(1. 水利部水資源管理中心， 北京 100053；2. 黃河水利科學(xué)研究院， 河南 鄭州 450003；3. 華北電力大學(xué)區(qū)域能源與環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化的重點實驗室，北京 102206)

工業(yè)用水量測算方法探討

張國玉1李舒2朱全3

(1. 水利部水資源管理中心， 北京 100053；2. 黃河水利科學(xué)研究院， 河南 鄭州 450003；3. 華北電力大學(xué)區(qū)域能源與環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化的重點實驗室，北京 102206)

本文全面系統(tǒng)地分析了我國近年來工業(yè)用水情況，利用對比法分析了現(xiàn)階段工業(yè)用水量測算方法，初步提出基于用水總量統(tǒng)計方案對工業(yè)用水量評價的方法及利用國控監(jiān)測系統(tǒng)推求工業(yè)用水量的新思路。

工業(yè)；用水量；測算

實行最嚴(yán)格水資源管理制度確立了水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”指標(biāo)，其中水資源開發(fā)利用控制指標(biāo)中的用水總量[1]和用水效率控制指標(biāo)中的萬元工業(yè)增加值用水量[2]都以工業(yè)用水量數(shù)據(jù)的測算為基礎(chǔ)。工業(yè)用水量的測算結(jié)果對最嚴(yán)格水資源管理制度考核結(jié)果的準(zhǔn)確性、權(quán)威性、公平性及合理性具有重要影響。因此，如何利用科學(xué)的方法準(zhǔn)確測算及評價工業(yè)用水量是最嚴(yán)格水資源管理制度考核的重要支撐。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要評估方法包括[3]：邏輯關(guān)系檢驗法、計量模型分析法、核算數(shù)據(jù)重估法、統(tǒng)計分布檢驗法、調(diào)查誤差評估法等。其中，邏輯關(guān)系檢驗法中主要包括定額分析、趨勢分析、對比分析等?，F(xiàn)階段，我國水資源統(tǒng)計體系較為復(fù)雜，統(tǒng)計形式不一致、統(tǒng)計口徑不統(tǒng)一，不同部門之間的信息難以及時準(zhǔn)確地共享。因此，本文在工業(yè)用水量數(shù)據(jù)來源及測算方法現(xiàn)狀梳理的基礎(chǔ)上，采用對比法分析不同來源的數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計方法，提出了如何更準(zhǔn)確測算工業(yè)用水量的研究思路，為工業(yè)用水量的測算及評價方法提供一些參考和建議。

1 我國工業(yè)用水量及監(jiān)測統(tǒng)計情況分析

1.1 工業(yè)用水情況

2010年我國工業(yè)用水量為1447億m3，工業(yè)用水量占總用水量的比重達(dá)到24%；而2016年全國工業(yè)用水量為1308億m3，工業(yè)用水量占總用水量的比重達(dá)到21.7%。2010—2016年工業(yè)用水量占用水總量的比例基本呈現(xiàn)減少趨勢，并基本維持在22%上下。工業(yè)用水情況見下圖。

我國工業(yè)用水情況圖

地區(qū)的工業(yè)用水水平主要受到區(qū)域水資源條件[4]、工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)、行業(yè)規(guī)模和節(jié)水管理等4個因素的影響。例如：水資源豐富、容易獲取的地區(qū)工業(yè)用水效率相對于水資源匱乏的地區(qū)要低；通常高耗水企業(yè)比重較高及行業(yè)規(guī)模較大的地區(qū)用水量較大。國家水資源管理政策、法規(guī)的影響力、水價等，均會對地區(qū)工業(yè)用水水平產(chǎn)生影響。通過一些工程手段改變區(qū)域水資源條件，調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展低耗水無污染的工業(yè)，提高水資源管理政策影響力、加大節(jié)水宣傳等措施才能提高工業(yè)用水效率，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。

1.2 工業(yè)用水量數(shù)據(jù)來源及統(tǒng)計方法現(xiàn)狀分析

我國現(xiàn)已建立多層次、多部門的工業(yè)用水監(jiān)測統(tǒng)計工作體系，但在監(jiān)測統(tǒng)計對象、統(tǒng)計口徑和方法以及數(shù)據(jù)共享程度等存在較大差異，現(xiàn)針對不同調(diào)查統(tǒng)計來源的工業(yè)用水量測算數(shù)據(jù)作對比分析，研究這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)的特點，具體見表1。

