉀”鹽主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、鹽湖資源綜合利用、其他配套產(chǎn)業(yè)3大產(chǎn)業(yè)，發(fā)展理念先進(jìn)，礦區(qū)條件優(yōu)異，企業(yè)所采用的工藝流程多為世界先進(jìn)或世界唯一[11-14]。

園區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀已建和在建項(xiàng)目37個(gè)，用水主要包括生活用水和生產(chǎn)用水，生活用水水源以地下水為主，生產(chǎn)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(qū)內(nèi)現(xiàn)有企業(yè)取新水總量為10 912.4萬(wàn) m3/a(地下水7 709.8萬(wàn) m3/a，格爾木河尾閭咸水2 880萬(wàn) m3/a，格爾木市污水處理廠中水322.6萬(wàn) m3/a)，其中，生活取水70.2萬(wàn) m3/a，生產(chǎn)取水10 796.7萬(wàn) m3/a，配套服務(wù)45.5萬(wàn) m3/a。遠(yuǎn)期規(guī)劃新增項(xiàng)目32個(gè)，人口規(guī)模達(dá)到62 200人，園區(qū)生產(chǎn)和生活需水量均將大幅增加。

2 需水預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)原則及方法

在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃過(guò)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(chǎn)品用水定額法、用地類型指標(biāo)法預(yù)測(cè)園區(qū)的生活、生產(chǎn)及其他服務(wù)用水量[15-16]，相關(guān)用水定額原則上選取各標(biāo)準(zhǔn)中的最先進(jìn)值，最大程度節(jié)約水資源。

其中：(1)生活用水定額根據(jù)地方標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值確定；(2)工業(yè)用水中各行業(yè)單位產(chǎn)品用水定額優(yōu)先選取國(guó)家清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、地方清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)狀用水標(biāo)準(zhǔn)中的先進(jìn)值，行業(yè)尚未出臺(tái)用水標(biāo)準(zhǔn)的選取已運(yùn)行企業(yè)的先進(jìn)值；(3)其他配套服務(wù)用水采取用地類型指標(biāo)法根據(jù)單位面積用水定額法確定[17-19]。

2.2 需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)《察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，現(xiàn)狀水平年為2016年，近期規(guī)劃水平年為2020年，遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年為2025年。

2.2.1 生活需水量預(yù)測(cè)

園區(qū)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(shè)計(jì)規(guī)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(yè)用水定額》中“格爾木市城鎮(zhèn)居民生活用水定額為100 L/人·d”，取規(guī)范中的生活用水定額的最低值，即100 L/人·d(0.1 m3/人·d)，進(jìn)行生活需水預(yù)測(cè)。

2020年前新增項(xiàng)目的勞動(dòng)定員合計(jì)約1 120人，2025年前新增2 767人，全年按365天計(jì)，2020年新增需水量為4.1萬(wàn) m3，2025年新增需水量10.1萬(wàn) m3，2016年生活需水量為70.2萬(wàn) m3/a，則2020年規(guī)劃需水量為74.3萬(wàn) m3/a，2025年生活需水量為80.3萬(wàn) m3/a。

2.2.2 工業(yè)需水量預(yù)測(cè)

園區(qū)2020年新增工業(yè)需水行業(yè)及其用水定額和需水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，2025年新增工業(yè)需水行業(yè)及其用水定額和需水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。由計(jì)算結(jié)果可知，2020年較2016年新增工業(yè)用水4 227.5萬(wàn) m3/a，2025年較2020年新增工業(yè)用水6 240.9萬(wàn) m3/a。2016年工業(yè)用水為10 796.7萬(wàn) m3，則2020年工業(yè)需水量為15 024.2萬(wàn) m3，2025年工業(yè)需水為21 265.1萬(wàn) m3。

表1 2020年新增工業(yè)需水預(yù)測(cè)結(jié)果表

表2 2025年新增工業(yè)需水預(yù)測(cè)結(jié)果表

2.2.3 配套服務(wù)用水

配套服務(wù)主要包括公共管理與公共服務(wù)、商業(yè)服務(wù)、物流倉(cāng)儲(chǔ)和其他公用設(shè)施，隨著園區(qū)的發(fā)展，配套服務(wù)逐步得到完善，用地面積進(jìn)一步增加，用水量也逐漸增加。2020年與2016年相比無(wú)新增配套服務(wù)用水，為45.5萬(wàn) m3。至2025年各配套服務(wù)新建規(guī)模及單位面積用水定額選取結(jié)果見(jiàn)表3。

得到園區(qū)2025年新增配套服務(wù)用水390萬(wàn) m3。由生活、工業(yè)和配套服務(wù)需水預(yù)測(cè)結(jié)果得到2020年總需水量為15 144萬(wàn) m3，2025年總需水量為21 735.4萬(wàn) m3。

2.3 取供耗排分析

園區(qū)的用水分為取、供、耗、排四個(gè)過(guò)程[20]，2020、2025年的取供耗排水量結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 2020及2025年取供耗排水量計(jì)算結(jié)果 萬(wàn)m3

3 最嚴(yán)格水資源管理剛性指標(biāo)體系

本次研究根據(jù)察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地的取水、用水、耗水、排水四個(gè)過(guò)程，選取相應(yīng)指標(biāo)構(gòu)成評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，每個(gè)指標(biāo)選取現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的最嚴(yán)格值，由此構(gòu)成最嚴(yán)格水資源管理剛性指標(biāo)體系，對(duì)園區(qū)需水預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以保障其用水的合理性。