表1 現(xiàn)有涉及工業(yè)用水量監(jiān)測統(tǒng)計情況對比

1.3 工業(yè)用水量測算主要問題及原因分析

工業(yè)用水量統(tǒng)計中存在著分行業(yè)用水量統(tǒng)計不夠詳細(xì)、多種用水并用容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真等問題。產(chǎn)生這些問題的原因主要有兩個：?工業(yè)用水戶統(tǒng)計范圍廣，數(shù)量龐大，用水結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。另外取用淡化海水、鹵水、再生水等其他水源的工業(yè)企業(yè)用水量的處理，也給工業(yè)用水量的統(tǒng)計增加了許多不確定性；?統(tǒng)計對象發(fā)生改變，區(qū)域為統(tǒng)計對象的指標(biāo)定額方法過渡到以取水戶為統(tǒng)計對象，對取用水大戶逐一計算監(jiān)測統(tǒng)計、一般用水戶抽樣調(diào)查、綜合推算區(qū)域用水總量的技術(shù)方法。

本文針對上述工業(yè)用水量統(tǒng)計中的問題，首先，分析討論用水總量方案和國控監(jiān)測數(shù)據(jù)特點；其次，采用用水總量方案建立工業(yè)用水量評價方法；最后，提出利用國控監(jiān)測數(shù)據(jù)測算工業(yè)用水量的新思路。

2 基于用水總量方案的評價方法研究

《用水總量統(tǒng)計方案(試行)》針對年取用水量，將工業(yè)用水戶劃分為規(guī)模以上和規(guī)模以下的用水戶，對規(guī)模以上的用水戶逐一調(diào)查用水量，規(guī)模以下的用水戶抽樣調(diào)查用水量(抽樣誤差控制在5%以內(nèi))，綜合推求工業(yè)用水量。

2.1 工業(yè)用水量統(tǒng)計數(shù)據(jù)總體質(zhì)量評價原則

根據(jù)上述分析，從基本的邏輯關(guān)系檢驗出發(fā)，初步制定工業(yè)用水量數(shù)據(jù)評價原則如下：

a. 樣本選取的合理性。在規(guī)定的樣本容量下，分析工業(yè)用水戶樣本選取的代表性，樣本是否覆蓋了不同地區(qū)、不同用水戶類型，是否包括主要工業(yè)行業(yè)、兼顧不同企業(yè)規(guī)模等。

b. 基本數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系。分析樣本企業(yè)用水量、排水量、水資源費、年度用水計劃等基本數(shù)據(jù)在邏輯關(guān)系上的合理性，對于火(核)電企業(yè)分析用水量、裝機容量、發(fā)電量等基本數(shù)據(jù)在邏輯關(guān)系上的合理性，對于公共供水企業(yè)分析取水量和外供水量在邏輯關(guān)系上的合理性。

c. 樣本企業(yè)用水量合理性。將樣本企業(yè)主要產(chǎn)品的單位用水量與本區(qū)域工業(yè)產(chǎn)品用水定額進(jìn)行對比，分析樣本企業(yè)單位產(chǎn)品用水量合理性。對于高耗水行業(yè)，一般應(yīng)首先界定其工藝標(biāo)準(zhǔn)，參考相關(guān)行業(yè)定額進(jìn)行核查。對于樣本企業(yè)萬元工業(yè)產(chǎn)值用水量指標(biāo)，分析近年變化趨勢，綜合企業(yè)節(jié)水改造情況，是否為節(jié)水型企業(yè)等基礎(chǔ)信息判斷指標(biāo)合理性。

2.2 工業(yè)用水量統(tǒng)計數(shù)據(jù)總體質(zhì)量評價方法

工業(yè)用水量統(tǒng)計數(shù)據(jù)總體質(zhì)量評價方法可采用綜合評價法，其目的是要求對被評價對象的整體性做出一個綜合評價。目前，層次分析、模糊綜合評判、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等是應(yīng)用較為廣泛的評價方法。本次研究，以評價方法的科學(xué)性和實用性為原則，將層次分析法與模糊綜合評判法有機結(jié)合，運用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，然后進(jìn)行模糊綜合評判，最后綜合出總的評價結(jié)果。模糊綜合評判模型構(gòu)建步驟如下：

a. 確定評價對象的因素論域U=(u1,u2,…，um)。對于本次研究，U即為工業(yè)用水的評價原則。

b. 確定評語等級論域V=(v1,v2,…,vn)。評語等級劃分為四級：V=(完全符合,符合,基本符合,不符合)。

c. 進(jìn)行單因素評價，建立模糊關(guān)系矩陣R。

對于企業(yè)樣本用水量數(shù)據(jù)，依據(jù)樣本數(shù)據(jù)評價原則，逐一判斷各樣本數(shù)據(jù)對各項評價標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，生成表2。

表2 工業(yè)用水量樣本數(shù)據(jù)核查結(jié)果分類統(tǒng)計

對于除企業(yè)樣本用水量數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)評價原則，逐一判斷各類數(shù)據(jù)對各項評價標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，以百分制表示，生成表3。表3中的樣本企業(yè)用水量合理性統(tǒng)計結(jié)果采用表2中相應(yīng)的分類統(tǒng)計的合計數(shù)。

表3 用水量數(shù)據(jù)核查結(jié)果分類統(tǒng)計

根據(jù)表3統(tǒng)計結(jié)果，建立模糊關(guān)系矩陣R：

(1)

(2)

d. 確定評價因素權(quán)向量A=(a1,a2,…,a4)，本次研究采用層次分析法確定權(quán)向量。

e. 模糊合成及結(jié)果分析。R中不同行反映了被評價事物從不同的單因素來看對各等級模糊子集的隸屬程度。用模糊權(quán)向量A將不同的行進(jìn)行綜合，就可得到該被評事物從總體上來看對各等級模糊子集的隸屬程度，即模糊綜合評價結(jié)果向量。模糊綜合評判的基本模型為B=A·R。由于模糊綜合評判計算結(jié)果以模糊向量形式體現(xiàn)，不能直接用于決策，因此進(jìn)一步采用最大隸屬度原則進(jìn)行處理得到評判結(jié)果。

3 利用國控數(shù)據(jù)統(tǒng)計工業(yè)用水量的新思路

3.1 國控數(shù)據(jù)統(tǒng)計工業(yè)用水量的數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)國家水資源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測情況，可以從“點、線、面”，即監(jiān)測點、行業(yè)用水統(tǒng)計及區(qū)域用水統(tǒng)計三方面對國控系統(tǒng)監(jiān)測的工業(yè)用水量進(jìn)行統(tǒng)計分析。

a. 監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計時，可采取插補、人工調(diào)查修正或按年取水許可量、計劃用水量等對缺失、奇異數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

b. 行業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計時可采用用水比例法和指標(biāo)統(tǒng)計法。用水比例法在實際計算過程中首先確定國控系統(tǒng)理論上的監(jiān)測覆蓋度(最大值)，其次通過高用水戶監(jiān)測數(shù)據(jù)(實際用水量)推求行業(yè)總用水量。指標(biāo)統(tǒng)計法先利用國控系統(tǒng)監(jiān)測的用水量數(shù)據(jù)推求規(guī)模以上用水指標(biāo)，再利用用水總量統(tǒng)計調(diào)查、水利普查、水資源公報等數(shù)據(jù)源獲取規(guī)模以上或規(guī)模以下的用水指標(biāo)，通過規(guī)模以上和規(guī)模以下工業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)，推算得出行業(yè)用水總量。用水比例法操作簡單并可快速獲得行業(yè)用水量，但以高用水戶監(jiān)測數(shù)據(jù)為本底，在節(jié)水技術(shù)及管理上發(fā)展不均衡的地區(qū)其統(tǒng)計出的用水量會有偏差；指標(biāo)統(tǒng)計法較復(fù)雜，但統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)理論上更貼近于真實值。

c. 區(qū)域用水統(tǒng)計也可采用用水比例法和指標(biāo)統(tǒng)計法，同時還可將指標(biāo)統(tǒng)計法中的用水定額指標(biāo)替換為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。國控監(jiān)測數(shù)據(jù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)結(jié)合后對數(shù)據(jù)要求更為嚴(yán)格，但理論上會比使用用水定額指標(biāo)統(tǒng)計法統(tǒng)計出的區(qū)域用水量更加準(zhǔn)確。同時要注意不管使用哪種方法進(jìn)行統(tǒng)計都是需要修正的，而這個修正系數(shù)可由歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行率定。