3.1 剛性指標(biāo)體系

構(gòu)建指標(biāo)體系的目標(biāo)層為水資源管理，要素層由取水過(guò)程、用水過(guò)程、排水過(guò)程組成。指標(biāo)層內(nèi)的最嚴(yán)格管理指標(biāo)從國(guó)家、地區(qū)的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、用水規(guī)劃中選取最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。指標(biāo)體系指標(biāo)構(gòu)成及選取結(jié)果如表5所示。

表5 察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地最嚴(yán)格水資源管理剛性約束指標(biāo)體系

3.2 各規(guī)劃水平年用水指標(biāo)

3.2.1 取水過(guò)程指標(biāo)

根據(jù)需水預(yù)測(cè)結(jié)果得到，2020年需水總量為15 144萬(wàn) m3，2025年需水總量為21 735.4萬(wàn) m3，在現(xiàn)狀預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)下，除去非常規(guī)水源后，2020年總需水量為34 971萬(wàn) m3；2025年總需水量為42 671萬(wàn) m3，超出總量控制范圍2 367萬(wàn) m3。

各規(guī)劃水平年察爾汗基地水源構(gòu)成見(jiàn)表3。計(jì)算得到2020年非常規(guī)水源所占比例為12.1%；2025年非常規(guī)水源所占比例為13.7%。

表3 2025年配套服務(wù)需水預(yù)測(cè)結(jié)果

3.2.2 用水過(guò)程指標(biāo)

1)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量

察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目完全建成后，工業(yè)增加值預(yù)估2020年達(dá)到290億元，2025年達(dá)到450億元，2020年工業(yè)取新水量為11 722.4萬(wàn) m3(不含生活、配套服務(wù)、咸水及中水深度處理量)，2025年為17 060萬(wàn) m3(不含生活、配套服務(wù)、咸水及中水深度處理量)，經(jīng)計(jì)算，園區(qū)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量2020年為40.4 m3/萬(wàn)元，2025年為37.9 m3/萬(wàn)元。

2)水重復(fù)利用率

2020年擬建項(xiàng)目?jī)?nèi)部重復(fù)利用水量無(wú)法獲得，但是按照要求各新建項(xiàng)目?jī)?nèi)部的水重復(fù)利用率不應(yīng)小于90%，新增項(xiàng)目取水量為4 227.5萬(wàn) m3/a，據(jù)此反推新增項(xiàng)目重復(fù)利用水量為38 047.5萬(wàn) m3/a，結(jié)合現(xiàn)狀園區(qū)內(nèi)取水量(10 912.4萬(wàn) m3/a)和重復(fù)利用水量(255 143.5萬(wàn) m3/a)，推求得到2020年察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)整體的水重復(fù)利用率大約為95.1%。

2025年擬建項(xiàng)目?jī)?nèi)部重復(fù)利用水量無(wú)法獲得，但是按照要求各新建項(xiàng)目?jī)?nèi)部的水重復(fù)利用率不應(yīng)小于95%，據(jù)此反推新增項(xiàng)目重復(fù)利用水量為118 577.1萬(wàn) m3/a，結(jié)合2016年和2020水平年的取水量和重復(fù)利用水量，推求得到2025年察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)整體的水重復(fù)利用率大約為95.1%。

3.2.3 排水過(guò)程指標(biāo)

2020年察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)現(xiàn)有企業(yè)排水量為7 139.7萬(wàn) m3/a，無(wú)法回用送蒸發(fā)塘蒸發(fā)的水量為712.7萬(wàn) m3/a，回用水量為6 427萬(wàn) m3/a，排水回用率90.0%。

2025察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地排水量為8 490.1萬(wàn) m3/a，無(wú)法回用送蒸發(fā)塘蒸發(fā)的水量為712.7萬(wàn) m3/a，回用水量為7 777.4萬(wàn) m3/a，排水回用率91.6%。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

2020年及2025年各用水指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果如表6所示。由評(píng)價(jià)結(jié)果可見(jiàn)，僅2025年用水總量超出區(qū)域水資源可利用量，超出2 367萬(wàn) m3，其他指標(biāo)均未超標(biāo)，用水總量超標(biāo)部分可通過(guò)增加調(diào)水量來(lái)保障園區(qū)用水。由此可見(jiàn)本次規(guī)劃需水預(yù)測(cè)的結(jié)果符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，是合理可行的。

表6 2020和2025年用水指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

(1)本次研究選取先進(jìn)用水定額來(lái)預(yù)測(cè)察爾汗重大產(chǎn)業(yè)基地生活、生產(chǎn)和配套服務(wù)用水，并對(duì)各水平年的取、供、耗、排過(guò)程進(jìn)行分析，采用最嚴(yán)格的水資源管理剛性指標(biāo)體系對(duì)需水預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示能夠滿足最嚴(yán)格水資源管理要求，在保障園區(qū)發(fā)展的同時(shí)保障區(qū)域用水安全，為干旱缺水地區(qū)工業(yè)園的需水預(yù)測(cè)提供了新思路。

(2)在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，工業(yè)園各企業(yè)的取用水量會(huì)超過(guò)規(guī)劃水量，造成水資源浪費(fèi)。因此，在干旱缺水地區(qū)，要增強(qiáng)水資源管理監(jiān)督，大力推進(jìn)節(jié)水技術(shù)的研究，以保障在發(fā)展過(guò)程中不對(duì)水資源條件產(chǎn)生破壞，保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境，達(dá)到人水和諧的目的。