3.2 國控數(shù)據(jù)統(tǒng)計工業(yè)用水量數(shù)據(jù)合理性分析

采用上述方法推求行業(yè)用水及區(qū)域用水時需要對統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析。一般來說，火電、鋼鐵、造紙等行業(yè)企業(yè)規(guī)模較大，納入國控系統(tǒng)的比例較大，其未監(jiān)測的企業(yè)對該工業(yè)行業(yè)用水統(tǒng)計影響較小。但化工、食品和紡織等行業(yè)企業(yè)規(guī)模大小不一、取用水源各有不同、部分未納入國控系統(tǒng)監(jiān)測，因此這些行業(yè)未監(jiān)測的工業(yè)企業(yè)用水對工業(yè)行業(yè)用水統(tǒng)計的影響較大。

對于工業(yè)行業(yè)用水量的合理性評價方法主要有定額分析法、指標(biāo)分析法、用水比例法、橫向?qū)Ρ确?、歷史數(shù)據(jù)對比法；區(qū)域工業(yè)用水總量合理性評價方法主要包括時間序列分析方法、模型評價方法、用水比例法。這些評價方法在運用時要注意不要和推求方法一致，最好可采用2到3種不同方法對推求的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性評價。

4 結(jié) 論

a. 工業(yè)用水量測算方法進(jìn)行結(jié)果比較時會產(chǎn)生一些偏差，主要原因是工業(yè)用水戶統(tǒng)計范圍廣和統(tǒng)計對象發(fā)生改變。

b. 提出了基于用水總量方案對工業(yè)用水量評價方法，即將層次分析法與模糊綜合評判法結(jié)合，運用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，然后進(jìn)行模糊綜合評判，最后提出工業(yè)用水量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的評價結(jié)果。

c. 根據(jù)國家水資源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測情況，嘗試從“點、線、面”三方面使用用水比例、指標(biāo)統(tǒng)計等方法對工業(yè)用水量進(jìn)行測算，測算結(jié)果需要采用與其不同的測算方法進(jìn)行驗證，分析結(jié)果的合理性。

[1] 鄭柏楊,馬建琴.中國與美國用水總量統(tǒng)計方法及比較[J]. 水電能源科學(xué),2017,35(4):29-31.

[2] 何忠奎,蓋紅波.水資源管理制度關(guān)鍵技術(shù)支撐探析[J]. 水資源開發(fā)與管理,2017(2):13-15.

[3] 葉少波.政府統(tǒng)計數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法及其應(yīng)用研究[D]. 長沙：湖南大學(xué),2011.

[4] 王亞華,胡鞍鋼.黃河流域水資源治理模式應(yīng)從控制向良治轉(zhuǎn)變[J].人民黃河,2002,24(1):23-25.

Discussiononcalculationmethodofindustrialwaterconsumption

ZHANG Guoyu1, LI Shu2, ZHU Quan3

(1.MWRWaterResourcesManagementCenter,Beijing100053,China;2.YellowRiverWaterConservancyScienceResearchInstitute,Zhengzhou450003,China;3.KeyLaboratoryofRegionalEnergyandEnvironmentalSystemOptimizationinNorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China)

Industrial water use condition of China in recent years is analyzed comprehensively and systematically in the paper. Comparative method is utilized for analyzing industrial water consumption measurement method at current stage. The method of evaluating industrial water consumption based on water consumption statistics plan and new concept of deducing industrial water consumption with national control monitoring system are initially proposed.

industry; water consumption; measurement

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.12.001

TV211.1

A

2096-0131(2017)12-0001-04